高中生物《蛋白質(zhì)工程的崛起》教案6 新人教版選修3

1、 1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起教學過程 教 學 內(nèi) 容 教學手段和方法 預期目標1、創(chuàng)設問題 師：根據(jù)前面所學內(nèi)容，試概括說出 情景，引入新 基因工程解決了哪些生活、生產(chǎn)中難課蛋白質(zhì) 以解決的問題。工程崛起的緣 生：基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥由 物，如胰島素、干擾素等，我們吃的 聯(lián)系舊知識，使 某些食品如番茄、土豆等農(nóng)業(yè)中 學生認識到基的抗蟲棉、抗病毒煙草等，上 因工程這一生述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生 物新興工程 產(chǎn)或者生產(chǎn)成本過高 。 技術價值及師：基因工程的實質(zhì)是將一種 局限性，激發(fā)生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物 學生的創(chuàng)新體內(nèi)，使后者產(chǎn)生它本身不能 意識產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進而表現(xiàn)出新 看書P26天

2、然的性狀。但基因工程，人們也 蛋白質(zhì)的改造只是實現(xiàn)了世界上現(xiàn)有基因在 實例轉(zhuǎn)基因生物中的表達。即基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。一個新問題出現(xiàn)了，生物產(chǎn)生的天然蛋白質(zhì)是在長期進化過程中形成的，它的結(jié)構(gòu)、性能不能完全滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。我們該怎么辦？生：對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行定向改造，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。2、學習蛋白 師：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性是由什質(zhì)工程的原理么決定的？結(jié)構(gòu)的多樣性雨功能的多樣性有何關系。（決定結(jié)構(gòu)和功能特異的根本原因是什么？）基因的脫氧核苷酸的特定排列順序。生：蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序及多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)不同決定了蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)具有多樣性，而結(jié)構(gòu)多

3、樣性決定了功能的多種多樣。 教學過程 教 學 內(nèi) 容 教學手段和方法 預期目標 師：蛋白質(zhì)工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設計。師：改造蛋白質(zhì)是要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行定向改造。你認為對天然蛋白質(zhì)進行改造應該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實 學生回答不全 現(xiàn)？為什么？ 教師點撥生：改造基因，因為蛋白質(zhì)的合成受基因控制。師：任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造，而且這種改造可以遺傳下去，另外對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造容易操作，難度要小得多。師：我們知道：天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進行的：圖解為：基因 表達

4、（轉(zhuǎn)錄和翻譯） 形成氨基酸序列的多肽鏈 形 成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì) 行使生物功能。在基因水平上實現(xiàn)對蛋白質(zhì)的改造， 運用逆向思維即蛋白質(zhì)工程卻與之相反，出示 的方法解決新蛋白質(zhì)工程流程圖：預期蛋白質(zhì) 問題設計預期蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)氨基酸序列 基因思考：蛋白質(zhì)工程的基礎是什么？關鍵技術是什么？師：對大量蛋白質(zhì)分子的精確立體結(jié)構(gòu)及其復雜的生物功能的分析結(jié)果為設計改造天然蛋白質(zhì)提供了藍圖，分子生物學以定點突變?yōu)橹行牡幕虿僮骷夹g是對蛋白質(zhì)進行定向改造的關鍵技術。例舉：某多肽鏈的一段氨基酸序列：-丙氨酸色氨酸賴氨酸甲硫氨酸-討論：教學過程 教 學 內(nèi) 容 教學手段和方法 預期目標1、 怎樣得出決定這一段肽

5、鏈的脫 圖解mRNA序列氧核苷酸序列？請把相應的堿基 對應脫氧核苷酸序列。序列寫出來。首先應根據(jù)三聯(lián)密碼子推出mRNA序列，再根據(jù)堿基互補配對規(guī)律推出脫氧核苷酸序列。2、 確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？生：可以根據(jù)人類的需要改造它， 培養(yǎng)學生遷移 通過人工合成的方法或從基因庫獲 能力取。 師：從以上分析可知，改造了目的基因就可以實現(xiàn)對蛋白質(zhì)的定向改造?？偨Y(jié)：蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子 明確概念點出的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關系 本節(jié)重點作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。為什么說蛋白質(zhì)工程是

6、第二代基因工程？它包含多學科的綜合科技工程 領域。它是隨著分子生物學、晶體學以及計算機技術的發(fā)展而誕生的，也與基因組學、蛋白質(zhì)組學、生物信息學的發(fā)展有著密切關系。3蛋白質(zhì) 師：蛋白質(zhì)工程取得的進展向人們展示了誘人的前景。 讓學生自己工程的進 閱讀歸納展 1、在生物工程制藥領域、蛋白 教師典例分析質(zhì)工程有著廣泛的應用。例如修 改與胰島素分子間整合作用有關的表面殘基使其更容易解離成有活性的單體分子，從而使這種胰島素成為速效型藥物。制備生長鼠人嵌合抗體減少因機體高度過敏而引起的副作用。2、蛋白質(zhì)工程可通過改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定性。3、 生物和材料科學家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應用于微電子方面。教學過程 教 學 內(nèi) 容 教學手段和方法 預期目標 而引起的副作用。2、蛋白質(zhì)工程可通過改造酶的結(jié) 構(gòu)，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定性。 將蛋白質(zhì)工程應用于微電子方面。 異想天開 能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設計相應的 學生討論基因，導入合適的細菌中，讓細菌生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢 師：為什么說蛋白質(zhì)工程是一項 認識科學探索難度很大的工程？目前要設計出 之路永無止境更加符合人類需要的蛋白質(zhì)還需經(jīng)過艱辛的探索和努力？生：主要是蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)非常復雜，人類對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使功能知之甚少。很難設計出一個嶄新而具有生命功能作用的蛋白質(zhì)，而且一個嶄新的蛋白