《蛋白質工程的崛起》名師教案2

1、PAGE10蛋白質工程的崛起教學設計一、教材分析蛋白質工程的崛起是高中生物人教版選修3專題1基因工程中第4節(jié)內容，是基因工程的延伸和發(fā)展。由于蛋白質工程剛剛起步，學習內容較少。如何學得充實，又讓學生悟出些終身學習的道理，建議采用“問題探究新問題再探究”的教學模式。二、學情分析學生經過學習業(yè)已掌握基因工程的原理，知道也只是實現(xiàn)了世界上現(xiàn)有基因在轉基因生物中的表達。通過對中心法則的熟練掌握并加以運用，處理好本節(jié)內容。因此在教學過程中，一要啟發(fā)學生發(fā)揮創(chuàng)新能力，二要鍛煉學生利用逆向思維的方法解決新問題的能力。三、教學目標知識目標舉例說出蛋白質工程崛起的緣由。能力目標簡述蛋白質工程的基本原理及基本途徑

2、。情感態(tài)度與價值觀嘗試運用逆向思維分析和解決問題。四、教學重點與難點教學重點（1）為什么要開展蛋白質工程的研究（2）蛋白質工程的原理。教學難點蛋白質工程的原理。五、教學過程教學過程教學內容教學手段與方法預期目標1創(chuàng)設情景，引入對蛋白質工程崛起的學習。師：回憶之前所學知識，思考怎樣利用一種生物的性狀改造另一種生物的遺傳特性生：雜交育種師：很好！在種內可以用常規(guī)的雜交育種的辦法實現(xiàn)，但要使有生殖隔離的種間生物實現(xiàn)基因交流，就顯得力不從心了。生：那就采用基因工程。師：很好！基因工程的實質是可以將一種生物的基因轉移到另一種生物體內，使后者可以產生它本不能產生的蛋白質，進而表現(xiàn)出新的性狀。基因工程的誕生

3、為克服遠源雜交的障礙問題帶來了新的希望，于是取得了豐碩的成果：大腸桿菌生產出了胰島素，牛的乳腺生物反應器為人類制造出了蛋白質類藥物，煙草植物體內含有了某種藥物蛋白至此，人們實現(xiàn)了世界上現(xiàn)有基因在轉基因生物中的表達。但基因工程原則上只能生產自然界已存在的蛋白質。生物產生的天然蛋白質是在長期進化過程中產生的，它的結構和功能符合特定物種生存的需要，但不一定能完全滿足人類生產生活的需要。師：例如：干擾素是動物體內的一種抗病毒抗腫瘤的蛋白質類藥物，但在體外保存相當困難。又如前面我們提到玉米中賴氨酸的含量比較低的問題。于是我們要對現(xiàn)有的蛋白質進行改造，制造出目前從天然蛋白質中找不到的蛋白質。這樣人們由開始

4、了新一輪的探索，蛋白質工程應運而生了。學生討論舉例聯(lián)系舊知識使學生回憶基因工程的有關內容。引起學生對蛋白質工程的感性認識。學習“蛋白質工程的崛起的緣由”3學習“蛋白質工程的基本原理”師：通過上面的學習我們已經大概了解了蛋白質工程崛起的理由。生：基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質，這些蛋白質卻不一定完全符合人類生產和生活的需要。師：歸納的很好！蛋白質工程的目的是生產符合人類生產和生活需要的蛋白質，比如我們剛才提到的干擾素在體外保存相當困難，如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，那么在70度的條件下可以保存半年。又比如將賴氨酸合成過程中的天冬氨酸激酶的352位蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫

5、吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬酰胺變成異亮氨酸，可以使玉米中的賴氨酸含量提高數(shù)倍。（課件展示）那么，我們如何對蛋白質進行改造呢下面我們來學習蛋白質工程的原理。師：從剛才的內容我們可以看出蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定要求，對蛋白質的結構進行分子設計。那么，對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)為什么生：通過對基因的操作來實現(xiàn)，因為基因決定蛋白質的合成。師：（總結）1）任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以遺傳下去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質分子還是無法遺傳

6、的。2）對基因進行改造比對蛋白質直接改造要容易操作，難度要小得多。師：下面讓我們一起來回憶一下生物體內的蛋白質合成的過程。（中心法則）師：而蛋白質工程卻與之相反，它的基本途徑卻是從預期的蛋白質功能設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到對應的脫氧核苷酸序列（基因）。師：下面我們利用蛋白質工程原理來解決課本27頁討論題。生：丙氨酸色氨酸賴氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸mRNA：GCU或C或A或GUGGAAA（或G）AUGUUU（或C）DNA的一條鏈：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）確定了基因的堿基序列后，就可以根據人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因庫中獲取。師：

7、回答的很好。通過以上的討論我們來總結一下蛋白質工程的流程。（課件展示課本RNA蛋白質折疊產生功能，基本上是生產出自然界已有的蛋白質。（2）蛋白質工程是按照以下思路進的：確定蛋白質的功能蛋白質應有的高級結構蛋白質應具備的折疊狀態(tài)應有的氨基酸序列應有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質。師：回答的很好。由此可見蛋白質工程是以蛋白質的結構和功能為基礎而進行的。通過以上的討論我們來總結一下什么是蛋白質工程。生：蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。這部分知識較新，學生了解的

8、較少，以教師講述為主。學生討論學生討論進一步激發(fā)學生學習本節(jié)內容的興趣。使學生認識到我國科學技術的迅猛發(fā)展。培養(yǎng)學生的歸納能力。提出問題，誘導思考，解決困難讓文字與插圖結合，使抽象的文字在直觀的插圖中得以體現(xiàn)。培養(yǎng)學生的逆向思維能力在解決問題中加強對基礎知識的深層次理解。解決本節(jié)課的難點培養(yǎng)學生的歸納能力。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。4學習“蛋白質工程的進展和前景”師：蛋白質工程已經取得了很大的進展，例如科學家通過對胰島素的改造，已使其成為速效型藥品。生物和材料科學家正積極探索將蛋白質工程應用于微電子方面。師：但是蛋白質工程成功的例子不多，主要是因為蛋白質發(fā)揮其功能需要依賴于正確的空間結構，而科學家目前對大多數(shù)蛋白質的空間結構了解很少！學生看書。學生看書。讓學生認識到科學探究之路的漫長、艱辛和永無止境。5作業(yè)完成P28“思考與探究”課內與課外結合。六、教學反思通過回顧已學習過中心法則及蛋白質具有復雜的空間結構等知識，我們知道，既然蛋白質的功能是由DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質，就要改造DNA。所以蛋白質工程的原理應該是中心法則的逆推。天然蛋白質合成的過程是按照中心法則進行的：基因表達（轉錄和翻譯）