人教版蛋白質(zhì)工程的崛起教學(xué)設(shè)計(jì)3

1、 1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起教學(xué)過程 教 學(xué) 內(nèi) 容 教學(xué)手段和方法 預(yù)期目標(biāo)1、創(chuàng)設(shè)問題 師：根據(jù)前面所學(xué)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(xué)生認(rèn)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(shù)價值及師：基因工程的實(shí)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(xué)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(jìn)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(shí)現(xiàn)了世界上現(xiàn)有基因在 實(shí)例轉(zhuǎn)基因生物中的表達(dá)。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(jìn)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(jìn)行定向改造，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。2、學(xué)習(xí)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(guān)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(xué)過程 教 學(xué) 內(nèi) 容 教學(xué)手段和方法 預(yù)期目標(biāo) 師：蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)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(jìn)行分子設(shè)計(jì)。師：改造蛋白質(zhì)是要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行定向改造。你認(rèn)為對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實(shí) 學(xué)生回答不全 現(xiàn)？為什么？ 教師點(diǎn)撥生：改造基因，因?yàn)榈鞍踪|(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(jìn)行了改造，而且這種改造可以遺傳下去，另外對基因進(jìn)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(jìn)行的：圖解為：基因 表達(dá)

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(shí)現(xiàn)對蛋白質(zhì)的改造， 運(yùn)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(yù)期蛋白質(zhì) 問題設(shè)計(jì)預(yù)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(chǔ)是什么？關(guān)鍵技術(shù)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(fù)雜的生物功能的分析結(jié)果為設(shè)計(jì)改造天然蛋白質(zhì)提供了藍(lán)圖，分子生物學(xué)以定點(diǎn)突變?yōu)橹行牡幕虿僮骷夹g(shù)是對蛋白質(zhì)進(jìn)行定向改造的關(guān)鍵技術(shù)。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(xué)過程 教 學(xué) 內(nèi) 容 教學(xué)手段和方法 預(yù)期目標(biāo)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(yīng)的堿基 對應(yīng)脫氧核苷酸序列。序列寫出來。首先應(yīng)根據(jù)三聯(lián)密碼子推出mRNA序列，再根據(jù)堿基互補(bǔ)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(xué)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(shí)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(diǎn)出的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系 本節(jié)重點(diǎn)作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)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(xué)科的綜合科技工程 領(lǐng)域。它是隨著分子生物學(xué)、晶體學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而誕生的，也與基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)的發(fā)展有著密切關(guān)系。3蛋白質(zhì) 師：蛋白質(zhì)工程取得的進(jìn)展向人們展示了誘人的前景。 讓學(xué)生自己工程的進(jìn) 閱讀歸納展 1、在生物工程制藥領(lǐng)域、蛋白 教師典例分析質(zhì)工程有著廣泛的應(yīng)用。例如修 改與胰島素分子間整合作用有關(guān)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(jī)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(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子

7、方面。教學(xué)過程 教 學(xué) 內(nèi) 容 教學(xué)手段和方法 預(yù)期目標(biāo) 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(xué)家正積極探索 將蛋白質(zhì)工程應(yīng)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(shè)計(jì)相應(yīng)的 學(xué)生討論基因，導(dǎo)入合適的細(xì)菌中，讓細(xì)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(xiàng) 認(rèn)識科學(xué)探索難度很大的工程？目前要設(shè)計(jì)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(fù)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(shè)計(jì)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質(zhì)會帶來什么危害也是人們所擔(dān)