蛋白质生物制品（共12篇）
蛋白质生物制品 篇1
该项目是用现代生物技术方法生产生物医药/食品保健业所需的蛋白质 (酶) 。即利用基因工程技术构建酵母表达系统, 建立一高效蛋白质表达平台。我们建立的酵母表达平台的特点是:FDA认可的GRAS (General regarded as Safety) , 所表达的蛋白质 (酶) 能完整分泌到胞外 (培养基中) , 且有活性, 容易大规模工业培养。再结合现代生物技术手段生产高质量的生物医药-食品保健工业所需的蛋白质 (酶) 。此方法特别适用在用传统的方法中生产材料来源不足, 或者需要消耗太多原材料, 或者是依靠旧生产工艺费用太高, 或者依靠旧生产工艺无法实现的情况等, 且可生产新的生物医药, 如疫苗/蛋白质 (酶) 。该产品的技术水平处于世界先进水平和国内首创。创业中, 很多方面可申请专利。例如用该技术生产的基因工程重组人血白蛋白, 可取代传统的方法从人血桨中提取人血白蛋白。此方法生产重组人血白蛋白与人血清白蛋白理化特征基本相似;无HIV, 肝炎病毒etc污染的可能性, 安全可靠;完全不依赖国内短缺的原料血浆市场;且成本低。据报道, 人血白蛋白在世界范围内的需求是500 t/年, 市场价值15亿美元。其中在中国, 人血白蛋白市场需求大约150 t/年, 这相当于需要1亿中国人献血250 m L/年;当前国内人血白蛋白市场价格是RMB 400/g, 国内市场产值约有RMB 60亿/年。而且由于国内社会生活水平的提高, 市场的对人血白蛋白需求量逐年增大。如果3~5年后, 我们的基因工程人血白蛋白上市, 保守的估计以10%的市场占有率, 年销售收入将至少会达到6亿元。
蛋白质生物制品 篇2
(一)知识与技能目标：能准确描述遗传信息的转录过程。理解并掌握mRNA结构特点及作用。
(二)过程与方法目标：通过观察分析转录的Flas及动态组图，发展观察识图能力，提高分析归纳和推理判断的能力，体验用生物学观点认识和分析生物体生命活动的基本规律。
(三)情感态度与价值观目标：通过学习核糖核苷酸、mRNA、tRNA等物质的结构及功能特点，形成生物体结构与功能相适应的基本科学理念。
二、教学重难点
(一)重点：mRNA的结构特点，遗传信息的转录过程。
(二)难点：理解转录的过程。
三、教学过程
(一)情境导入
ppt展示一对双胞胎的照片并引发学生思考：这两个孩子如此相像，他们这些相似的性状是什么物质体现的?
学生思考回答：蛋白质。
教师设问：他们性状相似的根本原因是什么?
学生回答：基因相同。
教师设问：那么基因是如何控制蛋白质合成的呢?今天就让我们共同探究这一问题——基因指导蛋白质的合成。
(二)探求新知
1.RNA的结构特点
教师设问：遗传物质DNA一般都存在于细胞核中，而蛋白质的合成则是在细胞质的核糖体上进行的，那么细胞核中的DNA是如何控制细胞质中蛋白质的合成过程的呢?
学生回答：应该还有一种中间物质，在DNA和蛋白质之间充当信使。
教师对学生的设想给予充分的肯定，随后用ppt展示这一信使——mRNA的结构和功能特点：由核糖核苷酸A、G、C、U组成，与DNA配对，mRNA上的碱基可以携带DNA上的遗传信息。RNA分子较小,可以从核孔中出来进入细胞质中的核糖体。
学生自主阅读教材p62，自学tRNA和rRNA的内容并完成与DNA对比的表格，总结DNA与RNA在组成的基本单位、五碳糖、碱基、类型、分布、结构和功能方面的区别。
教师将学生汇总的表格展示在ppt上，并强调每种RNA的结构与功能的特点，让学生初步体会生物体结构与功能相适应的理念。
2.DNA到RNA的转录
教师设问：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢?
学生带着这一疑问观看一遍完整的转录过程的Flas。
蛋白质生物制品 篇3
关键词： 高中生物 蛋白质合成 基因作用
基因指的是控制生物性状中遗传物质的内部结构单位与功能单位，其对于合成蛋白质有着极为重要的控制性效用，并且生物学科中关于基因的学习有基础性作用。据此，笔者对高中生物中基因在蛋白质的合成过程中担任的控制角色所进行的分析具有十分重要的现实意义。
一、基因在蛋白质合成中的含义概述
基因是指具备遗传效应的DNA片段，这些基因通过线性排列的方式呈现在染色体上，并经由若干基因共同组成DNA分子。基因与生物的性状存在紧密的联系，其不仅对性状产生控制作用，基因具有特殊性的内容也直接决定生物性状的特定性。另外，基因还携带了相关的遗传信息，基因中的脱氧核苷酸的排列顺序也代表了该种生物在遗传方面的信息内容。
DNA片段的功能主要包含两部分内容：一方面通过DNA的复制，能够实现生物繁衍接代中的遗传特征的传递，另一方面经过繁育的后代在个体的发育过程中，使得遗传信息得到表达，进而使得后代将与亲代相似的特征明显地展示出来。其传递的过程主要是复制完DNA分子后，亲代通过生殖这项步骤将其传递给后代，在后代获得同亲代结构一致的DNA后，就会出现个体发育同亲代相似的性状特征，因而实现DNA对于生物性状的控制过程。对于不同的生物来说，其性状是不同的，而这种受精卵细胞中的DNA往往数量有限，所以这要求每个DNA分子可以控制多种遗传性状，而这种要求就促使在每一个DNA分子的内部可划分成一些功能区段，从不同区段中分别完成不同性状的控制，并且其中每一个区段都称其为一个独立的“基因”。由此可以总结出，基因对与生物性状结构与功能单位有控制作用。
二、基因在蛋白质合成中的控制性作用
（一）基因在蛋白质合成中的参与效果
基因参与了蛋白质的合成过程，并且对于合成工作起到一个控制性的效用。在细胞核中，通常都以DNA一条链作为模板，并依照碱基互补配对的原则使其形成RNS信使的整个过程。在细胞核内，以信使RNA作为模板，并以转运RNA作为运载的工具，最终形成氨基酸连接顺序的合成结果。在整个过程中，通常有将遗传信息经由DNA传送给RNA，接着由RNA转到蛋白质转录与翻译过程，还有从DNA到DNA的遗传信息复制过程。
（二）基因在蛋白质合成中的具体控制作用的分析
在了解基因的相关含义及认识DNA作为遗传物质的基本功能后，学生便能够对基因传递遗传的信息，以及表达遗传信息的概念加以初步地掌握。紧接着，学生在学习过程中发现，DNA分子不能由细胞核直接获取，并且基因同蛋白质的合成有一定的空间间隔，要实现基因对于蛋白质的作用探究，则需要将RNA引入探究活动。从对DNA与RNA的特征比对上，学生很容易得出二者在几方面存在重要区别。例如DNA（脱氧核糖核酸）的结构通常为双螺旋式的结构，而RNA（核糖核酸）则通常呈现单链结构形式；在基本单位上的比较上，DNA主要为脱氧核苷酸，而RNA则通常为核糖核苷酸；在五碳糖方面二者也有着显著区分，DNA一般为脱氧核糖，而RNA则主要是核糖。此外，在碱基种类中，DNA主要是A、T、C、G，而RNA的碱基种类则是A、U、C、G，并且RNA主要可以分为信使、转运与核糖体三种类型。
在对转录进行探索时，学生可以从四个步骤中获得整个过程。首先，解开DNA双链，使得DNA是双链中的碱基可以得到暴露；其次，处于游离状态的核糖核苷酸能够与DNA链上碱基进行任意碰撞，并且当DNA中的碱基同核糖核苷酸能偶实现互补时，二者可以利用氢键实现结合；再则，在新的核糖核苷酸结合好时，可以将其连接到正处于合成状态的mRNA分子之上；最后，在DNA单链上，合成的mRNA得到了释放，随后DNA的双链也实现了恢复。在整个基因转录的过程中，需要创造的条件主要包括模板、能量、原料与酶四方面的内容。其中模板为DNA上的一条链，其所需能量主要指的是ATP，转录的原料是指4种可游离的核糖核苷酸，酶则指的是RNA的聚合酶、解旋酶等。
此外，DNA的复制与转录过程也存在许多不同之处，例如，在模板设置上是DNA两条链，而在转录中主要为DNA一条链，在碱基配对时，复制主要是A-T/C-G/T-A/G-C，而在转录过程中通常为A-U/C-G/T-A/G-C。并且在经过复制与转录过程所形成的产物是不同的，在复制中主要产生的是子代DNA，而在转录中则是RNA。当细胞核完成合成后，mRNA经过细胞核内的核孔进入到细胞质中，便能够直接指导蛋白质进行合成，从而完成整个作用过程。再则，细胞核内的DNA，通过RNA直接指导细胞核内核糖体里所进行的蛋白质合成过程，其中将RNA用作DNA信使的原因主要有其是由核糖、碱基、磷酸组成的核苷酸连接组成的，并且实现储存信息的功能。接着，通过转录后的碱基序列转变为蛋白质中的氨基酸，以此便实现蛋白质的合成。
总的来说，基因对于生物性质有着控制作用，基因指导合成了蛋白质，而生物的性状特征又主要通过蛋白质体现出来，进而通过基因对于蛋白质合成过程的指导作用实现对整个基因的表达。
对基因参与蛋白质合成中的重要作用进行了解掌握，不仅使学生树立了基因能够实现对蛋白质的控制这一观念，而且为学生解答此类问题提供了正确的思路。因此，加强对基因对于蛋白质合成的相关研究，是高中生物学习中的一项重要任务。
参考文献：
[1]汪正华，朱蓓霖，赵云等.蛋白质谷氨酰胺酶基因的合成表达及性质研究[J].中国生物工程杂志，2012，11：55-60.
[2]李春霞，巩东辉.《基因指导蛋白质的合成》教学设计[J].科技视界，2013，30：141.
蛋白质生物制品 篇4
关于实验原理的改进, 在实验原理的说明中, 教材上的统一说法为“某些化学试剂能够使生物组织中有关有机化合物产生特定颜色反应……”, 实际上在这些实验中, 原理并不完全相同, 还原糖与蛋白质的鉴定属于显色反应, 是产生了特殊颜色的物质, 而脂肪鉴定是染色, 由于脂肪对苏丹Ⅲ (Ⅳ) 染液亲和力较大而被染色, 经洗涤后留有染液颜色, 故应把原理区分为两部分, 为将来染色体染色与观察, DNA、RNA在细胞中的分布, DNA粗提取与鉴定等实验打好基础。
在实验目的中, 仅要求学生尝试用化学试剂检测、鉴定生物组织中的化合物, 学生兴趣不高, 应补充对照实验, 取三种已知还原糖、蛋白质、脂肪材料作为样本, 同时每组还要增加空白对照, 既可使学生信服, 又能增加实验设计的科学性与严谨性;同时又符合生物学实验的一般原理。
在材料与用具的选择中, 由于需设立对照, 故追加材料有:鸡蛋清溶液 (稀释) 、葡萄糖溶液、动物脂肪、淀粉溶液、班氏试剂。
一、还原糖鉴定实验的改进
1.取三支洁净的试管, 编号甲、乙、丙;
2.向甲试管内注入2 m L待测样品, 乙试管内注入葡萄糖溶液2 m L, 丙试管内注入等量清水;
3.向试管中注入1 m L斐林试剂 (甲、乙液混合后再注入) , 也可加班氏试剂;
4.将试管放入50℃~65℃温水中加热约2 min。
特别指出的是, 原来笔者还做过利用市售砂糖 (主要为蔗糖) 做非还原糖的对照实验, 本来不应使斐林试剂变色, 但每次都失败, 后经研究, 笔者认为原因在于市售的各种砂糖由于生产工艺问题均不同程度混有还原糖。后来笔者发现有一种较纯净的蔗糖, 即冰糖, 洗净表面后溶解效果很好。
二、脂肪鉴定实验的改进
方法一和方法二均有部分缺憾, 方法一很多学生认为混合液中颜色本来就是苏丹Ⅲ (Ⅳ) 与脂肪无关。
而方法二操作方法复杂, 制作花生子叶切片需要很长时间, 特别是对高一学生而言, 要求所有的学生都能熟练应用徒手切片技术, 难度很大, 并且学生操作刀片有一定的危险性, 且操作时间长, 降低实验的效率。笔者改进方法为:
1.取两片洁净载玻片, 编号为甲、乙两组;
2.甲组:将一粒浸泡过的花生种子, 去掉种皮, 用刀片轻轻刮下花生粉末, 置于载玻片上, 滴一滴清水, 放在酒精灯上轻微烘烤, 至水分蒸发即可, 滴2~3滴苏丹Ⅲ染液染色3分钟 (如果用苏丹Ⅳ染液, 染色1分钟) , 再滴加1~2滴体积分数为50%的酒精溶液, 洗去浮色, 用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精, 滴一滴蒸馏水, 盖上盖玻片, 制成临时装片, 显微镜下观察即可;
3.乙组:刮取动物脂肪组织少许, 其余操作同上;
4.低倍镜下找到染色细胞, 在高倍镜下观察比较染色情况。
三、蛋白质检测实验的改进
在教材原来基础上追加两个对照组, 编号乙、丙, 步骤为:
1.甲试管内注入待测样品2 m L, 乙组试管内注入2m L蛋清稀释液, 丙组中滴入2 m L清水;
2.向试管中注入双缩脲试剂A 1m L, 摇匀;
3.向试管内注入双缩脲试剂B液4滴, 摇匀, 观察试管中出现的颜色变化。
四、淀粉检测和观察的改进
1.取三支洁净的试管, 编号甲、乙、丙;
2.甲组试管中注入2 m L马铃薯匀浆, 乙组中注入2m L淀粉溶液, 丙组中注入2 m L蒸馏水;
3.向试管内滴加2 m L碘液, 观察颜色变化。
综上所述, 经改进后的实验, 可鼓励学生积极开阔思维, 大胆尝试从不同的角度设计相关的探究性实验。以上为笔者的一点粗浅认识, 不当之处, 敬请广大同行批评指正。
参考文献
[1]王士朝.可溶性还原糖的几种鉴定方法[J].生物学教学, 2005 (1) :39-40.
[2]李五顺.还原糖的鉴定实验现象演变的化学分析[J].生物学教学, 2005 (9) :42.
生物必修一蛋白质的知识点 篇5
一、氨基酸及其种类
氨基酸是组成蛋白质的基本单位(或单体)。
结构要点：每种氨基酸都至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸的种类由R基(侧链基团)决定。
二、蛋白质的结构
氨基酸、二肽、三肽、多肽、多肽链、一条或若干条多肽链盘曲折叠、蛋白质
氨基酸分子相互结合的方式：脱水缩合一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基相连接，同时失去一分子的水。
连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键三、蛋白质的功能
1、构成细胞和生物体结构的重要物质(肌肉毛发)
2、催化细胞内的生理生化反应)
3、运输载体(血红蛋白)
4、传递信息，调节机体的生命活动(胰岛素)
5、免疫功能( 抗体)
四蛋白质分子多样性的原因
构成蛋白质的氨基酸的种类，数目，排列顺序，以及空间结构不同导致蛋白质结构多样性。蛋白质结构多样性导致蛋白质的功能的多样性。
规律方法
1、构成生物体的蛋白质的20种氨基酸的结构通式为：NH2-C-COOH
根据R基的不同分为不同的氨基酸。H
氨基酸分子中，至少含有一个-NH2和一个-COOH位于同一个C原子上，由此可以判断是否属于构成蛋白质的氨基酸。
2、n个氨基酸脱水缩合形成m条多肽链时，共脱去(n-m)个水分子，形成(n-m)个肽键，至少存在m个-NH2和m个-COOH，形成的蛋白质的分子量为n?氨基酸的平均分子量-18(n-m)
3、氨基酸数=肽键数+肽链数
4、蛋白质总的分子量=组成蛋白质的氨基酸总分子量-脱水缩合反应脱去的水的总分子量
生物的起源和进化
古生物学：它是研究地质历史时期生物的发生、发展、分类、演化、分布等规律的科学，它的研究对象是保存在地层中的古代生物的遗体、遗迹或遗物——化石。
胚胎学：它是研究动植物的胚胎形成和发育过程的科学。
比较解剖学：它是对各类脊椎动物的器官和系统进行解剖和比较研究的科学。
同源器官：它是指起源相同，结构和部位相似，而形态和功能不同的器官。
生存斗争：生物个体(同种或异种的)之间的相互斗争，以及生物与无机自然条件(如干旱，寒冷)之间的斗争，赖以维持个体生存并繁衍种族的自然现象。
自然选择：在生存斗争中，适者生存，不适者淘汰的过程叫自然选择。
适应：生物与环境表现相适合的现象。
稳态与环境知识点
这本教材中所讲的稳态既包括生物个体内环境的稳态及调节，又包括生物所生活的生态环境的稳态及调节。如今人们对自身健康及生态环境保护越来越重视，此部分内容所涉及的知识点在高考中出现的频率也越来越高，对其归纳如下：
(1)植物生命活动的调节：主要指激素调节
(2)动物生命活动的调节：神经调节、体液调节、免疫调节
(3)种群的概念、种群数量变化
(4)群落的概念、种间关系、群落结构、群落演替
(5)生态系统的概念、生态系统的功能(物质循环、能量流动、信息传递)、生态系统的稳态。
蛋白质生物制品 篇6
关键词：生物组织；糖类；脂肪；蛋白质；显色反应；检测
G633.91
生物课程的教材改革越来越注重内容的创新，同时也要做好关键知识点的有效教学，对于生物组织中有机化合物的反应原理而言，更要分析三大有机化合物的显色反应过程，尽可能的确定糖类、脂肪和蛋白质检测中的不同显色反应机理，总结注意事项，综合提升生物知识储备能力。对于生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测鉴定的显色反应机理究竟如何始终是生物老师教学高度重视的一个问题+[1]。因此论文对生物组织中糖类、脂肪和蛋白质阿金侧鉴定的显色反应机理进行研究有一定的现实意义。
一、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测鉴定的显色反应
糖类、脂肪和蛋白质作为生物组织中的三大有机化合物，糖类中的淀粉一旦遇到碘，将会呈现出蓝色，就可溶性还原糖而言，一旦和斐林试剂发生反应，有砖红色沉淀，同时脂肪和苏丹III反应，出现橘黄色的反应，和苏丹IV反应，出现红色。蛋白质一旦和双缩脲试剂发生反应，将会出现紫色反应，这种显色反应作用下，生物质中糖类可以进行有效的判定，同时也可以鉴定蛋白质和脂肪。
关于显色反应原理的探究，始终是生物界高度重视的一个焦点，在有机化合物的处理过程，结合多种有机化合物的反应原理，借助于多种试剂实现有效的显色反应处理，实现化合物的鉴定。关于染色剂的吸附显色过程，主要是做好还原性糖和蛋白质的有效鉴定过程，分析和试剂发生的作用，并结合显色现象，进而做好鉴定[2]。
基于可溶性还原糖鉴定的过程，确定类似反应原理，确定可溶性还原糖的结构，主要是可溶性还原糖存在醛基糖结构，同时也存在碱性果糖溶液和麦芽糖，葡萄糖和果糖作为同分异构体，而葡萄糖中一般有醛基，但是果糖具有酮基并没有醛基，溶液稀释的过程，出现了互变异构。
稀碱溶液用果糖稀释的过程，出现了还原性的反应，同时还原性糖常伴有醛基反应，在和斐林试剂反应的时候，氢氧化铜和可溶性还原糖出现了氧化还原反应，而蓝色氢氧化铜也伴有砖红色氧化亚铜，这一反应的进行，还原糖存在。
脂肪鉴定的过程，苏丹III一旦融入脂肪，溶解度比较大，脂肪生物组织得到有效的处理，同时对于酒精中的苏丹III而言，和脂肪发生反应，脂肪呈现出橘黄色。关于蛋白质的鉴定过程，主要是确定双缩脲的试剂成分，确定氢氧化钠溶液以及质量浓度，进而实现硫酸铜溶液的分析，在碱性溶液作用下，往往和铜离子发生反应，并伴有紫红色络合物沉淀。
关于蛋白质鉴定的一种反应原理而言，主要是结合蛋白质鉴定的试剂，并借助于双缩脲实际确定蛋白质显色反应，双缩脲分子一旦发生缩合反应，将会失去一分子氨，分子中和蛋白质一样存在肽键，同时碱性溶液作用下，出现了大量的化学反应，并出现了紫色铜离子罗何物，基于肽键和物质反应过程，常伴有紫色铜离子络合物，这一反应过程中需要分析生物组织蛋白质的存在。
二、 生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测鉴定可能存在的负反应
基于生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测鉴定中的问题分析，就要做好苹果组织样液的加热过程，一旦加入斐林试剂之后，将会出现受热现象，黑色沉淀逐步产生，斐林试剂也伴有黑色沉淀，主要是氢氧化铜逐步的分解了氧化铜，在砖红色沉淀之后，也出现了变黑的现象，也即是氧化了氧化亚铜，进而出现了氧化铜[3]。鉴定蛋白质的时候，需要做好蛋清液的稀释工作，逐步的滴加硫酸铜，乳白色沉淀逐步产生，在重金属盐出现变性之后，变小了实际的溶解度，同时实验也伴有蛋白质的变性，这种蛋白质变性不仅仅和温度有关，同时也和碱性强度有着直接的关联，一旦过强受热和过强碱性，都会导致蛋白质变性[4]。鉴定蛋白质的时候，需要控制硫酸铜的滴加速度，一旦有过量和过快的滴加速度，蓝色沉淀产生，硫酸铜和氢氧化钠出现了蓝色氢氧化铜沉淀。
三、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测鉴定的相关注意事项
还原糖和蛋白质鉴定阶段，就要避免出现负反应，保证有着规范化的操作。关于斐林试剂的使用，需要本着现配现用的基本原则，在斐林试剂以及苹果组织样液混合之后，实现充分的加热处理。
蛋清液的稀释之后，可以使用蒸馏水，避免蛋清液的加热，同时鉴定的过程，避免滴加硫酸铜，需要充分均匀氢氧化钠溶液，在硫酸铜滴加之后，避免有过快的滴加速度，进行边滴加边振荡的过程。而硫酸铜溶液一旦为0.05g/mL时，就要滴加2滴左右，硫酸铜溶液的浓度为0.05g/mL事，就要滴加4滴左右。关于氢氧化钠浓度而言，避免浓度的过大，确定氢氧化钠的低浓度添加。
总而言之，生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测鉴定时，就要分析三大有机物的反应过程，做好糖类、脂肪和蛋白质检测鉴定的显色原理分析，合理使用滴加夜，并结合不同化合物的基本反应要求，避免出现负反应。鉴定蛋白质的时候，需要做好蛋清液的稀释工作，逐步的滴加硫酸铜，乳白色沉淀逐步产生。蛋白质的鉴定过程，主要是确定双缩脲的试剂成分，确定氢氧化钠溶液以及质量浓度，进而实现硫酸铜溶液的分析。对于斐林试剂的使用，需要本着现配现用的基本原则，在斐林试剂以及苹果组织样液混合之后，实现充分的加热处理。
参考文献：
[1]郑琦琦，吴坚.基于NO2-显色反应的抗湿性喷雾雾滴密度和大小的检测体系[J].农业工程学报，2015，04（3）：107-112.
[2]潘斌.高中生物学实验中的显色反应释疑[J].生物学教学，2015，40（11）：42-43.
[3]王子武，孙海荣.生物组织中几种有机化合物的定量检测[J].生物学教学，2016，41（5）：65-65，66.
蛋白质生物制品 篇7
1 材料与方法
1.1 材料
人(Q13263)及黑猩猩(K7D4I8)、鼠(Q62318)、牛(E1BJG5)、鸡(R4GF54)、非洲爪蟾(F7BKB9)的TRIM28蛋白质序列均由Uniprot获得;人TRIM28基因及其上游的核酸序列由NBCI获得。
1.2 方法
利用Promoter Scan(http://www-bimas.cit.nih.gov/molbio/proscan/)预测启动子及相关转录因子;Meth Primer(http://www.urogene.org/cgi-bin/methprimer/methprimer.cgi)分析基因甲基化情况,Prot Param(http://web.expasy.org/protparam)分析TRIM28蛋白质的理化性质、等电点等信息;Clustal X2.1和njplot对蛋白质的同源性及系统进化树进行分析;Prot Scale(http://expasy.org/tools/protscale.html)分析蛋白质亲/疏水性;Signal P 4.1 Server(http://www.cbs.dtu.dk/services/Signal P)和TMHMM(http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM)预测蛋白质的信号肽及跨膜结构;Jpred4.0(http://www.compbio.dundee.ac.uk/jpred)、Swiss-Model(http://swissmodel.expasy.org)和The Structure Analysis and Verification Server(http://services.mbi.ucla.edu/SAVES)对蛋白质的二三级结构进行预测分析;String(http://string-db.org)和Gene Ontology Consortium(http://amigo1.geneontology.org/cgi-bin/amigo/go.cgi)对相互作用蛋白质和参与功能进行预测分析。
2 结果与分析
2.1 TRIM28基因的启动子及甲基化预测分析
通过NCBI得到TRIM28基因上游2 000 bp和基因前1 000 bp基因序列,通过Promoter Scan对这3 000 bp的序列进行启动子预测,得到如表1所示的3个启动子,2个在正链区,即1 502~1 752 bp和2 207~2 457 bp之间,1个在负链区,即2 472~2 222 bp之间。进一步对3 000 bp的序列进行甲基化和Cp G岛的预测,得到如图1所示的结果,预测发现4个Cp G岛(671~921 bp、981~1 384 bp、1 545~2 671 bp、2 716~2 839 bp)和5个甲基化的区域,其中4个区域均位于2 547~2 900 bp之间,另一个在1 517~1 734之间。对于预测所得到的Promoter 1与1个Cp G岛和甲基化区域重合,其中TATA box也在这一启动子中(1 736~1 740 bp),因此该启动子对TRIM28基因的转录调控具有比较重要的作用。进一步预测分析与该启动子结合的转录因子,得到如表2所示的转录因子,其中SP1、AP2、CREB与DNA甲基化相关。
2.2 人TRIM28蛋白质的理化性质分析
提交人TRIM28氨基酸序列到在线理化分析软件Prot Param中发现:TRIM28共有835个氨基酸残基;理论等电点为5.52;蛋白质总分子式为C3807H6082N1106O1231S47,其原子总数为12 273;分子质量为88 549.6;在835个氨基酸残基中带负电荷氨基酸残基(Asp+Glu)和带正电荷氨基酸残基(Arg+Lys)的总数分别为105和84;TRIM28的不稳定系数为46.43,属于不稳定蛋白质。
2.3 人TRIM28蛋白质的同源性预测和分析
从Uniprot蛋白质数据库中下载黑猩猩、牛、鸡、鼠、非洲爪蟾五种不同动物的TRIM28蛋白质序列,并通过Clustal X2.1序列比对软件对多种物种的蛋白质序列进行多重序列比对,并构建系统进化树,使用可视化分析软件njplot对进化树进行分析,得到如图2所示结果。序列比对发现在第114~409氨基酸之间序列的保守性强,在进化过程中突变率极低,是TRIM28行使功能的重要区域。进一步分析系统进化树发现,人与黑猩猩之间的进化距离极小,但与鸡和非洲爪蟾之间的进化距离较大,该蛋白质在哺乳动物之间具有极高的保守性。
2.4 人TRIM28蛋白质的亲水性/疏水性预测与分析
通过Prot Scale程序,对TRIM28蛋白质的亲疏水性进行预测分析,选择默认算法预测得如图3所示的分析图谱:该蛋白质存在5个高分值(Score>1.5)区,即第9个氨基酸、第220个氨基酸、第299个氨基酸、第549个氨基酸和708~711区,其中最大值是第711位亮氨酸的1.778。低分值(Score<-2)区的氨基酸有24个,其中最小值是73位精氨酸的-2.922。对Prot Scale分析的827个氨基酸(5~831)综合分析发现,66.63%(551个)分布在低分值区,总Score为-488.994,32.65%(270个)分布在Score>0区,总Score为165.098,这说明TRIM28存在大量的亲水域,属亲水蛋白质。
2.5 人TRIM28蛋白质的信号肽预测与分析
将TRIM28蛋白质氨基酸序列提交到信号肽预测服务器Signal P 4.1 Server,设置Cut-off值为0.450,得到如图4的预测结果,其中C、Y、S的最大值分别为0.193、0.204、0.265,S-mean、D值分别为0.206、0.205,通过该数据可以得知人TRIM28蛋白质无信号肽。TRIM28主要作用区域为细胞核,不需要进入其它膜性细胞器。
2.6 人TRIM28蛋白质的跨膜区预测与分析
TMHMM分析程序对人TRIM28蛋白质序列进行分析后得到如图5预测结果,发现TRIM28不存在跨膜区域,这说明TRIM28蛋白质不是跨膜蛋白质。TRIM28作为一种重要的染色体调控蛋白,其主要作用区域为细胞核,因此,TRIM28不需要进行跨膜转运,而是通过核孔复合体直接进入细胞核,与相应调控的染色体结合,从而调控基因的转录,因此它不存在跨膜区,另外,在蛋白质合成过程中可能是在细胞质中的游离核糖体上合成,不经过内质网和高尔基体。
(A)人、鸡、牛、黑猩猩、非洲爪蟾、鼠TRIM28序列比对结果;(B)TRIM28蛋白质系统进化树。(A)Sequence alignment of TRIM28 in human,chicken,bovine,pan troglodytes,xenopus,mouse;(B)Phylogenetic tree of TRIM28.
2.7 人TRIM28蛋白质二级结构的预测与分析
采用Jnnet神经网络算法对蛋白质二级结构进行预测分析的Jpred网站预测平均准确率大于81%。提交人TRIM28氨基酸序列至Jpred4.0后可以得到如图6所示的结果,其中H为α螺旋,E为β折叠。TRIM28蛋白质含有10个α螺旋区和12个β折叠区,α螺旋占25.87%(216/835),β折叠占4.55%(38/835)。TRIM28蛋白质中30.42%的氨基酸是处在一个有序的结构中,大部分氨基酸处于比较松散的状态,这种状态有利于该蛋白质与染色质结合行驶功能。
2.8 人TRIM28蛋白质三级结构预测与分析
蛋白质的结构决定功能,解析蛋白质高级结构对深入研究功能具有重要指导意义。Swiss-Model采用了同源建模的方法对蛋白质的三级结构进行预测,将TRIM28氨基酸序列提交结构预测软件Swiss-Model中,得到高级结构的三个预测结果,并通过The Structure Analysis and Verification Server对预测模型进行拉曼图分析,进一步验证预测模型的可靠性,如图7所示。AB两个预测结果由于采用了相同的同源模板,因此预测结果相似度极高,由于TRIM28蛋白质较大,所以预测结构主要集中在620~820个氨基酸之间。表3显示了3种预测结果所采用的模板、序列相似度、预测范围、覆盖度及拉曼图分析中处于不合理区域氨基酸的比例等,通过综合分析,预测结构C与同源蛋白质的相似性波形图的预测值高但不稳定,且拉曼图分析合理性较高,预测结构A B的相似性波形图预测值稳定,但拉曼图分析合理性较低,因此,预测TRIM28更全面的三级结构需要更多的实验提供更多可靠的模板。
2.9 人TRIM28相互作用蛋白质预测及分析
机体作为一个统一的整体,蛋白质之间的相互作用对其正常行驶功能具有重要的意义。通过String蛋白质相互作用预测系统对TRIM28相互作用的蛋白进行预测分析,得到了TRIM28蛋白质相互作用的前10个蛋白质,如图8所示的。表4对相互作用蛋白质的信息及得分值,大部分蛋白质是位于核中的转录调控蛋白质,并且这些蛋白质彼此之间也存在紧密的相互作用关系。通过这些相互作用预测的结果分析,可以进一步判定TRIM28的主要作用方式可能是进入细胞核后与其它的多种转录调控因子共同作用并招募至相应被调控基因的启动子区域,共同调控了基因的表达。
2.1 0 人TRIM28的GO注释分析
使用Gene Ontology Consortium对人TRIM28进行基因本体论的分析得到表5所示结果。从细胞定位来看,TRIM28主要分布在细胞核中;从分子功能上来说,TRIM28主要是DNA和蛋白质的结合功能,并通过与DNA的结合来调控基因的转录活性,另外TRIM28还参与细胞染色质修饰及DNA损伤修复的过程,因此与TRIM28相互作用的蛋白质具有大量的chromobox同源蛋白及TP53,这与蛋白质相互作用的预测结果一致。
H:α螺旋;E:β折叠;-:无预测结构。H:αhelix;E:βsheet;-:no predicted structure.
▲:甘氨酸(A):人预测TRIM28蛋白质A模型三级结构、同源蛋白质相似性波形图及拉曼图;(B):人预测TRIM28蛋白质B模型三级结构、同源蛋白质相似性波形图及拉曼图;(C):人预测TRIM28蛋白质C模型三级结构、同源蛋白质相似性波形图及拉曼图。▲:glycine(A):The predicted Tertiary structure of model A about human TRIM28 protein,similarity waveform to the homologous protein and Ramachandran plot;(B)The predicted Tertiary structure of model B about human TRIM28 protein,similarity waveform to the homologous protein and Ramachandran plot;(C)The predicted Tertiary structure of model C about human TRIM28 protein,similarity waveform to the homologous protein and Ramachandran plot.
3 讨论
TRIM28作为一种重要的核蛋白,调控胚胎发育、红细胞形成、胚胎干细胞的自我更新、染色质修饰[20]和DNA损伤修复,通过磷酸化和SUMO化的修饰后抑制调控基因的转录[21]。近来,越来越多的发现证实TRIM28与肿瘤的发生发展具有重要的关系,如乳腺癌、结肠癌、胃癌、卡波济氏肉瘤[22]及卵巢癌耐药[23]等,另外,在肺腺癌的不同时期,其作用也不同,在早期肺腺癌中表现出抑癌作用,在晚期则表现出致癌作用。目前主要研究集中在TRIM28表达变化、调控疾病发生及生理过程上,系统分析TRIM28的表达、蛋白质相关信息和参与的生理过程对深入研究其对机体发育及疾病发生发展带来新的思路。
本研究采用生物信息学的方法,对TRIM28进行了深入的探究,发现其基因存在3个启动子,第一个启动子对其转录影响最大。TRIM28蛋白质是由835个氨基酸组成的无信号肽无跨膜结构的不稳定亲水蛋白质,其等电点为5.52。通过多重序列比对分析发现其114~409氨基酸序列保守性强,是其重要的功能区域,在哺乳动物中同源性高。蛋白质相互作用预测及GO分析表明,TRIM28主要分布于细胞核中,参与染色质修饰、DNA损伤修复、基因转录调控等过程,自身具有磷酸化、泛素化、SUMO化的调控等生理过程。
摘要：[目的]通过生物信息学预测分析人TRIM28基因的启动子及蛋白质的理化性质、信号肽、亲疏水性、跨膜区域、蛋白结构、与之相互作用的蛋白质及功能。[方法]使用相应软件分析TRIM28相关信息。[结果]TRIM28的3个启动子中第一个通过甲基化对其表达影响较深;TRIM28蛋白质是由835个氨基酸组成的无信号肽、无跨膜结构的不稳定亲水蛋白质,等电点为5.52,哺乳动物中高度保守;二级结构包括10个α螺旋和12个β折叠片层,三级结构构建需更多可靠的模板;TRIM28主要定位于细胞核,自身及相互作用蛋白质主要参与染色质修饰及DNA损伤修复过程。[结论]TRIM28第一个启动子甲基化影响其表达,蛋白质无信号肽、无跨膜结构、不稳定系数高达46.43,属不稳定亲水蛋白质,定位细胞核,参与染色质修饰和DNA损伤修复。
蛋白质生物制品 篇8
新课程标准提倡学生能自主学习、合作学习和进行实验探究，这就要求教师要为学生提供自主学习的氛围和机会。学生自主学习的过程可以是实验探究、课外调查、阅读教材、看电影或录像、游戏、制作模型或者小组讨论等形式。在新课程的教学过程中，教师必须非常注重这一教学理念，而且教师为学生提供的学习环境应该符合他们的知识结构、认知特点和学习兴趣，应该让学生感到心情愉快，这样才能活跃学生思维，才能轻松地接受新知识，即让他们进行“愉快学习”。
二、教材分析
细胞的物质组成是了解和掌握细胞结构和功能的基础。本节关于组成细胞的重要物质———蛋白质的内容，是学习本书其他章节的基础，也是学习高中生物课程其他模块的基础。
教材中并没有直接给出氨基酸的结构通式，而是让学生观察几种氨基酸的结构，通过思考与讨论，找出氨基酸的共同特点，这样能加深对氨基酸结构的理解。这种让学生通过主动探究得出结论的处理方式，是新教材的特点之一，是落实探究性学习课程理念的具体体现。
关于蛋白质结构和功能的多样性，教材采用了图文并茂的形式，让学生在获取形象、丰富的信息内容的同时，培养分析和处理信息的能力。
教材考虑到分子水平的内容比较抽象，特意编入了一些联系生活的内容，不但加强了学习内容与生活的联系，而且提高了学生的学习兴趣。
在课程标准的具体内容中，与本节内容相对应的条目是“概述蛋白质的结构和功能”，“概述”属于理解水平，因此“氨基酸的结构特点”、“由氨基酸形成蛋白质的过程”应为本节内容的重点和难点。
三、学情分析
高一学生还没有学习有机化学，缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识，而细胞的分子组成是微观、抽象的内容。考虑到分子水平的内容比较抽象，为了加强学习内容与生活的联系，提高学生的学习兴趣，本节教材编入了联系生活的内容。如：为什么食物中应添加必需的氨基酸?为什么吃熟鸡蛋比吃生鸡蛋容易消化?有关这些内容学生都有一定的经验基础，利用学生的生活经验展开教学，有助于增加教学内容的亲和力。
学生学习方法和技巧可采用探究性学习、合作性学习。蛋白质的知识既是重点，又是难点，内容比较多。在学习时按照下列一条主线来进行，即组成元素(C、H、O、N)→基本单位(氨基酸)→肽链→蛋白质分子，再由结构到功能，这样循序渐进，从而逐步理解和掌握知识要点。
四、教学目标
（一）知识目标。
1. 说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2. 概述蛋白质的结构和功能。
（二）能力目标。
通过主动探究得出结论，培养分析和处理信息的能力。
（三）情感态度与价值观。
1. 树立唯物主义观点。
2. 培养爱国主义精神，增强民族自信心和自豪感。
五、教学重点、难点
（一）重点。
1. 氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2. 蛋白质的结构和功能。
(一)难点。
1.氨基酸之间的脱水缩合反应与有关计算。
2.蛋白质的结构多样性的原因。
六、教学方法
学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识，细胞的分子组成又是微观的内容，比较抽象，所以在教学时，教师应注意联系学生的生活经验，运用探究性学习和直观教学法，以加强学生对微观内容的感性认识，使学生在主动获取知识的过程中完成重、难点知识的学习，提高思维能力，形成相应的观点。
在本节教学中，教师应通过组织学生进行一个个有趣的游戏，模拟氨基酸的结构和肽链的形成过程，让学生在愉快的学习环境中轻松地学习抽象、微观的化学分子结构和化学反应等科学知识，并突破本节课“蛋白质的结构”这一教学难点。
七、课时安排
1课时
八、教学程序
（一）课前预习、激发兴趣。
(说明：尽管学生听说过“蛋白质”这一名词，但并不知道其化学结构和功能。因此，课前布置预习是非常必要的。通过预习，学生能对将要学习的知识有一个大致的了解，同时会遇到一些问题，促使他们产生进一步认识蛋白质的兴趣、增强学习的积极性，为进行有效的课堂教学打下良好的基础。)
预习内容：
(1)让学生阅读课本第一页的关于邹承鲁等人第一个人工合成蛋白质，及本节的科学史话和科学前沿。
(2)让学生通过阅读课本初步了解氨基酸的结构，并制作氨基酸的结构模型。
（二）问题探讨、引入课题。
(1)除此之外，同学们还知道哪些食品中富含蛋白质?
(2)氨基酸与蛋白质有何关系?为什么有些食品中要添加某些氨基酸?
学生回答，老师评价。
引入研究主题：“生命活动的主要承担者──蛋白质”。
（三）愉快游戏，突破重难点。
(说明：高一学生抽象思维能力不是太强，以形象思维为主，所以在课堂上教师以形象具体的方式进行教学，对学习效果可以起到非常好的提高作用。)
1. 氨基酸的结构特点。
先给两分钟时间让学生完成书中的“思考与讨论”。四人一组进行讨论后，由各组代表回答下列问题：
(1)这些氨基酸的结构具有什么共同特点?
(2)“氨基酸”这一名词与其分子结构有什么对应关系吗?学生自己探究，总结出氨基酸的结构通式。
检查学生所做模型，给予恰当的评价。
请一位学生上讲台，伸开双手，两脚并拢，面向同学。问：为什么让他做这个姿势?这个姿势有什么含义?要求学生与他们所做模型或书中的通式进行比较。
得出：“他的两只手相当于氨基和羧基，他的脚相当于氢基，头相当于R基，躯干就相当于连接这四个基团的碳原子。”
给出课件中的图形，对照刚才同学的姿势，让学生填入相应结构。
最后让学生把“思考与讨论”中的四种氨基酸按通式的形式把各部分用方框画出来。标出各种氨基酸的R基。
问：什么的不同会引起氨基酸的不同?学生很容易就明白了。
通过预习和课堂上的模拟形式，学生很容易理解和掌握“氨基酸结构通式”这一重点内容。
2. 氨基酸形成蛋白质的过程。
(说明：氨基酸之间的脱水缩合反应与有关计算是教学的一个难点。同样利用学生的动作模拟与动态课件来帮助学生进行学习。)
请同桌的两位同学注意，问：“假设你们就是两个氨基酸分子，要形成一种物质应该怎样连接起来呢?”
学生思考后都手拉手。
问：两只手分别代表什么?
学生答：“一个是氨基，另一个是羧基。”
这两个基团怎样连接起来的?
学生思考，结合课本内容，回答：“通过脱水缩合反应结合的。”
握住的手的位置相当于什么?学生答：“肽键。”
对于学生正确的回答，要及时地给予充分的肯定。
要求学生阅读教材中有关氨基酸脱水缩合反应的内容，加深理解。
老师提问：什么是二肽、多肽、肽链?答略。
(说明：为了进一步加深学生对氨基酸形成肽链过程的理解，对此过程中氨基酸通过脱水缩合反应脱去的水分子数目和形成肽键的数目的计算，做如下游戏。)
请一列七个学生起立，先两个同学握手。
问1：两个氨基酸结合脱去多少分子水?形成的肽键有多少个?(都是1个。)
问2：如果是三个、四个、……七个呢?(2个、3个、……6个。)
问3：肽键数和失去的水分子数有什么关系?(相等。)
同时让学生一个接一个握手，学生可形象地进行观察，并容易得出结论。
要求学生用归纳法总结：
如果是n个氨基酸连成一条肽链要脱去多少水分和形成多少个肽键?
学生很快说出：(n-1)个。
问：刚才几个同学连成的这个队伍叫什么?
学生很容易就明白了：是一条多肽链。
设问：这是多个氨基酸形成一条肽链的情况，如果是几条肽链又会是怎样的情况呢?
再请出另两列共十四个学生，分别让他们自由地排列成两排、三排、四排(每排至少两人)，分别握手。
用m代表肽链的数目，让学生仔细观察并总结出计算水分子数与肽键数的公式：(n-m)个。
通过这样形象直观的模拟，学生们非常容易地掌握了计算的方法和规律。
3. 蛋白质结构的多样性和蛋白质的功能。
先请出两个女学生牵手、三个女学生依次牵手、四个女学生依次牵手，各排一排，用以说明氨基酸数量的不同会影响蛋白质的结构。
然后请出三个女学生依次牵手、三个男学生依次牵手，各排一排，用以说明氨基酸种类的不同会影响蛋白质的结构。
再请出三个女学生和两个男学生，先三女两男依次牵手排成一排，再一女一男间隔依次牵手排成一排，用以说明氨基酸排列顺序的不同会影响蛋白质的结构。
最后，请学生思考：给你一些棉绳，有红的、黄的、绿的等不同颜色，既能编织成“中国结”，又能编织出其他现状的艺术品，如手机套、手提包等。从蛋白质的多样性角度思考，这说明了什么问题?学生很容易就能得出：多肽链的数目与盘曲折叠的方式不同也会影响蛋白质的结构。
关于蛋白质的功能学习，可要求学生对照课本的内容，进行归纳、总结。最终得出：蛋白质是细胞和生物体中重要的有机化合物，是生命活动的主要承担者。蛋白质的多样性是形形色色生物和绚丽多彩生命活动的物质基础。
4. 归纳总结、及时巩固。
最后由师生共同归纳、总结，并给出练习，及时的巩固所学知识。
(习题略)
九、板书设计
(一)蛋白质的化学组成。
(二)蛋白质的基本组成单位———氨基酸。
1. 氨基酸的结构特点。
2. 氨基酸的结构通式。
(三)蛋白质的形成过程———氨基酸的脱水缩合。
1. 定义。
2. 过程。
3. 肽键、二肽、多肽、肽链。
4. 有关计算。
(四)蛋白质结构的多样性。
(五)蛋白质的功能。
十、教学反思
针对本节课的内容比较微观、抽象，知识理解较为困难，我采用相应的教学方法，即以“形象教学”为主来帮助学生理解抽象的知识。但教学过程中还要重视用抽象的方式再现和解释知识，培养学生抽象思维的能力，引导学生进入到“抽象—具体—抽象”的学习方法。对于蛋白质结构和功能的多样性的教学，要多与日常生活、现代相关科学相联系，了解蛋白质的应用价值，提高教与学的质量。
参考文献
[1]普通高中生物课程标准 (实验) .人民教育出版社, 2003.
蛋白质生物制品 篇9
关键词：微生物合成,蛋白质类医用高分子,分子生物学技术,分子设计
蛋白质类医用高分子是一类极有发展前途的天然医用高分子材料。十年来,随着生物医学工程、材料科学和生物技术的发展,蛋白质类医用高分子及其制品正以其良好的生物相容性、可降解性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。由于蛋白质类医用高分子存在着不易大量制备、价格昂贵等问题,而且作为材料其性能也难以符合生物医学工程的要求。随着分子生物学技术的发展,微生物表达系统的日益成熟,以微生物做为生物反应器,发酵生产蛋白质类医用高分子成为可能。
常见的蛋白质类医用高分子包括胶原与明胶、弹性蛋白、丝蛋白[1]。这些蛋白质高分子在结构上有一个共同的特点即具有重复性结构单元。如表1所示。
这种重复性结构单元的存在为蛋白质类医用高分子的分子设计奠定了基础。微生物合成的一般做法是:根据重复性结构单元的序列,化学合成相应的基因片断,称之为基因单体。通过体外基因构建,对基因单体进行多聚化,以获得确定长度的目的基因,最后将目的基因转入微生物宿主进行表达,发酵生产出特异的蛋白质高分子。本文将遵循这样的思路,介绍胶原与明胶、弹性蛋白、丝蛋白的微生物合成进展。
1 胶原与明胶
1.1 胶原与明胶的应用现状
胶原是一组由多种糖蛋白分子组成的大家族,是结缔组织的主要蛋白质成分,约占机体总蛋白的25%。到目前为止至少发现了30余种胶原蛋白链的编码基因,这些不同的胶原蛋白链,以不同的方式组合,至少可以形成16种以上的呈棒状三股螺旋形式的胶原分子[2]。胶原具有其他材料无可比拟的生物相容性、生物可降解性及生物活性,因而在医学上有多种用途,如用作植入物、止血剂、药物输送剂、组织工程支架等。明胶与胶原具有同源性,是胶原部分水解而得到的一类蛋白质。在胶原广泛深入应用的同时,明胶所表现出来的一些良好的理化性能,以及在成本上的优势,使其在医药工业、临床医学和临床治疗中也有着广泛应用[3]。然而目前医学上使用的胶原与明胶主要是从动物体组织中分离的,主要限于Ⅰ型胶原。来源于动物体的胶原,其化学组成不一致,产品性能重复性差,而且还存在着被病原体污染的风险,这些问题限制了胶原与明胶的进一步应用。
1.2 胶原与明胶的微生物合成
长期以来,研究人员致力于通过微生物合成胶原。明胶是由胶原水解变性而成,微生物合成重组明胶有两种思路:其一,微生物合成重组胶原后,在下游提取过程中变性即可。其二,采用胶原基因的部分序列进行微生物表达。Taisuke Kajino[4]等研究了利用短芽孢杆菌(Bacillus brevis)来生产重组胶原。在人Ⅰ型胶原的基础上,根据短芽孢杆菌的密码子偏好性,设计了两种能编码不同氨基酸片断的基因单体,体外进行多聚化,之后将多聚化的基因插入到短芽孢杆菌的表达载体中,当融合入一个分泌信号序列后,可以有效地分泌胶原类似蛋白,产率达0.5g/L。David Olsen[5]研究小组,采用毕赤酵母表达系统,将胶原基因与4脯氨酸羟化酶基因(胶原合成的关键基因,促进胶原分子三股螺旋的形成)共表达,从而高水平地表达人Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型胶原,生产出来的重组胶原具有羟基化和热稳定的特性。同时,他们采用人Ⅰ型胶原α链基因的部分序列,通过毕赤酵母与汉森酵母成功地表达了重组明胶,重组明胶具有确定的分子量和物理化学特性,是一种不同于动物来源的新型医用高分子材料。芬兰Johanna Myllyharju[6]等通过毕赤酵母系统分泌表达重组人Ⅰ型胶原,研究了胶原分子量与结构对其分泌表达的影响。作者设计了胶原α链全长基因、胶原α链基因的部分序列以及带有折叠区域的部分序列,再将这三个基因转入毕赤酵母中,使用分泌表达载体自身的信号肽,表达出Ⅰ型胶原α链、部分Ⅰ型胶原链、三股螺旋结构的胶原。结果发现部分Ⅰ型胶原链比Ⅰ型胶原链分泌表达量更多,而三联体胶原无法有效表达,积累在胞内。综上所述,目前重组胶原与明胶的微生物合成在酵母特别是毕赤酵母体系中获得了较好的效果,是该领域的研究热点。重组胶原与明胶具有均一稳定的性质,而且能够制备稀有的具有特殊性能的胶原产品,而这些产品在天然过程中由于含量稀少几乎是不可能获得的。
2 弹性蛋白类似物
2.1 弹性蛋白类似物的来源与性质
弹性蛋白是弹性纤维的主要成分,具有延伸率高、弹性模量低的优异性能,这与弹性蛋白在结构上包含许多交联有关。通过对弹性蛋白的可溶性前体(弹性蛋白原)的序列进行分析,发现交联区段富含甘氨酸、脯氨酸、缬氨酸,即具有GVGVP及APGVGV的重复单元[7]。研究人员[8]以GVGVP为基本结构单元经过多次重复而设计出一类新型的医用高分子材料:弹性蛋白类似物(elastin-like polymers,ELPs)。这类蛋白具有逆转变温度的性质即存在一个溶液与凝胶相互转变的临界温度。ELPs这种独特的性质使其作为一种功能医用高分子在药物控释领域有着得天独厚的优势[9]。
2.1 弹性蛋白类似物的微生物合成
弹性蛋白类似物的微生物合成以常见的微生物表达系统如大肠杆菌为生物反应器。Ashutosh Chilkoti[10,11]的研究小组在ELPs的微生物合成领域作了大量的研究。采用递归定向连接的策略构建了一系列的ELPs多聚体基因,通过大肠杆菌表达出多种具有确定分子量的ELPs,同时进行了ELPs作为肿瘤药物输送载体的相关研究。最近,该小组优化了ELPs在大肠杆菌中的表达,设计了带有GFP(绿色荧光蛋白)的ELP融合蛋白,GFP是为了检测融合蛋白表达的动力学行为。他们通过优化培养基成分,采用基础培养基替代LB培养基以降低成本,同时,添加外源氨基酸如天冬氨酸、谷氨酸。最终ELP融合蛋白的表达量提高了36倍,达到1.6g/L,这是有文献报道的ELPs的最高表达量,而成本则降低了8倍。
Hamidreza Ghandehar等人[12]将丝结构单元引入弹性蛋白类似物中构成SFLPs(silk-elastin like polymers,SELPs),它在结构上同时具有丝结构单元(GAGAGS)与弹性蛋白结构单元(GVGVP),并由这两种结构单元串联重复排列构成。其中类丝结构单元会自发形成β片层结构,从而赋予材料的热稳定性和化学稳定性,而弹性蛋白结构单元则赋予材料柔韧性和水溶性,因此只要在分子水平上控制这两种结构单元的长度与比例,就可以达到控制材料性能的目的。正是出于这方面考虑,目前Hamidreza Ghandehar的研究小组已利用微生物成功表达了十几种的SELPs,其中有几种极具商业化生产的潜力,如SELP47K,它的单体由4个丝结构单元、3个弹性蛋白结构单元以及1个含赖氨酸残基的结构单元组成[13]。在此基础上Hamidreza Ghandehari等人通过分子生物学技术对SELP47K进行结构改造,在DNA水平上,将8个弹性蛋白结构单元的序列插入SELP47K的单体基因中,表达的新蛋白命名为SELP415K。作者通过比较SELP47K与SELP415K的特性,指出基因工程技术对改造SELPs结构的重要性[14]。通过分子设计的SELPs可以在生理条件下进行溶液-凝胶转变,在医药上具有很多应用,特别是作为药物与基因输送的载体[15]。
弹性蛋白类似物是微生物合成蛋白质高分子的一个成功实例,通过分子设计精确地控制其分子量和结构特征,从而间接地控制产品的性能。这提供了蛋白质类医用高分子产品开发的新思路,根据实际需要,通过分子设计生产出特定的蛋白质高分子。
3 丝蛋白
3.1 丝素蛋白的微生物合成
蚕丝的主要成分是丝素蛋白,研究表明丝素蛋白具有良好的生物相容性、无毒、无刺激性、可生物降解,在生物医学领域有着广泛应用[16]。由于蚕丝可大量采集,来源广泛,几乎很少采用微生物进行生产。然而蚕丝在性能上也存在着不耐皱、易变黄等缺陷,因此目前丝素蛋白的微生物合成研究主要集中在研究蚕丝性能与丝素蛋白结构的关系,以期改进蚕丝的性能,使之更适合于生物医学工程的应用。Tetsuo Asakura[17]等为了制备高性能的丝素蛋白,将家蚕(Bombyx mori)丝素蛋白结晶区肽段(GAGSGA)2、蓖麻蚕(Samia cynthia ricini)丝素蛋白结晶区肽段(Ala)12在基因水平上融合,获得(A12SGS)4基因。同时将这两个肽段分别与蜘蛛拖丝蛋白结晶区肽段(Ala)6、甘氨酸富含区肽段(GGA)4融合,获得(A6SCS)8与(A12SGS)4基因,再将这三个融合基因转入大肠杆菌,表达出相应的融合蛋白。结构研究表明,用三氟乙酸与甲酸先后处理,(A12SGS)4与(A12SGS)4的构象会从α螺旋转变为β片层,而(A6SCS)8的构象则保持β片层不变,表明融合蛋白具有良好的机械性能。近年来,苏州大学的研究人员与上海细胞生化所合作,通过基因工程技术研究丝素蛋白的肽段与蚕丝性能的关系,以来源于丝素蛋白H链结晶区的GAGAGS氨基酸序列为基础,设计并合成(GAGAGS)8的肽段基因,并将其转入毕赤酵母中分泌表达,获得了0.202g/L的表达量[18]。
3.2 蛛丝蛋白
3.2.1 蛛丝蛋白的性质与应用
蜘蛛丝既轻又坚韧,所具有的强固性和柔韧性是其他人造纤维材料无法同时比拟的,是自然界性能最好的天然蛋白质纤维之一。蛛丝是由蛋白质组成,具有生物可降解性和生物相容性,所以蛛丝蛋白在生物医学领域中的外科手术缝合线、细胞和组织培养用的支持载体及药物缓释系统等方面有不可估量的应用前景[19]。蛛丝蛋白特别是来自棒络新妇蛛(Nephila clavipes)大壶状腺产生的拖丝蛋白,具有优异的力学性能与良好的生物相容性,在生物医学工程领域有着极大的应用潜力,目前已有大量的研究集中于此。
3.2.2 蛛丝蛋白的微生物合成
由于蜘蛛人工饲养的不可能性,蛛丝蛋白的获取十分困难,直到上世纪90年代初,Lewis Randolph[20]等通过基因测序的方法报道了棒络新妇蛛拖丝蛋白的部分序列,分别命名为spidroin 1与spidroin 2。自此,研究人员主要应用基因工程的方法获得蛛丝蛋白。Fahnestock Stephen[21,22,23]的研究小组,根据已报道的spidroin 1单元序列为基础,设计了由101个氨基酸组成的蛛丝蛋白单体。以大肠杆菌(E.coli)作为微生物宿主,采用大肠杆菌偏好的密码子,化学合成基因单体,多聚化至8聚体、16聚体,转入大肠杆菌进行表达,结果显示大肠杆菌表达的重组蛛丝蛋白具有明显的长度不均一性。其后以毕赤酵母(P.pastoris)作为微生物宿主,采用同样的思路进行表达,结果表明重组蛛丝蛋白长度不均一性的现象仍然存在,但与原核宿主相比,情况有所改善。此外,毕赤酵母表达的蛛丝蛋白氨基酸数目可达到3 000个,已接近天然蛛丝蛋白的水平。与大肠杆菌相比,毕赤酵母表达系统的另一优势为分泌表达,分泌表达使重组蛛丝蛋白的纯化变得比较容易。Tufts大学kaplan David[24]等,将蛛丝蛋白与其它材料的功能氨基酸序列在基因水平上融合,以期达到开发新型可控组装重组蛛丝蛋白的目的,如将来源于spidroin 1的重组蛛丝蛋白与硅化过程中起关键作用的蛋白silaffins的R5肽段在分子水平上融合,产生的融合蛋白既具有蛛丝蛋白自组装的特性,又可以发生矿化反应,经过处理可以形成纳米级复合物。此外,Kaplan David还将拖丝蛋白基因与牙本质基质蛋白Ⅰ基因序列连接在一起。牙本质基质蛋白Ⅰ能控制成核作用及羟磷石灰石的生长,而蛛丝蛋白本身具有优异的机械性能与自组装特性,这样通过大肠杆菌表达系统生产出来的融合蛋白具有广泛的应用潜能[25]。
作者单位在棒络新妇蛛拖丝蛋白的微生物合成领域也做了大量的研究。基于拖丝蛋白高度重复序列和部分cDNA序列,合成蜘蛛拖丝蛋白基因单体,通过头尾相连的构建策略,得到拖丝蛋白多聚体[26]。在此基础上,进一步应用基因工程的方法,在拖丝蛋白基因序列中引入细胞黏附因子RGD密码子,人工设计合成特殊的RGD一蜘蛛拖丝蛋白基因单体序列,倍加成16聚体,实现了重组蛛丝蛋白在大肠杆菌细胞的高效表达,同时建立了一套简便、快速、低成本的分离纯化方法。通过高密度发酵,获得了大量的重组蛛丝蛋白[27]。通过添加甘氨酸与丙氨酸、降低培养温度,优化了高密度发酵的条件,最终重组蛛丝蛋白的表达量占菌体总蛋白的20.8%[28]。近年来,作者单位又构建了32聚体、64聚体RGD蛛丝蛋白基因,并在大肠杆菌中获得了较好的表达[29]。在获得了大量重组蛛丝蛋白之后,本室进行了一系列的重组蛛丝蛋白作为医用高分子材料的生物相容性研究。此外,中国农业大学和中科院动物所也在重组蛛丝蛋白的表达方面有报道。潘红春[30]等克隆到悦目金蛛大壶状腺丝蛋白基因,并将该基因连接到表达载体上,转入大肠杆菌进行表达,表达量为40mg/l。
4 问题与前景展望
微生物合成具有可利用再生资源、低污染、易控制、可对蛋白质高分子进行分子设计的优点,但是仍然存在着一些问题,主要体现在两个方面:首先,微生物合成蛋白质类医用高分子目前很少可进行工业化生产,商品化的产品较少,难以与传统的化学合成法竞争。其次,微生物合成的思路方法比较单一,难以对蛋白质高分子进行高通量的筛选。
乳铁蛋白的生物学活性 篇10
1 乳铁蛋白的来源及结构
乳铁蛋白因其最先在乳汁中被发现而得名,主要存在于人和哺乳动物的乳汁中,其含量随动物种类、泌乳时间、胎次、个体等而有所不同,除乳汁外,它也广泛存在于动物体的泪液、唾液、汗液、胰液等内、外分泌液中,只是含量甚微[1]。乳汁中的乳铁蛋白由乳腺合成,而血液中的LF则来自嗜中性粒白细胞。人乳中乳铁蛋白含量特别丰富,是母乳中含量位于第2的蛋白质,占普通母乳蛋白质的10%。人初乳中含LF质量浓度为1~5 g·L-1,常乳中1~3 g·L-1,牛初乳中0.8g·L-1左右,牛常乳中0.1~0.4 g·L-1,含量较母乳低[2]。
目前乳铁蛋白的结构与特性的研究已经相当深入。乳铁蛋白呈单一多肽链,两端各折成环状,铁离子伴随着2个碳酸氢根离子(HCO3-)结合于该区。1个铁离子(Fe3+)与乳铁蛋白每一端的4个残基相连:2个酪氨酸、1个天冬氨酸、1个组氨酸。乳铁蛋白与铁离子结合后,铁离子进入每叶缝隙内部,此区域闭合,使乳铁蛋白分子结构更加紧密。
乳铁蛋白的二级结构以α螺旋和β结构为主,二者沿蛋白质的氨基酸顺序交替排列,而且α螺旋多于β结构。乳铁蛋白的立体结构是在二级结构的基础上折叠形成两个相似的结构域(N-叶和C-叶)。呈2枚“无柄银杏叶并列状”(如图1)[3]。此二叶具有较高的重叠性,同源性高达40%,每叶可与一个Fe3+结合,结合点位于一个裂口内。每叶还包含4个氨基酸残基协调铁离子。每个铁结合位置还固定有重碳酸盐阴离子,以保持电荷平衡[4]。
随着研究的深入,人们发现水解后的乳铁蛋白会产生一些具有特殊生理功能的小肽。乳铁蛋白活性多肽(Lfcin B),它是牛乳铁蛋白在消化道正常生理条件下释放出的一种含25个氨基酸残基的抗菌肽。Lfcin B来源于牛乳铁蛋白的第17~41位氨基酸,由25个氨基酸残基组成,氨基酸顺序为:Phe-Lys-CysArg-Arg-Trp-Gln-Trp-Arg-Met-Lys-Lys-Leu-Gly-Ala-Pro-Ser-Ile-Thr-Cys-Val-Arg-Arg-Ala-Phe[5],包括5个Trp、3个Lys和多个芳香族氨基酸残基,具有强碱性,p I>8.15,相对分子质量3.1KDa。研究表明其水溶液中呈亲水脂的两个反向β折叠结构,具有耐热、在消化道中不易降解、免疫调节作用、广谱抑菌和对肠道有益菌无害等特性。
2 乳铁蛋白的生物学功能
2.1 提高机体对铁离子的吸收
动物体内的运铁蛋白在胃内极酸性条件下不具有运送铁的作用,这时只有乳铁蛋白能在动物肠道中运载铁离子。研究发现多种动物肠细胞上有乳铁蛋白的专一性受体,经此种受体的基因转染过的Caco-2细胞能对乳铁蛋白结合的铁表现出更强的摄取活性[6]。也有研究发现,当机体细胞缺铁时,细胞会合成较多的转铁蛋白和乳铁蛋白,表明乳铁蛋白和转铁蛋白具有相类似的转运铁的功能。Kawakami[7]证实,给贫血的小鼠进食铁结合的乳铁蛋白和普通的硫酸亚铁,要得到同样治疗效果,后者的摄入量需是前者的4倍。机体对铁的吸收有负反馈调节机制,当细胞缺铁时会在其表面合成特异的铁受体,如血液中的转铁蛋白和肠道中的乳铁蛋白。在摄入铁时,若结合乳铁蛋白则可明显减缓铁对肠道的刺激作用,减少无机铁离子摄入。
2.2 抑菌和杀菌
乳铁蛋白是一种广谱抑菌剂,早期研究表明既可抑制需铁的革兰氏阴性菌,如大肠菌群,E.Coli、沙门氏菌等;也可抑制革兰氏阳性菌,如金黄色葡萄球菌、单细胞李斯特菌等。但对乳酸菌一类生理需铁较低的微生物,乳铁蛋白基本上不表现抑菌活性。Terrguchi等研究了牛乳铁蛋白对鼠肠内细菌的影响,结果发现用含乳铁蛋白的牛乳喂饲小鼠时,其肠道内肠球菌受到抑制,抑制效果与乳铁蛋白的浓度和喂食时间相关,而与乳铁蛋白的铁结合能力无关。同时,乳铁蛋白降解产生的乳铁多肽素表现出强杀菌活性,他能够破坏细胞膜,使细胞膜去极化,p H梯度消失,或在膜上形成孔洞,杀死细菌。所以,乳铁蛋白对微生物的抑制作用不仅依赖铁结合活性,还可达到抑菌杀菌效果[8]。
2.3 免疫调节
乳铁蛋白能够发挥其特异的调节功能,主要是与其靶细胞及靶细胞表面的特异性受体有关,不同的细胞其乳铁蛋白受体的特性也不相同。巨噬细胞和淋巴细胞的各种免疫细胞都有乳铁蛋白受体存在,乳铁蛋白具有调节巨噬细胞活性和刺激淋巴细胞合成的能力[9],还能促进多形核白血球巨噬细胞对细菌的吞噬,促进自然杀伤细胞的活化及淋巴球的增生,抑制颗粒球巨噬细胞菌落刺激因子的产生和释放。乳铁蛋白能够抑制由于脂多糖所诱导的TNF-a的释放,并诱导白介素6的表达,从而阻止由于败血症所诱发的机体死亡。乳铁蛋白可以通过诱导体液免疫反应,对免疫系统各方面产生影响:影响T细胞和B细胞成熟、影响淋巴细胞增生、调节单核细胞和巨噬细胞系统中铁水平以及其他免疫功能[10]。乳铁蛋白还可作为机体非抗体免疫的主要力量对抗病原菌的入侵。同时进食乳铁蛋白能刺激肠道免疫球蛋白的分泌,Debbabi等[11]认为,乳铁蛋白是免疫系统的激发因子,并且只有黏附在细胞上才能发挥激发作用。
2.4 抗病毒
乳铁蛋白能抵抗许多病毒的感染,如可抑制人体免疫缺陷性病毒、细胞巨化病毒、疱疹病毒、丙型肝炎病毒、流感病毒等。乳铁蛋白对宿主体内抗病毒作用很大。乳铁蛋白抑制HIV-1机理为:HIV-1生命周期中具有极其重要三种酶(逆转录酶、蛋白酶和整合酶),乳铁蛋白略微抑制HIV-1蛋白酶和整合酶,但强烈抑制HIV-1逆转录酶,从而能抑制HIV体外复制[12]。
抗HCV试验指出,其抗病毒的作用可能是干扰HCV和靶细胞的作用。因为如果在接种病毒的同时或之前使用乳铁蛋白最为有效。减少乳铁蛋白和HCV接触的时间就会增加感染病毒的机会。乳铁蛋白结合到HCV E1和E2的核衣壳上可以阻止病毒对靶细胞的吸附[13]。
Beljaars等[14]研究了乳铁蛋白对巨化病毒的抑制作用后指出,乳铁蛋白对病毒的作用主要是阻碍病毒入侵通道,而非通过调节免疫系统。但Waarts等[15]认为,乳铁蛋白抑制病毒主要是通过干预病毒与受体的结合,并非影响其入侵通道或者影响其复制过程。
此外,还能具有抑制流感病毒的活性,主要是因为其碳水化合物残基上含唾液酸,它干扰病毒对靶细胞的结合、感染[16]。可见,乳铁蛋白具有潜在的抗病毒效应和高选择性,在抑制病毒与细胞的早期相互作用中起着十分重要的作用。
2.5 乳铁蛋白的其他生理功能
乳铁蛋白除了具有以上功能,还有抑制肿瘤生长和转移、调控基因表达、抗寄生虫活性、抗氧化及抑制胆固醇积累等作用。
3 问题与展望
开家生物蛋白饲料专卖店 篇11
市场分析
我国是农业大国，养殖业已成为广大农户增加经济收入的支柱产业。然而近年来由于粮价上涨，畜禽产品相对价格偏低，养殖效益一直处于微利状态，严重挫伤了养殖户的积极性；另一方面，目前的畜牧业生产中，大多采用抗生素来防治疾病，畜禽产品中出现大量的药物残留，直接影响人类健康，无论在国内市场，还是国外市场，畜禽产品销售均受到一定程度的制约。若采用现代生物发酵技术，加工生物活性饲料发展养殖，可完全克服上述两种弊端，具有很高的社会效益和经济效益，市场前景广阔。
产品特点
生物饲料生产采用有益微生物菌群发酵。基本原料为各种植物秸秆、鸡粪、麦麸、菜粕、棉粕等。资源广泛，价格低廉。加工出的优质生物蛋白饲料可完全替代豆粕及鱼粉等价格昂贵植物，动物蛋白原料，可广泛用于喂养猪、牛、羊、鸡等。
以养猪为例，采用生物饲料配制的全价料饲养育肥猪同传统方法比，按目前市场销售价格计算，每头猪净利润增加近一百元。 生物发酵饲料除含有丰富的动物所需活性蛋白质外，还含有八十余种有益微生物，可优先争夺肠道定居点，断绝病原菌生长繁殖，而且生物发酵饲料在动物肠道中释放干扰素及免疫活性因子，提高机体自身免疫能力。
用生物饲料养畜禽可免去添加各类抗生素药物，生产出绿色畜禽产品，具有很强的市场竞争力。 另外，应用生物饲料养殖，畜禽粪便无臭味，圈舍苍蝇明显减少，没有肠炎、痢疾等细菌性疾病发生，可净化饲养环境。
投资参考
每公斤生物发酵饲料只须购置一台秸秆粉碎机及根据生产规模修建几个水泥发酵池。
效益分析
每公斤发酵饲料综合成本为0.6元，外销价1.0元，如以临时准备2000公斤计算，年（300天）利润为24万元。
营销策略
蛋白质生物制品 篇12
一、学习目标
1. 学生理解并掌握遗传信息转录和翻译的过程。
2.运用数学的方法分析碱基与氨基酸之间的对应关系,并了解遗传信息、密码子、反密码子的区别。
二、教材特点
本节内容始终以基因控制蛋白质的合成过程中遗传信息的流向为主线展开,内容比较抽象、复杂,涉及的物质种类比较多,仅通过自学学生很难理解透彻,这就需要将课本中的图文有机结合起来进行分析,并展示其动态变化的过程。
三、利用导学案进行教学的过程
1.设计学案,指导预习。教师除了设计学生要预习的内容,还要设计一些既有一定梯度,又有针对性的思考题,帮助学生理解基础知识。如,学生自主预习各个知识要点之后, 可以设计如下问题:(1)预习了“RNA的组成和分类”之后,提问: DNA和RNA在结构和组成上有哪些不同? (2)预习完“遗传信息的转录和翻译”之后,提问:遗传信息在传递和表达的过程中所需要的原料是否相同? RNA在基因的表达过程中有哪些作用? 遗传信息、密码子、反密码子分别与氨基酸有什么样的关系?
2.展示问题,检查效果。课堂教学中可根据具体教学的情况,就预习学案中问题的完成情况进行交流、分析,以达到检查的目的。也可依据具体内容提出新的问题,进而检测学生预习的情况。在本节内容的教学过程中,为了检测学生预习的情况,可以提出如下问题:(1)基因控制蛋白质合成的过程可分为几步?其所需要的条件、原料、发生的场所各是什么?(2)参与蛋白质合成的物质都有哪些? 各有什么用途?
3.突出重点,突破难点。每节课都有教学重点和难点,能否突出重点、化解难点是课堂教学成败的关键。因此,教师要深挖教材,准确理解教材内容,把握教学难点、准点和关键点。教学时,合理选择并灵活应用适宜的教学方式,以突破难点,突出重点。
(1)图文并茂,激发兴趣。信息技术可以提供丰富的教学资源,使课堂教学更具趣味性。本节内容的教学中,笔者利用信息技术展示了科幻电影《侏罗纪公园》的片段:科学家利用凝结在琥珀中的蚊子体内的恐龙血液提取出恐龙的遗传物质,加以修补和培育繁殖,竟然将已绝迹6500万年的史前庞大生物复生。学生了解了这个充满悬疑和想象的故事后,就会兴趣盎然地进行讨论,将本节课的学习推向高潮。
(2)提问设疑,破解难点。提问设疑是导学案教学模式中突破难点的一个重要环节,也是师生互动的重要方式。通过对具体问题的讨论分析,可以阐明原理,理清知识点的外延和内涵。如,突破本节内容的重、难点时,可以设计如下问题:1为什么RNA适合于做DNA的信使? 2DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的?3mRNA也能携带遗传信息吗? 4翻译的直接模板是什么? 5碱基与氨基酸之间是如何对应的? 6游离的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的等等。这些问题步步深入、层层递进,引导学生自主探究、分析讨论,不但理清了知识主线,而且还对知识的分支也进行了深层次分析,使相关知识更加系统化。
(3)讨论例题,巩固知识。根据教学需要选择不同类型的典型例题,在课堂教学时分析讨论,以达到巩固知识的目的。本节课的重点在基因的转录和翻译及遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸之间的关系。因此,在教学设计中,针对这两个重点,可以各筛选2-3道有关的典型例题,让学生分组讨论。
4.课后反馈,纠正错误。课后的练习巩固是导学案教学不可或缺的一个重要环节,教师主要依靠学生课后练习的完成情况来了解学生的学习状况。每节内容的导学案都设计了巩固练习,学生完成后都要全部上交,教师认真批阅,将学生出现的错误一一列举出来,利用自习或下一节课有针对性地进行指导。