蛋白质工程的崛起（导学案）
学科：高二生物 课型：新授课 课时：1课时 编写时间：2013－3－8
编写人： 审核人： 班级： 姓名：
【导案】
【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及基本途径。
3、尝试运用逆向思维分析和解决问题。
【使用说明】
掌握蛋白质工程的原理、基本流程
依据学习目标，仔细阅读教材，用红笔标注重点和疑难点
在导学案引导下进一步理解教材，完成预习学案
【学习重点和难点】
1、学习重点
（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？
（2）蛋白质工程的原理
2、学习难点
蛋白质工程的原理
【预习案】
一、蛋白质工程崛起的缘由：
1.基因工程的实质：将一种生物的 转移到另一处生物体内，后者产生它本不能产的 ，从而产生新性状。
2.基因工程的不足：在原则上只能生产 的蛋白质，这些蛋白质符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要，我们可适当对其进行改变。
例如可将干扰素分子上的一个 变成 ，使其长时间保存；将玉米中天冬氨酸激酶的第352位
的变成 ，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的 变成 ，就可提高游离赖氨酸的含量。
3. 蛋白质工程目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的 。
二、蛋白质工程的基本原理
1.目标：根据人们对 的特定需求，对 进行分子设计。由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过 来完成。根据人们对 功能的特定需求，对 结构进行分析设计。
哈尔滨德强高中第七届“新星杯”课堂教学大赛教学设计
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生物 学科教学设计
授课题目 蛋白质工程的崛起
授课教师 李宏鑫 所在年级 高二
授课班级 2年10班 授课类型 新授课
教学目标
通过本节课的学习让学生们明白自然界中的蛋白质是可以通过人工的方法对其进行改变的，并基本掌握其原理和方法，以增强其辨别科学与伪科学的能力。通过通过情境建设，引导思考与讨论，提高学生们辩证看待问题的能立，树立严谨的科学态度。
教学重点 蛋白质工程的原理。蛋白质工程与基因工程的区别
教学难点 蛋白质工程的流程
教学方法 采用“情境-问题-探究”的教学模式
教学创新点 以现实生活中的情景，结合资料，让学生自主探索蛋白质工程的流程
教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
设立情景，某公司一直以玉米作为提取赖氨酸的原料，但是玉米中的赖氨酸含量较低，直接影响公司利润，该公司用了多种方法都没办法切实提高玉米中赖氨酸的含量，请同学们结合教材和所学知识，分析原因，并给出方案
阅读教材，思考并回答问题（预设：改变天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的氨基酸序列） 设立生活中的情景，引导学生用蛋白质工程的思路解决问题。
对学生的回答进行评价，并提出新的设问：直接改变蛋白质中的氨基酸的方法好不好？
引出新问题：如何才能获得能够遗传的性状？
结束情境创设，引导学生总结蛋白质工程崛起的原因，蛋白质工程的基础，操作，目的，流程等概念。
引导学生利用所学知识写出指导“—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—”合成的mRNA序列和DNA单链序列。
西沃课堂活动“森林赛跑”。判断对错。
蛋白质工程向人展示了怎样的诱人前景，其发展又面临着怎样的问题？
总结与习题 从多方面思考该方法的优劣，并作出回答。（预设：不好，因为操作困难，且直接对蛋白质操作得到的形状不能遗传）
通过遗传，联想到改变基因。（预设：改变蛋白质-改变mRNA-改变基因-高赖氨酸玉米）
蛋白质工程的崛起19S3年，美国某基因公司的一名科学家提出了蛋白质工程这一名词。随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展，蛋白质工程已取得了很大的进展。目前，它已成为研究蛋白质结构和功能的重要手段，并将广泛应用于制药和其他工业生产中。
蛋白质工程崛起的缘由
为什么要进行蛋白质工程的研究呢我们知道，将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状，这就是基因工程的实质。基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。例如，干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在-70℃的条件下，可以保存半年。又如，前面我们提到玉米中赖氨酸的含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制这两个酶的活性。所以 赖氨酸含量很难提高。如果我们将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。还有许多工业用酶也是在改变天然酶的特性后，才使之适应生产和使用需要的。
你知道国际人类蛋白质组计划吗
它与蛋白质工程有什么关系
我国科学家承担了什么任务
对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现
蛋白质工程的基本原理
蛋白质工程是怎样进行的呢蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成。
我们知道，天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的：基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能：而蛋白质工程却与之相反，它的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）（图1-29）。
1.4蛋白质工程的崛起
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干素扰(半胱酸氨)体外很保难玉存米赖氨酸不含中比量高较
扰素(干氨酸丝)外可体保存以年玉半中赖氨酸米含量提高数可倍天冬酸激酶氨(32位的苏氨酸)二5吡啶二氢酸羧合酶成1(04位天冬的酰)胺改造天冬氨酸激酶(异亮氨酸)氢二吡二啶羧合酸成(异亮酶酸氨)改造
独立自主
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