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定西一中高二年级生物学科导学案编制人臧恒编号审核人审批人使用日期班级小组学生姓名小组评价教师评价第一章第四节蛋白质工程的崛起【学习目标】1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由(I)2.简述蛋白质工程的原理(I)3.尝试运用逆向思维分析和解决问题(I)【教学重点】1.为什么要开展蛋白质工程的研究2.蛋白质工程的原理【教学难点】蛋白质工程的原理【自主预习】一．蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程崛起的缘由：基因工程可将一种生物的转移到另一种生物的体内，可产生它本不能产生的，表现出新的形状。基因工程原则上只能生产的蛋白质，它符合特定物种生存的需要却不一定符合人类的需要。二．蛋白质工程的基本原理1.概念：又被称为第二代基因工程，是指以蛋白质分子的及其与的关系作为基础，通过或，对现有蛋白质进行，或一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。2.原理：目标是根据人们对的特定需求，对进行分子设计。3.过程：它的基本途径是：从预期的出发设计预期的推测应有的找到相对应的。三．蛋白质工程的进展和前景1.前景诱人：如用蛋白质工程方法制成的电子原件，具有、和的特点，因此有极为广阔的发展前景。2.面临困难：目前科学家对大多数蛋白质的的了解还不够，因此蛋白质工程目前成功的例子不多。【我的疑惑】【课内探究1】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？为什么？【课内探究2】1．某多肽链的一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…讨论：（1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？答：（2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？答：【课内探究3】请用适当文字完成蛋白质工程流程图【延伸阅读】酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。α-淀粉氨基酸序列多肽链预测功能生物功能分子设计酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰竭等。至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的体现了。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。【归纳总结】基因工程和蛋白质工程的比较基因工程蛋白质工程操作环境操作核心操作起点基本过程获取→构建→导入→目的基因的检测与表达预期→设计→氨基酸序列→核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质实质定向改造生物的，获得人类所需的生物类型或生物产品定向人类所需的蛋白质结果生产自然界中的蛋白质生产自然界中的蛋白质联系蛋白质工程是在的基础上,延伸出来的。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的或基因的。【达标检测】1.（09安徽）2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白“的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是A．追踪目的基因在细胞内的复制过程B．追踪目的基因插入到染色体上的位置C.追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构2.（09广东）（1）饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的，然后改变植酸酶的，从而得到新的植酸酶。（2）培育转植酸梅基因的大豆，可提高其作为饲料原料磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是。请简述获得转基因植株的完整过程。（3）为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过________________转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过方法，从而一次得到多个转基因猪个体。（4）若这些转基因因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？【作业布置】（2012天津）黄曲霉毒素B1（AFB1）存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起癌变。某些微生物能表达AFB1解毒酶．将该酶添加在饲料中可以降解AFB1，清除其毒性。(1)AFB1属于类致癌因子。(2)AFB1能结合在DNA的G上．使该位点受损伤变为G'，在DNA复制中，G'会与A配对。现有受损伤部位的序列为，经两次复制后，该序列突变为。(3）下图为采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图据图回答问题：①在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株．经测定．甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶：乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶．过程l应选择菌液的细胞提取总RNA，理由是②过程Ⅱ中，根据图示，可以看出与引物结合的模版是③检测酵母菌工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应采用方法。(4）选取不含AFB1的饲料和某种实验动物为材料，探究该AFB1解毒酶在饲料中的解毒效果。实验设计及测定结果见下表：据表回答问题：①本实验的两个自变量，分别为。②本实验中．反映AFB1解毒酶的解毒效果的对照组是。③经测定，某污染饲料中AFB1含量为100μg/kg，则每千克饲料应添加克AFB1解毒酶．解毒效果最好．同时节的了成本。（5）采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高每的活性出发，设计语气的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的。定西一中高二年级生物学科导学案编制人臧恒编号审核人审批人使用日期班级小组学生姓名小组评价教师评价答案：2.（09上海）（1）空间结构氨基酸序列（2）农杆菌介导的转化法外源植酸酶基因→农杆菌→大豆细胞→大豆植株再生→鉴定（3）显微注射法胚胎分割移植（4）减少环境中磷的污染，但该基因可能扩散到环境中。（2012天津）【答案】(1)化学(2)（3）①甲因为甲菌液细胞含解毒酶，意味着完成了基因的表达，所以应选择甲菌液的细胞提取总RNA②cDNA.③抗原-抗体杂交(4）①AFB1的有无和AFB1解毒酶的含量。②B组③5(5）脱氧核苷酸序列。【解析】黄曲霉毒素B1（AFB1）存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起瘤变。某些微生物能表达AFB1解毒酶．将该酶添加在饲料中可以降解AFB1，清除其毒性。(1)黄曲霉毒素B1（AFB1）是化学物质，AFB1属于化学类致癌因子。(2)AFB1能结合在DNA的G上．使该位点受损伤变为G'，在DNA复制中，G'会与A配对。现有受损伤部位的序列为，经两次复制后，该序列突变为（3）①在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株．经测定．甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶：乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶．过程l应选择甲菌液的细胞提取总RNA，理由是因为甲菌液细胞含解毒酶，意味着完成了基因的表达，所以应选择甲菌液的细胞提取总RNA②过程Ⅱ中，根据图示，可以看出与引物结合的模版是cDNA.③检测酵母菌工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应采用抗原-抗体杂交方法。（4）①本实验的两个自变量，分别为AFB1的有无和AFB1解毒酶的含量。②本实验中．反映AFB1解毒酶的解毒效果的对照组是B组。③经测定，某污染饲料中AFB1含量为100μg/kg，则每千克饲料应添加5克AFB1解毒酶．解毒效果最好．同时节的了成本。（5）采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高每的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列。定西一中高二年级生物学科导学案编制人臧恒编号审核人审批人使用日期班级小组学生姓名小组评价教师评价