选修三专题一1.4《蛋白质工程的崛起》学案.doc

专题一 1.4 蛋白质工程的崛起 课前预习学案 一、预习目标 1、简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。 2、解释蛋白质工程的基本原理及基本途径。 3、分析蛋白质工程将来的发展前景。 二、预习内容 知识点 观察与思考 归纳与结论 蛋白质工程崛起的缘由 思考: 1、基因工程的实质是什么? 2、蛋白质工程取得了哪些成果？ 基因工程的实质： 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。 蛋白质工程的基本原理 1、蛋白质工程的目标是什么？ 2、天然蛋白质的合成过程怎样？ 3、蛋白质工程的基本途径是什么？ 1、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。 2、天然蛋白质的合成过程： 3、蛋白质工程的基本途径： 总结：蛋白质工程是指以蛋白质分子的 及其 作为基础，通过 或 ，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。 蛋白质工程的进展和前景 蛋白质工程取得的进展向人们展示出哪些诱人的前景？ 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 、 和 的特点，因此有极为广阔的发展前景。 三、提出疑惑 同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中 疑惑点 疑惑内容              课内探究学案 一、 学习目标 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.简述蛋白质工程的原理。 3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。 二、 学习重点和难点 1.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。 2.教学难点 蛋白质工程的原理。 三、学习过程 （一）、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。 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 。 （二）、蛋白质工程基本原理 1．目标：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．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)。 （三）、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 、 和 的特点，因此有极为广阔的发展前景。 四、当堂检测 1、科学家运用基因工程技术，可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”，如“乳腺生物反应器”的培养，就是将“某种基因”通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。这里的“某种基因”是指： （ ） A．乳腺蛋白基因 B．药用蛋白基因 C．药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子重组在一起 D．药用蛋白基因和细菌质粒基因重组在一起 2、下列有关基因工程技术的叙述，正确的是 （ ） A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达 3、PCR技术的原理类似于细胞内DNA的复制，短时间内就可以在体外将目的基因扩增放大几百万倍。下列关于PCR技术的推测，不可能的是（ ） A．PCR技术在短时间内将目的基因放大几百万倍，因而对基因工程中的操作有极大帮助 B．用PCR技术扩增目的基因，需要模板、原料、酶和能量等条件 C．用PCR技术扩增目的基因，也遵循碱基互补配对原则 D．如果目的基因共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个，用PCR技术扩增4代，需要8640个胞嘧啶脱氧核苷酸 4、切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”，此项技术遵循的原理是 ( ) A.基因突变：DNA→RNA→蛋白质　　B.基因工程：RNA→RNA→蛋白质 C.细胞工程：DNA→RNA→蛋白质　　D.基因重组：DNA→RNA→蛋白质 5、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 6、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指 ( ) A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物 C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物 7、我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是 ( ) A．碱基的互补配对原则 B．中心法则 C．基因分离定律 D．基因自由组合定律 8、运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的抗虫基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是（ ） A、抗虫基因的化学成分是蛋白质 B、抗虫基因中有菜青虫的遗传物质 C、转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有抗虫基因 D、转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 9、利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30％，体型大50％，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用( ) A．乳腺细胞 B．体细胞 C．受精卵 D．精巢 10、下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是( ) A．制造“工程菌”用于药品生产 B．创造“超级菌”分解石油、DDT C．重组DNA诱发受体细胞基因突变 D．导人外源基因替换缺陷基因 11、生产上培育无子番茄、青霉素高产菌株、杂交培育矮秆抗锈病小麦、抗虫棉的培育原理依次是( ) ①生长素促进果实发育 ②染色体变异 ③基因重组④基因突变⑤基因工程 A．①②③④ B．①④③② C．①④②⑤ D．①④③③ 12、科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。相关叙述不正确的是 A．该技术将导致定向的变异 B．受精卵是理想的受体细胞 C．宜采用PCR技术扩增目的基因 D．卵巢分泌的孕激素能促进抗体的产生 13、用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的有( ) A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒 B．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 14、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 15、蛋白质工程的基本流程是( ) ①蛋白质分子结构设计 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A．①→②→③→④ B．④→②→①→③ C．③→①→④→② D．③→④→①→② 16、运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有( ) A、抗虫基因 B、抗虫基因产物 C、新的细胞核 D、相应性状 17、下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是 （ ） A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接 B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录 C．一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因 D．解旋酶能作用于氢键，在转录或翻译时使DNA分子双链打开 18、人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中（ ） A．只有胰岛素基因 B．比人受精卵的基因要少 C．既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因 D．有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因 19、原核生物中某一基因的转录起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小（ ） A.置换单个碱基对 B.增加3个碱基对 C.缺失3个碱基对 D.缺失4个碱基对 20、下列关于基因工程工具的说法正确的是（ ） A．用限制酶切割产生的都是目的基因 B．人工合成的目的基因不需要用限制酶切割 C．用DNA连接酶可连接两种来源不同的DNA D．运载体必须能复制、保存；有多个限制酶切点和抗性基因 21、植物基因工程往往需要接受外来DNA的细胞经有丝分裂形成植株。细胞每次分裂时DNA都复制一次，每次复制都是 （ ） A.母链和母链，子链和子链，各组成一条子代DNA B.每条子链和它的母链组成子代DNA C.每条子链随机地和两条母链之一组成子代DNA D.母链降解，重新形成两个子代DNA 课后练习与提高 1、棉铃虫是一种危害棉花的害虫。我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。通过基因工程方法，科学家采用花粉粒通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达，棉铃虫食用了这种转基因棉花的植株后就会造成死亡。花粉粒通道法是指：利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，近而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞，借助天然的种胚系统，形成含有目的基因的种胚。 （1）下列所示的黏性末端是由_______________种限制性内切酶作用产生的。 （2）利用花粉粒通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因操作的基本步骤中的第________步，即___________________________________。为减少获得目的基因的盲目性，在获得真核生物的目的基因时，应尽量采用_________________________的方法。 （3）该目的基因在导入受体细胞前需要与运载体结合，目前经常使用的运载体有： ________________、_________________和__________________。 （4）检测该目的基因是否表达的方法是_______________________________________。 2、干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.5μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚州的基因公司用如下图的方式生产干扰素。试分析原理和优点。 （1）从人的淋巴细胞中获取出干扰素基因，一般可用 _______的方法，此基因在基因工程中称为 。 （2）此基因与细菌的质粒相结合要依靠 ，其作用部位是磷酸二酯键，然后将目的基因移植到酵母菌体内，酵母菌在基因工程中叫 。 （3）科学家在培养转基因植物时，常用 中的质粒做运载体。 （4）细菌质粒能与干扰素基因能够拼接其原因是____________________________________ _____________________________________________________________________。人的干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素，说明了_________________。 3、下图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转 基因抗虫植物的图解。请回答： （1)在下列含有ATP和有关的酶的试管中．大量而快捷地获取Bt基因的最佳方案是下图中( ) (2)写出b过程表达式： 。 (3)活化的毒性物质应是一种 分子，活化的毒性物质全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于 平衡的破坏而破裂。 (4)我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉育种等研究，这将对 、 和农业可持续发展产生巨大影响。