2017_2018学年高中生物第一章基因工程第三节蛋白质工程同步备课教学案浙科版选修3

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1、第三节蛋白质工程［学习导航］1•结合教材P册概述蛋白质工程的概念和基本原理。2.结合教材P诙5,说出蛋白质工程的基本过程。3.结合教材P虻妙举例描述蛋白质工稈的应用和发展。［重难点击］蛋白质工程的概念和基木原理。课堂导入方式一人类可以创造出白然界不存在的蛋白质吗？答案是肯定的。例如：科学家已生产出一种以前必须从南极鱼类身体屮提取的抗冻蛋白质。这一技术可用于储存大量新鲜的动植物和人类的组织细胞，防止形成冰晶，破坏脆弱的细胞膜和细胞的内部结构。你想了解这方面的知识吗？请跟着我一起学习：蛋白质工程。方式二基因工程的诞生，为克服远缘杂交的障碍问题，带来了新

2、的希望，并取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了自然界现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。于是要对现有蛋白质进行改造，制造出IT前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。■I基础梳理一、蛋白质工程概述夯实基础突破要点1.蛋白质工程的概念(1)基础：蛋片质的结构和功能之间的关系。(2)手段：借助

3、计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DMA技术改造基因。(3)目的：定向改造天然蛋白质,甚至创造自然界不存在的蛋白质。(4)关键技术：基因工程。2.蛋白质工程的流程预期功能一蛋白质分律计氨基酸序列D坐够基因。3.蛋白质工程的关键技术蛋白质工程的关键技术是基因工程。蛋白质工程又被称为第二代基因工程。4.对蛋白质改进的三种类型改造类型操作程序大改根据氨基酸的性质和特点，设讣并制造出自然界中不存在的全新蛋白质，使Z具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能中改改变蛋白质分子中某一个多肽链片段或一个特定的结构小改通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质

4、分子中某活性部位的一个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能1.两种改变蛋白质结构的技术(1)左点诱变技术:适用于已知空间结构的蛋白质。(2)非定点诱变技术:适用于不能预先确定诱变位点的蛋白质。问题探究理解升华重难透析对照下面蛋白质工程的基本过程，分析回答问题::确定蛋白质结构:丨蛊白质结构分析I功能分析步设基™进^™必预Hr:file结构预测与设汁I垄因工程1•请写出中心法则，并说明蛋白质工程屮获取目的基因的方法。答案(1)中心法则如下：g@A(^W)輕mRNA能肽链歸器覩结构(2)获取目的基因的方法是人工合成法。2.基因工程合成的蛋白质有哪

5、些不足？答案在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。3.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？答案应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造，主要原因如下：(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可能会遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，但被改造过的蛋白质分子也是无法遗传的。(2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。4・基因的定点诱变技

6、术是改变蛋白质结构的核心技术2—，试从以下各项分析此技术。项目内容原料脱氧核背酸杀+酶DNA聚合酶和DNA连接酶引物含突变位点的DNA分子片段操作方法PCR技术结果后代中半数为诱变的DNA分子适用范围空间结构完全清楚的蛋白质，进行“小改”特点有目的性和针对性5.非定点诱变技术的适用对象和特点是什么？答案(1)适用对象：对于不能预先确定诱变位点的蛋白质，可采用非定点诱变技术来进行蛋白质的改造。(2)特点：非定点诱变突变位点多，有时甚至会产生意想不到的改造效果。归纳总结有关蛋白质工程的三点提醒(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白

7、质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传下去的。(2)蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。改造后的基因需耍表达出相应的蛋白质，同样需将改造或合成的基因导入受体细胞。(3)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质工程中的新基因则没有。拓展应用剖析题型提炼方法1.科学家将B■干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素分子上的半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高了B■干扰素的抗病毒活性，并且提高了

8、储存稳定性。该生物技术为()A.蛋白质工程B.基因工程C.基因突变D.细胞工程答案A解析题干中的操作涉及的基因显然不再是原