苏教版高中生物选修3：现代生物科技专题蛋白质工程的应用

蛋白质工程的应用-苏教版选修3 现代生物科技专题教案一、教学目标通过本节课的学习，学生应能够：1.掌握蛋白质工程的基本概念及其应用；2.了解蛋白质工程在生物医药、农业和工业等方面的重要应用；3.培养学生的科学思维和探究精神，提高学生的创新能力和实践能力。

二、教学重点1.蛋白质工程的基本概念及其应用；2.蛋白质工程在生物医药、农业和工业等方面的应用案例；3.能够分析并评价蛋白质工程在不同领域中的应用价值。

三、教学难点1.理解蛋白质工程的技术原理及其在生物医药、农业和工业等领域中的应用；2.熟悉蛋白质工程在不同领域中的应用案例；3.能够分析并评价蛋白质工程在不同领域中的应用价值。

四、教学内容1. 蛋白质工程的基本概念蛋白质工程是一项涉及分子生物学、生物化学、化学以及工程学等多学科交叉的技术。

主要目的是为了改变蛋白质的化学和物理性质，制造出具有特定功能和性质的蛋白质。

蛋白质工程可以通过基因重组技术和化学合成技术来实现。

2. 蛋白质工程在生物医药领域中的应用蛋白质工程在生物医药领域中具有广泛的应用价值。

最常见的应用是制造重组蛋白药物，例如利用蛋白质工程技术，可以制造成熟的人类胰岛素，可用于治疗糖尿病患者。

此外，利用蛋白质工程技术还可以制造单克隆抗体、凝血因子等药物。

3. 蛋白质工程在农业领域中的应用蛋白质工程在农业领域中主要应用于转基因农作物的制造。

利用蛋白质工程技术，我们可以将具有某种有益性状的基因导入到合适的农作物中，使得农作物具有更好的生长和抗病能力。

例如，转基因玉米、大豆等作物在抗虫害、耐旱、耐病性方面都取得了显著的成果。

4. 蛋白质工程在工业领域中的应用蛋白质工程在工业领域中的应用也非常广泛。

例如，利用蛋白质工程技术，可以制造更为高效的酶制剂，例如纤维素酶、葡萄糖酸酐酶等，可广泛应用于造纸、食品加工、医药等领域。

另外，利用蛋白质工程技术，还可以制造高性能合成纤维和塑料。

五、教学方法1.视频讲解法：利用多媒体设备，通过视频讲解的形式向学生讲解蛋白质工程基本概念和在不同领域中的应用案例；2.互动对话法：教师向学生提出一些蛋白质工程相关的问题，引导学生进行讨论，鼓励学生在讨论中积累知识和探究精神；3.案例分析法：以实际蛋白质工程应用案例为基础，引导学生进行分析和评价，提高学生的分析和判断能力。

蛋白质工程教学设计教学内容：蛋白质工程教学时间：1.5课时一、教学目标：1、掌握蛋白质和蛋白质工程的概念、功能和应用了,解蛋白质工程的原理。

2、尝试运用逆向思维分析和解决问题。

二、教学重难点：（1）蛋白质工程的原理。

（2）蛋白质工程的应用三、教学方法教授法、启发式教学四、教学过程：（一）什么是蛋白质1.蛋白质的概念蛋白质是对生命至关重要的一类生物大分子，各种生命功能、生命现象、生命活动都和蛋白质有关。

在生命有机体催化、运动、结构、识别和调节等许多方面，起着关键的作用。

如血浆蛋白质、纤维状蛋白质、酶蛋白质等。

2.生活中的蛋白质展示各种生活中蛋白质的图片。

还有些什么？3.蛋白质的功能蛋白质是一类重要而复杂的生物大分子，它广泛地存在于所有生物界的机体之中，具有许多重要的作用：①酶：构成生物体新陈代谢的几乎全部的化学反应都是在活性蛋白质-酶的催化下进行的；②抗原抗体：高等动物的免疫反应，也主要是通过蛋白质即抗原和抗体来完成的；，免疫球蛋白③运动：运动时的肌肉收缩靠的是某些蛋白质的相互作用来完成的；鞭毛、肌肉蛋白④呼吸：运输氧和二氧化碳的是血红蛋白；⑤激素：具有代谢和调节功能的是多种蛋白质激素。

蛋白质的应用①蛋白质是人类赖以维持生命的重要营养来源之一。

人们需要从各种肉、蛋、奶、豆类等主要食品中获得所需的蛋白质营养。

②用蛋白质诊断和治疗某些疾病。

淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶用于帮助消化，治疗某些消化不良性疾病；胰岛素用于治疗严重的糖尿病；转氨酶作为肝病变的指标等。

③食品工业和轻工业中主要应用蛋白质或利用蛋白质的性质制造各种产品。

例如，酿造业要用蛋白酶来增加酱油的鲜味等。

用于人类衣着的羊毛、纺织品和皮革主要组成是蛋白质。

4.蛋白质的结构①氨基酸是蛋白质的基本结构单位，各种氨基酸之间通过肽键彼此按直线形头尾相连，构成不同长短的肽链。

②肽链又以一定方式折叠盘绕成独特的空间结构，这时才产生具有生物活性的天然蛋白质。

③多肽链的折叠可分为四种不同层次的结构。

第4节 蛋白质工程的原理和应用[学习目标] 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.简述蛋白质工程的基本原理。

1．蛋白质工程(1)基础：蛋白质分子的________及其与________的关系。

(2)手段：通过________或______________，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。

(3)目的：获得满足人类生产和生活需求的________。

(4)困难：蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂。

2．蛋白质工程崛起的缘由 (1)崛起缘由①基因工程的实质：将一种生物的________转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的________，进而表现出________。

②基因工程的不足：基因工程在原则上只能生产自然界中________的蛋白质。

③天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合________生存的需要，却不一定完全符合________________的需要。

(2)实例：提高玉米赖氨酸含量 天冬氨酸激酶 (第352位为_______)――→改造天冬氨酸激酶 (第352位为异亮氨酸)二氢吡啶二羧酸合成酶(第104位为_______)――→改造二氢吡啶二羧酸合成酶(第104位为异亮氨酸)改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。

3．蛋白质工程的基本原理(1)目标：根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行设计改造。

(2)方法：改造或合成________。

(3)基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的________→推测应有的________序列→找到并改变相对应的____________序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。

4．蛋白质工程的应用 (1)医药工业方面①科学家通过对________基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。

②干扰素(半胱氨酸)――改造干扰素( ) ↓在一定条件下，可以延长保存时间③人－鼠嵌合抗体：降低免疫反应强度。

1.4 蛋白质工程的崛起知识点一对蛋白质工程的理解和应用1.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：（1）代表蛋白质工程操作思路的过程是________；代表中心法则内容的是____________。

（填写数字）（2）写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：①______；②______；③________；④________；⑤________。

（3）蛋白质工程的目的是________________________，通过____________实现。

（4）从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是____________的。

2.科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠-人嵌合抗体，用于癌症治疗。

下图表示形成鼠－人嵌合抗体的过程，据图回答：（1）改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠－人嵌合抗体，属于____________（生物工程）的范畴。

（2）图示过程是根据预期的________，设计________，最终必须对________进行操作，此操作中改变的是____________。

（3）经过改造的鼠－人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是_____ _____________________________________________________________________（从免疫角度考虑）。

（4）上述过程中对科学家来说难度最大的是______________________________。

知识点二基因工程和蛋白质工程3.回答下列问题：（1）饮料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。

利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的________，然后改变植酸酶的________，从而得到新的植酸酶。

（2）培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为饲料原料时磷的利用率。

将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是________________。

高中生物选修3《现代生物科技专题》知识梳理本文将对高中生物选修3《现代生物科技专题》进行知识梳理，主要涉及基因工程、细胞工程、胚胎工程和蛋白质工程等内容。

一、基因工程基因工程是一种对DNA进行操作的技术，其基本原理是利用限制性内切酶将外源基因切成片段，再通过连接酶将其与载体DNA结合，进而将目的基因导入受体细胞中。

基因工程的应用非常广泛，涉及到医药、农业、工业等领域。

例如，利用基因工程生产药物、改良作物、制造化学品等。

二、细胞工程细胞工程是一种通过对细胞进行操作的技术，包括培养、融合、转化等。

其中，培养细胞是细胞工程的基础，通过培养细胞可以获得大量的细胞样本。

此外，细胞融合也是细胞工程的重要技术，通过该技术可以获得异源细胞。

细胞工程在医药、农业、工业等领域也有广泛应用，例如，利用细胞工程生产疫苗、改良作物、制造细胞培养物等。

三、胚胎工程胚胎工程是一种对早期胚胎进行操作的技术，包括超数排卵、胚胎移植、胚胎克隆等。

其中，超数排卵是胚胎工程的基础，通过该技术可以获得大量的早期胚胎。

此外，胚胎移植也是胚胎工程的重要技术，通过该技术可以将早期胚胎移植到代孕母亲体内。

胚胎工程在农业、畜牧业等领域也有广泛应用，例如，利用胚胎工程生产优良品种家畜、克隆珍稀动物等。

四、蛋白质工程蛋白质工程是一种通过对蛋白质进行操作的技术，包括蛋白质合成、蛋白质修饰等。

其中，蛋白质合成是蛋白质工程的基础，通过该技术可以合成各种蛋白质。

此外，蛋白质修饰也是蛋白质工程的重要技术，通过该技术可以改变蛋白质的化学性质、生物学性质等。

蛋白质工程在医药、农业、工业等领域也有广泛应用，例如，利用蛋白质工程生产药物、改良作物、制造酶等。

综上所述，高中生物选修3《现代生物科技专题》主要涉及基因工程、细胞工程、胚胎工程和蛋白质工程等内容。

这些技术不仅在学术研究领域具有重要意义，而且在各个领域得到了广泛的应用。

随着科学技术的发展，这些技术将会不断改进和完善，为人类带来更多的福祉。

蛋白质工程概述【学习目标】1．知识与技能了解蛋白质工程的概念。

了解蛋白质工程的基本原理。

2．过程与方法通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。

3．情感、态度与价值观：关注与蛋白质工程有关的社会问题，培养学生的社会责任感。

【学习重难点】重点：了解蛋白质工程的意义。

难点：了解蛋白质工程对于人类生活和社会生产的价值。

【学习过程】一、引入阅读课本内容，读完之后请简述蛋白质工程的概念和基本内容。

蛋白质工程的概念是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因。

以定向改造天然蛋白质,甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。

蛋白质工程概述包括蛋白质工程的一般过程、利用基因工程改造蛋白质的“大改”、“中改”和“小改”、基因定点诱变技术。

二、新课学习了解蛋白质工程在生产和生活中的应用1．用于治疗对于已知空间结构的蛋白质，可以采用定点诱变技术在蛋白质肽链中引入替代氨基酸，从而改变其结构，有目的地改造蛋白质的功能。

例如，用于治疗病毒感染和癌症的干扰素是从动物体内提取的，在体外保存很困难。

科学家将其分子上的一个半胱氨酸改成丝氨酸，在零下70摄氏度条件下分子的保存期大大延长。

（1）用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素比较，显著的优点是_____。

三、热点讨论随着蛋白质工程技术的发展，我们已经知道，通过蛋白质工程技术可以生产出速效胰岛素等医疗方面的药品。

根据你对蛋白质工程的理解，讨论利用蛋白质工程改变蛋白质的功能可否在医学上大量推广呢？四、思考与练习1．简述蛋白质工程的一般过程。

合作探究三请用适当文字完成蛋白质工程流程图思考：酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。

概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的，重点在于对酶的合理充分利用。

据此，请说明酶工程与蛋白质工程两者的关系？三拓展延伸篇1．以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）A．蛋白质工程以基因工程为基础B．蛋白质工程就是酶工程的延伸C．蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D．蛋白质工程只能生产天然的蛋白质2．科学家将β－干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了β－干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。

该生物技术为（）A．基因工程 B．蛋白质工程 C．基因突变 D．细胞工程3．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是对热稳定性较差，进入人体后容易失效。

现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物的消化不良，最佳方案是（）A．对此酶中的少数氨基酸替换，以改善其功能B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶C．重新设计与创造一种全新的蛋白酶D．减少此酶在片剂中的含量4．关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（）A．都是分子水平上的操作B．基因工程就是改造基因的分子结构C．蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构D．基因工程能产生自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能产生自然界根本不存在的蛋白质5．蛋白质工程制造的蛋白质是（）A．天然蛋白质 B．稀有蛋白质C．自然界中不存在的蛋白质 D．肌肉蛋白6．蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。

下图示意蛋白质工程流程，图中A、B在遗传学上依次表示（）A．转录和翻译 B．翻译和转录 C．复制和转录 D．传递和表达教师根据本课教学目标设置有一定难度的练习。

要求同学们先独学完成，然后小组交流，接着分享成果，大家评价。