《蛋白质工程的崛起》名师教案2.docVIP

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《蛋白质工程的崛起》教学设计

一、教材分析

《蛋白质工程的崛起》是高中生物人教版选修3专题1基因工程中第4节内容，是基因工程的延伸和发展。

由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。

二、学情分析

学生经过学习业已掌握基因工程的原理，知道也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。通过对中心法则的熟练掌握并加以运用，处理好本节内容。因此在教学过程中，一要启发学生发挥创新能力，二要锻炼学生利用逆向思维的方法解决新问题的能力。

三、教学目标

知识目标

举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

能力目标

简述蛋白质工程的基本原理及基本途径。

情感态度与价值观

尝试运用逆向思维分析和解决问题。

四、教学重点与难点

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。

教学难点

蛋白质工程的原理。

五、教学过程

教学过程

教学内容

教学手段与方法

预期目标

1．创设情景，引入对蛋白质工程崛起的学习。

师：回忆之前所学知识，思考怎样利用一种生物的性状改造另一种生物的遗传特性？

生：杂交育种

师：很好！在种内可以用常规的杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。

生：那就采用基因工程。

师：很好！基因工程的实质是可以将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。基因工程的诞生为克服远源杂交的障碍问题带来了新的希望，于是取得了丰硕的成果：大肠杆菌生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白…至此，人们实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中产生的，它的结构和功能符合特定物种生存的需要，但不一定能完全满足人类生产生活的需要。

师：例如：干扰素是动物体内的一种抗病毒抗肿瘤的蛋白质类药物，但在体外保存相当困难。又如前面我们提到玉米中赖氨酸的含量比较低的问题。于是我们要对现有的蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们由开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。

学生讨论

举例

联系旧知识使学生回忆基因工程的有关内容。

引起学生对蛋白质工程的感性认识。

学习“蛋白质工程的崛起的缘由”

3．学习“蛋白质工程的基本原理”

师：通过上面的学习我们已经大概了解了蛋白质工程崛起的理由。

生：基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些蛋白质却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

师：归纳的很好！蛋白质工程的目的是生产符合人类生产和生活需要的蛋白质，比如我们刚才提到的干扰素在体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在—70度的条件下可以保存半年。又比如将赖氨酸合成过程中的天冬氨酸激酶的352位苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，可以使玉米中的赖氨酸含量提高数倍。（课件展示）那么，我们如何对蛋白质进行改造呢？下面我们来学习蛋白质工程的原理。

师：从刚才的内容我们可以看出蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定要求，对蛋白质的结构进行分子设计。那么，对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？为什么？

生：通过对基因的操作来实现，因为基因决定蛋白质的合成。

师：（总结）1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。

2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。

师：下面让我们一起来回忆一下生物体内的蛋白质合成的过程。

（中心法则）

师：而蛋白质工程却与之相反，它的基本途径却是从预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）。

师：下面我们利用蛋白质工程原理来解决课本27页讨论题。

生：—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—mRNA：GCU(或C或A或G)UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）DNA的一条链：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）

确定了基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。

师：回答的很好。通过以上的讨论我们来总结一下蛋白质工程的流程。（课件展示课本P27图并讲解。）

通过以上图解，请比较基因工程与蛋白质工程的思路？

生：（1）.基因工程是遵循中心法则，

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