資源簡介

人教版（2019）選擇性必修三 生物技術與工程 第3章 基因工程
第4節 蛋白質工程的原理和應用 教學設計
一、教學目標的確定
蛋白質工程的誕生是有其理論與技術條件支撐的，正如課本中開頭描述它是隨著分子生物學、晶體學以及計算機技術的迅猛發展而誕生的，也與基因組學、蛋白質組學、生物信息學的發展等因素有關。學生在必修課中已學習過中心法則及蛋白質具有復雜的空間結構等知識，這是學習新知識的基礎。本節的教學目標為：
1.舉例說出蛋白質工程崛起的緣由。
2理解蛋白質工程的原理。
3.了解蛋白質工程的應用。
二、教學重難點
1、教學重點
理解蛋白質工程的原理。
2、教學難點
理解蛋白質工程的原理。
三、教學設計思路
教師通過讓學生自主學習的方法，讓學生初步了解本節課每部分的知識，再通過教師的講授，讓學生對本節課的內容有了更加深刻的理解。結合課件圖片，更加形象的讓學生理解記憶。
四、教學步驟
1、新課導入
教師課件展示含熒光蛋白基因的動物的圖片，進而展示用發出不同顏色熒光的細菌“畫”的美妙圖案。教師解釋這些不同顏色的熒光蛋白是科學家在綠色熒光蛋白的基礎上進行改造出來的。這些熒光蛋白在細胞內生命活動的檢測、腫瘤的示蹤研究等領域有著重要應用那么，科學家是怎樣對蛋白質分子進行設計和改造的呢？學生思考討論，教師引導給出答案：蛋白質工程。
2、新課講授
教師首先對蛋白質工程的概念進行講解。蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，來改造現有蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求。它是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學科的綜合科技工程。
一、蛋白質工程崛起的緣由
教師讓學生閱讀教材第93頁第三段內容，學生分組討論蛋白質工程崛起的緣由。
教師首先對基因工程的實質進行解釋。其次引導學生給出蛋白質工程崛起的緣由：
（1）基因工程的不足：基因工程原則上只能生產自然界中已存在時蛋自質。
（2）天然蛋白質的不足：它們的結構和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產和生活的需要。
其次，通過對改造玉米中賴氨酸含量比的例子的講述，更加充分的說明蛋白質工程崛起的緣由。
二、蛋白質工程的基本原理
教師讓學生閱讀教材第94頁第2、3段內容，總結蛋白質工程的目標、手段和基本思路。
學生通過閱讀總結，對蛋白質工程的基本原理進行了初步的理解。其次，教師再進行更加深入的解釋。
蛋白質工程的目標：根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行設計改造。
蛋白質工程的手段：通過基因改造或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質。
教師結合課件圖片，對蛋白質工程的基本思路進行著重的講解。
天然蛋白質合成的過程是按照中心法則進行的：基因→表達（轉錄和翻譯）→形成具有特定氨基酸序列的多肽鏈→形成具有高級結構的蛋白質→行使生物功能。
蛋白質工程的基本思路是：從預期的蛋白質功能出發→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質。
三、蛋白質工程的應用
教師讓學生閱讀教材第95頁相關內容，總結蛋白質工程的應用有哪些。
教師引導學生總結知識點，并結合課本和課件對這些應用進行講解。
蛋白質工程的應用：研發速效胰島素類似物、提高干擾素的保存期、改造抗體、改造酶（工業、農業）。
通過對本節內容的學習，學生對蛋白質工程的知識有了一定的了解。教師給出兩個問題：
1.為什么蛋白質工程不是直接改造蛋白質而是通過基因改造和基因合成來完成？
2.蛋白質工程的操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？
學生分組討論，回答。教師指導學生給出答案：
1.①任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以遺傳下去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白質也是無法遺傳下去的。
②對基因進行改造比對蛋白質進行直接改造容易操作，難度小得多
2.基因工程操作程序的基本思路遵守中心法則，從DNA→mRNA→多肽→折疊產生蛋白質，基本上是生產出自然界中已有的蛋白質。蛋白質工程是按照相反的思路進行的，確定蛋白質的功能→蛋白質應用的高級結構→蛋白質具備的折疊狀態→應有的氨基酸序列→基因中的堿基序列，可以創造自然界不存在的蛋白質。
教師帶領學生，對基因工程和蛋白質工程進行列表對比：
學生完成教師課件給出的練習題，教師引導學生給出答案并講解。
五、板書設計
一、蛋白質工程崛起的緣由
基因工程的不足
天然蛋白質的不足
二、蛋白質工程的基本原理
蛋白質工程的目標
蛋白質工程的手段
蛋白質工程的基本思路
三、蛋白質工程的應用
基因工程和蛋白質工程對比
2

展開更多......

收起↑