《蛋白質(zhì)工程的崛起》名師教案2

1、PAGE10蛋白質(zhì)工程的崛起教學(xué)設(shè)計一、教材分析蛋白質(zhì)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(nèi)容，是基因工程的延伸和發(fā)展。由于蛋白質(zhì)工程剛剛起步，學(xué)習(xí)內(nèi)容較少。如何學(xué)得充實(shí)，又讓學(xué)生悟出些終身學(xué)習(xí)的道理，建議采用“問題探究新問題再探究”的教學(xué)模式。二、學(xué)情分析學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)業(yè)已掌握基因工程的原理，知道也只是實(shí)現(xiàn)了世界上現(xiàn)有基因在轉(zhuǎn)基因生物中的表達(dá)。通過對中心法則的熟練掌握并加以運(yùn)用，處理好本節(jié)內(nèi)容。因此在教學(xué)過程中，一要啟發(fā)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新能力，二要鍛煉學(xué)生利用逆向思維的方法解決新問題的能力。三、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。能力目標(biāo)簡述蛋白質(zhì)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(yùn)用逆向思維分析和解決問題。四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)（1）為什么要開展蛋白質(zhì)工程的研究（2）蛋白質(zhì)工程的原理。教學(xué)難點(diǎn)蛋白質(zhì)工程的原理。五、教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段與方法預(yù)期目標(biāo)1創(chuàng)設(shè)情景，引入對蛋白質(zhì)工程崛起的學(xué)習(xí)。師：回憶之前所學(xué)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(nèi)可以用常規(guī)的雜交育種的辦法實(shí)現(xiàn)，但要使有生殖隔離的種間生物實(shí)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(shí)質(zhì)是可以將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀?；蚬こ痰恼Q生

3、為克服遠(yuǎn)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(chǎn)出了胰島素，牛的乳腺生物反應(yīng)器為人類制造出了蛋白質(zhì)類藥物，煙草植物體內(nèi)含有了某種藥物蛋白至此，人們實(shí)現(xiàn)了世界上現(xiàn)有基因在轉(zhuǎn)基因生物中的表達(dá)。但基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。生物產(chǎn)生的天然蛋白質(zhì)是在長期進(jìn)化過程中產(chǎn)生的，它的結(jié)構(gòu)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(chǎn)生活的需要。師：例如：干擾素是動物體內(nèi)的一種抗病毒抗腫瘤的蛋白質(zhì)類藥物，但在體外保存相當(dāng)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(zhì)進(jìn)行改造，制造出目前從天然蛋白質(zhì)中找不到的蛋白質(zhì)。這樣人們由開始

4、了新一輪的探索，蛋白質(zhì)工程應(yīng)運(yùn)而生了。學(xué)生討論舉例聯(lián)系舊知識使學(xué)生回憶基因工程的有關(guān)內(nèi)容。引起學(xué)生對蛋白質(zhì)工程的感性認(rèn)識。學(xué)習(xí)“蛋白質(zhì)工程的崛起的緣由”3學(xué)習(xí)“蛋白質(zhì)工程的基本原理”師：通過上面的學(xué)習(xí)我們已經(jīng)大概了解了蛋白質(zhì)工程崛起的理由。生：基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。師：歸納的很好！蛋白質(zhì)工程的目的是生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)，比如我們剛才提到的干擾素在體外保存相當(dāng)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?nèi)绾螌Φ鞍踪|(zhì)進(jìn)行改造呢下面我們來學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)工程的原理。師：從剛才的內(nèi)容我們可以看出蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定要求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計。那么，對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(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)現(xiàn)為什么生：通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榛驔Q定蛋白質(zhì)的合成。師：（總結(jié)）1）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，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳

6、的。2）對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)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(nèi)的蛋白質(zhì)合成的過程。（中心法則）師：而蛋白質(zhì)工程卻與之相反，它的基本途徑卻是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）。師：下面我們利用蛋白質(zhì)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(jù)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(jié)一下蛋白質(zhì)工程的流程。（課件展示課本RNA蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。（2）蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)的：確定蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)應(yīng)有的氨基酸序列應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。師：回答的很好。由此可見蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能為基礎(chǔ)而進(jìn)行的。通過以上的討論我們來總結(jié)一下什么是蛋白質(zhì)工程。生：蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(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。這部分知識較新，學(xué)生了解的

8、較少，以教師講述為主。學(xué)生討論學(xué)生討論進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的興趣。使學(xué)生認(rèn)識到我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展。培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力。提出問題，誘導(dǎo)思考，解決困難讓文字與插圖結(jié)合，使抽象的文字在直觀的插圖中得以體現(xiàn)。培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力在解決問題中加強(qiáng)對基礎(chǔ)知識的深層次理解。解決本節(jié)課的難點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。4學(xué)習(xí)“蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景”師：蛋白質(zhì)工程已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，例如科學(xué)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(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面。師：但是蛋白質(zhì)工程成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮其功能需要依賴于正確的空間結(jié)構(gòu)，而科學(xué)家目前對大多數(shù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)了解很少！學(xué)生看書。學(xué)生看書。讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)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(nèi)與課外結(jié)合。六、教學(xué)反思通過回顧已學(xué)習(xí)過中心法則及蛋白質(zhì)具有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)等知識，我們知道，既然蛋白質(zhì)的功能是由DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質(zhì)，就要改造DNA。所以蛋白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心法則的逆推。天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進(jìn)行的：基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）