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高中生物编辑
高中生物人教版选修3导学案:1.6蛋白质工程的崛起
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  • 资源类别学案
    资源子类同步学案
  • 教材版本人教版(现行教材)
    所属学科高中生物
  • 适用年级高二年级
    适用地区全国通用
  • 文件大小54 K
    上传用户lcr1215
  • 更新时间2015/6/6 9:21:52
    下载统计今日0 总计7
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资源简介
咸阳市实验中学“链式高效课堂”课时导学案
 
1.6 蛋白质工程的崛起
三维目标
  知识方面
简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。
简述蛋白质工程的基本原理及基本途径。
能力方面
尝试使用逆向思维分析和解决问题
情感、态度与价值观
体会逆向思维的价值
预习检查】检查学生自主学习情况,督促学生充分利用课外时间先入为主,实现先学后教,为课堂进行探究性学习留下足够的时间。
复习中心法则。
 
中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA,即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制(如烟草花叶病毒等)和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程(某些致癌病毒)是对中心法则的补充。
自主学习】对学习一般性的概念、性质和定理及其直接的应用性问题,引导学生自主学习、自主消化,教师引导、巡查,对自主学习有困难的学生进行帮助或指定学生帮助。
1、蛋白质工程崛起的缘由:
(1)基因工程的实质:将一种生物的          转移到另一处生物体内,后者产生它本不能产的          ,从而产生新性状。因此,基因工程在原则上只能生产              的蛋白质,这些蛋白质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,我们可适当对其进行改变。例如可将干扰素分子上的一个       变成           ,使其长时间保存;将玉米中天冬氨酸激酶的第352位             的变成            ,将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的          变成               ,就可提高游离赖氨酸的含量。
(2)蛋白质工程目的:生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的             
(3)蛋白质工程取得了哪些成果?
 例:科学家将—干扰素基因进行定点突变导人大肠杆菌表达,使干扰素第十七位的半胱氨酸,改变成丝氨酸,结果大大提高了 —干扰素的抗病活性,并且提高了储存稳定性。该生物技术为
A.基因工程  B.蛋白质工程  C.基因突变  D.细胞工程
【解析】基因工程是通过对基因的操作,将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体,原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产或或生活需要。本题中合成的β干扰素不是天然的,因此,属于蛋白质工程。        
 答案:B
2、蛋白质工程基本原理
(1)目标:蛋白质工程的目标是:根据人们对           的特定需求,对               进行分子设计。由于基因决定蛋白质,因此要对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过             来完成。根据人们对               功能的特定需求,对        结构进行分析设计。
(2)原理:基因改造。
(3)天然蛋白质的合成过程:                         
(4)过程:预期蛋白质功能→设计       结构→推测应有         序列→找到对应的         序列(基因)。
总结:蛋白质工程是指以蛋白质分子的        及其         作为基础,通过                ,对                进行改造,或              ,以满足人类的生产和生活的需求。也就是说,蛋白质工程是在              的基础上,延伸出来的第二代基因工程,是包含多学科的综合科技工程领域。
例、蛋白质工程中,直接需要进行操作的对象是
 A.氨基酸结构           B.蛋白质空间结构   
 C.肽链结构             D、基因结构
【解析】蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产或或生活需要。因此,归根到底,还是要对基因进行改造。    答案:D
3、蛋白质工程的进展和前景
例如:科学家通过对          的改造,已使其成为速效型药品;用蛋白质工程方法制成的电子元件,具有                          的特点,因此有极为广阔的发展前景。
【合作学习】对学生不能自主掌握的重要概念、性质和定理,不能独立完成实验操作;不能独立解决的问题组织学生合作学习,教师帮助小组长组织合作学习,对合作的结果,根据教师提问,小组长回答,小组成员补充展示,及时加分奖励。
蛋白质工程与基因工程的区别:
蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系,利用基因工程的手段,按照人类自身的需要,定向地改造天然的蛋白质,甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起,就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内,并在其中进行表达,它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步。它可以根据对分子预先设计的方案,通过对天然蛋白质的基因进行改造,来实现对它所编码的蛋白质进行改造。因此,它的产品已不再是天然的蛋白质,而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程而形成的,而蛋白质工程对天然蛋白质的改造,好比是在实验室里加快了进化的过程。
【探究延伸】对技能方法要求高、综合性大的问题鼓励学生进行探究性学习,探究的途径可为解题方法探究,问题变式探究,发散类比探究等加大对学生创新意识和创新能力的培养,教师要求A组学生独立完成,鼓励BC组学生进行探究,在探究的过程中教师要及时指导,避免学生走弯路,用时过长,探究的结果由A组学生展示,对展示的结果教师要做深度评价。
为什么要开展蛋白质工程的研究?
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上,融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面:根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质;确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上,实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能,设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质,这也是蛋白质工程最根本的目标之一。 
【反馈训练】对课堂教学效果及时检测,测验题目难易程度要适当,对检测的结果教师限时抢答,形式多样,对A组学生抢答的问题加分与其他学生相同。
 在1990年,医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养,然后用某种病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中,再将这些转基因白细胞回输到患者的体内,经过多次治疗,患者的免疫功能趋于正常。
(1)该病治疗运用了基因工程技术,在这个实例中运载体是      ,目的基因是            ,目的基因的受体细胞是              
(2)将转基因白细胞多次回输到患者体内后,免疫能力趋于正常是由于产生了           ,产生这种物质的两个基本步骤是         和            
(3)人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比,其主要差别是      ;与大肠杆菌基因相比,其主要特点是                        
(4)该病的治疗方法属于基因工程运用中的                  。这种治疗方法的原理是                            
【引导预习】对下节课的学习内容编拟成恰当的问题,要求学生当堂在问题的引导下预习,避免课后预习流于形式,督促学生养成自主学习的良好习惯。
   复习细胞分裂、细胞分化的相关内容。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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