第 3章3.4蛋白質(zhì)工程的原理和應用教學設計 高中生物人教（2019）版選擇性必修三

《蛋白質(zhì)工程的原理和應用》教學設計教學目標1、舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2、簡述蛋白質(zhì)工程的原理。3、嘗試運用逆向思維分析和解決問題。教學重難點(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。1.創(chuàng)設情景，引入對蛋白質(zhì)工程崛起的學習。師：通過“圖片輪播”展示六幅細菌畫可以帶領學生了解：用發(fā)出不同顏色熒光的細菌“畫"的美妙圖案。問：細菌是怎樣發(fā)出熒光的？生：因為在它們的體內(nèi)導入了熒光蛋白的基因。師：最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白是綠色熒光蛋白，科學家通過改造它，獲得了黃色熒光蛋白。那么，科學家是怎樣對蛋白質(zhì)分子進行設計和改造的呢？生：蛋白質(zhì)工程師：那么科學家是怎樣解讀蛋白質(zhì)工程的呢？現(xiàn)在我們觀看一個視頻“科學家談蛋白質(zhì)工程”。師：通過視頻，我們已經(jīng)大體了解了蛋白質(zhì)工程。提問：蛋白質(zhì)工程的概念是怎樣的？生：回答2.學習"蛋白質(zhì)工程的崛起的緣由"師：提問：“基因工程的實質(zhì)和不足”，“蛋白質(zhì)工程的崛起”（通過課件留空，讓學生填寫）師：PPT展示“玉米賴氨酸含量低的改進措施”實例。師：通過上面的學習我們已經(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!我們剛才提到的玉米中賴氨酸的含量比較低，通過改造，可以明顯通過賴氨酸的含量。那么，蛋白質(zhì)工程是怎樣進行的呢？3.學習"蛋白質(zhì)工程的基本原理"師：提問：“蛋白質(zhì)工程的目標”，“方法”分別是什么？（通過課件留空，讓學生填寫）生：回答。師：既然蛋白質(zhì)工程要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行設計改造，那么蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？下面通過一個視頻來了解一下。播放視頻“蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)”。師：大家都知道蛋白質(zhì)的功能是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)工程的原理應該是中心法則的逆推。請同學到黑板寫出中心法則生：利用希沃白板的“書寫筆”進行書寫。師：基因mRNA形成氨基酸序列的多肽鏈盤曲折疊成有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能師：但蛋白質(zhì)工程卻與之相反，它的基本途徑是什么呢?（同桌之間互相討論，回答）生：到展臺完成活動：“選詞填空”，并通過按鈕自主檢測答案是否正確。師：點評同學的完成情況。師：我們一起來看一下蛋白質(zhì)工程的流程（屏幕展示）師：小組合作討論下面我們利用蛋白質(zhì)工程原理來解決課本27頁討論題。3生：進行小組合作討論，并展示。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G)UGGAAA(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：回答的很好。師：我們要改造蛋白質(zhì)，有三種改造方式，其中小改，就是進行基因的定點突變技術，現(xiàn)在我們來看一下如何進行該技術。播放視頻：“如何在特定的位置進行點突變”。師：學習到這里，我們就明確了蛋白質(zhì)工程的概念和原理，現(xiàn)在我們來比較一下蛋白質(zhì)工程和基因工程。生：回答。師：很好。那么蛋白質(zhì)工程有哪些應用呢？基于以上蛋白質(zhì)工程的原理，能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)設計相應的基因，導入適合的細菌中，讓細菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)食品呢?學生討論。4.學習"蛋白質(zhì)工程的應用"師：蛋白質(zhì)工程取得的進展向人們展示了誘人的前景。（1）、在生物工程制藥領域、蛋白質(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）、農(nóng)業(yè)方面:改造某些參與調(diào)控光合作用的酶,提高植物光合作用的效率。改造微生物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),增強防治病蟲害的效果。師：既然蛋白質(zhì)工程有這么多應用，那能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)設計相應的基因，導入適合的細菌中，讓細菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)食品呢?（學生討論。）生：回答師：回答很好，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質(zhì)會帶來什么危害也是人們所擔心的