資源簡介

第4節蛋白質工程的原理和應用
一、教材分析
(一)教學目標
1.說出蛋白質工程崛起的緣由。
2.概述蛋白質工程的基本原理。
3.舉例說明依據人類需要對原有蛋白質結構進行基因改造、生產目標蛋白的過程。
(二)教學重點和難點
1.教學重點
(1)蛋白質工程的基本原理。
(2)依據人類需要對原有蛋白質結構進行基因改造、生產目標蛋白的過程。
2.教學難點
(1)蛋白質工程的基本原理。
(2)依據人類需要對原有蛋白質結構進行基因改造、生產目標蛋白的過程。
(三)教學過程
一、創設情境，導入新課
結合教材“從社會中來”欄目中的情境，提出以下問題讓學生思考、回答。
1.科學家利用了什么技術讓細菌能夠發出熒光
2.綠色熒光蛋白來源于一種發光水母，科學家通過改造綠色熒光蛋白，獲得了能發出其他顏色熒光的蛋白，才“畫”出了色彩斑斕的圖案。科學家如何對天然的綠色熒光蛋白進行改造
引導學生回顧所學知識，回答出利用基因工程技術使細菌表達了熒光蛋白。
二、蛋白質工程崛起的緣由
對蛋白質分子的設計和改造是通過蛋白質工程來實現的。
閱讀教材中介紹的改造玉米中的天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶，以提高玉米賴氨酸含量的實例，以及通過改造干擾素分子延長它的保存時間的實例。
提問學生根據這些資料分析:為什么要進行蛋白質工程的研究 讓學生分析回答，認識到進行蛋白質工程研究的必要性。
三、蛋白質工程的原理
對天然蛋白質分子進行改造，是以蛋白質分子為操作對象，還是基因 為什么
讓學生通過回顧學過的知識來學習新的知識。
以通過研發速效胰島素類似物的實例來了解蛋白質工程的基本原理。
天然胰島素制劑往往以二聚體或六聚體的形式存在，需要經歷較長時間解離為單體，見效慢。科學研究發現，胰島素B鏈第20~29位的氨基酸是胰島素分子形成多聚體的關鍵區域，若將第28位的脯氨酸替換為天冬氨酸，可以有效抑制胰島素的聚合。
閱讀資料，分組討論，認識到可以通過改造胰島素的特定基因來實現對第28位脯氨酸的替換。
歸納蛋白工程的基本思路，指明該思路是對“中心法則”的逆推，概括蛋白質工程的概念。
補充介紹改造基因的方法，用X射線衍射、核磁共振等技術研究蛋白質結構的方法，以及用計算機建立蛋白質三維結構模型的新進展。讓學生感悟蛋白質工程的發展離不開多種技術的支持，體會學科交叉對生物學發展的影響。
四、蛋白質工程的應用
閱讀教材，了解蛋白質工程在工業、農業等領域的應用。以及蛋白質工程發展的現狀。讓學生體會蛋白質工程發展對社會發展的積極意義，感受科技探索之路充滿挑戰。

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