生物选修人教版 1.4 蛋白质工程的崛起(教学设计)
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蛋白质工程的崛起一、教学分析(一)教材分析“蛋白质工程的崛起”是人教版选修三《现代生物科技专题》第一专题“基因工程”第四节的内容。
本专题的前三节内容围绕基因工程,分别介绍了基因工程所需的基本工具、基本操作程序和应用。
本节内容中蛋白质工程是基因工程的延伸,属于第二代基因工程。
其崛起是因为原有的基因工程不能完全满足人们生产或生活的需求,人们呼唤新技术的产生去解决一系列遇到的难题。
同时,科技的发展离不开理论的创新和技术的突破。
因此,本节课中教学情景的设计主线按“问题—探究一新问题一新探究”的线索进行,同时在探究解决新问题的过程中建构蛋白质工程的概念。
本节课通过介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景,以开拓学生视野,增强科技意识,激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感,同时培养学生的社会责任感和发展学生的探究能力,让学生体会到科学技术的发展离不开基础理论的研究和技术的支持。
(二)学情分析1、知识基础(1)掌握足够的蛋白质相关知识,对基因工程的原理、操作、应用等知识较为熟悉。
(2)以具备一定的获取信息、分析、运用、探究、合作等能力;能够运用学过的知识解释生活现象,基本可以独立完成问题探究过程。
2、能力基础具有一定的搜集、观察、阅读、归纳、表述、分析能力及动手操作、小组合作能力。
3、情感态度与价值观基础有求知欲,有合作、创新意识。
4、实际生活经验对生活中的蛋白质有一定的感性认识,了解过过胰岛素、干扰素等前沿知识,渴望了解有关蛋白质工程的相关知识,愿意用所学知识解决生活中的问题。
(三)教学条件分析1、信息技术资源:有相关的教学课件资源和教学投影设备,微课制作设备。
2、网络资源:蛋白质组计划的新闻报道、微课观看、相关网络信息。
3、实物资源:洗衣粉,自制词条,硬彩纸,卡纸,磁力纸板等。
4、生活中的课程资源:对胰岛素、干扰素、玉米等有了解,对转基因食品等内容较为熟悉。
(四)教学重、难点根据课标内容标准及对教材和学情的分析,确定如下重难点。
《蛋白质工程的崛起》教学设计一、教学分析1.教材分析《蛋白质工程的崛起》是人教版高中生物选修3现代生物科技专题专题1基因工程中第4节的内容,是基因工程的延伸和发展,属于第二代基因工程。
科技的发展离不开理论的创新和技术的突破。
本节课主要包括蛋白质工程崛起的缘由、实例、基本原理、基本途径、概念、进展和前景等六部分,本节课将采用“问题-探究-新问题-再探究”的教学模式。
2.学情分析学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识,这是学习新知识的基础。
同时,也知道基因工程的原理是基因重组。
通过学生对中心法则的熟练掌握并加以运用,引导学生处理好本节内容。
因此在教学过程中,一要启发学生思考问题,二要培养学生利用逆向思维的方法解决新问题的能力。
3.教学目标知识与技能(1)举例说出蛋白质工程崛起的缘由;(2)简述蛋白质工程的原理。
过程与方法(1)分析有关蛋白质工程方面的资料,进行整理、分析和交流;(2)尝试运用逆向思维分析和解决问题。
情感态度与价值观(1)参与小组合作交流,体验合作学习的乐趣;(2)认同蛋白质工程理论研究与技术开发之间的关系。
4.重、难点蛋白质工程的原理。
二、教学方法教法:1.多媒体与信息技术融合2.采用“问题-探究-新问题-再探究”的教学模式。
以问题带动学生思考,合作探究,师生共同总结,由此再提出新问题,进一步探究。
3.加强与已有知识的联系,回顾中心法则中遗传信息的流动方向,结合课本中蛋白质工程的流程图,理解蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推,引导学生尝试用逆向思维的方法解决新问题。
学法:探究法、导读法、资料搜集、分析交流三、多媒体信息技术多媒体课件、白板授课助手、智慧课堂“电子书包”四、教学过程(一)新课导入资料展示,感性认知资料分析:资料1:酵母菌的丙糖磷酸异构酶上有两个天冬酰胺,在分别转变为苏氨酸和异亮氨酸后,酶的热稳定性提高了近50%。
此外,在蛋白质分子中引入二硫键也可以显著提高蛋白质的热稳定性。
(键入文字】
《蛋白质工程的崛起》教学设计
1.4蛋白质工程的崛起
1教材分析
《蛋白质工程的崛起》是高中生物人教版选修3专题1基因工程中第4节内容,是基因工程的延伸和发展。
由于蛋白质工程刚刚起步:学习内容较少。
如何学得充实,又让学生悟出些终身学习的道理,建议采用问题探究新问题再探究的教学模式。
[来源:学科网ZXXK]
2学情分析
学生经过学习业已掌握基因工程的原理,知道也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
通过对中心法则的熟练掌握并加以运用,处理好本节内容。
因此在教学过程中,一要启发学生发挥创新能力,二要锻炼学生利用逆向思维的方法解决新问题的能力。
《蛋白质工程的崛起》教学设计一、教学目标的确定蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的,正如课本中开头描述的,它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的,也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关(本书"前沿动态"中有简要介绍)。
蛋白质工程目前的现状:成功的例子不多,主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构,而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。
这样学习,可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。
这是学习新知识的基础。
既然蛋白质的功能是由DNA决定的,那么要制造出新的蛋白质,就要改造DNA。
所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
结合课本中插图,可以较明确地说明这一点。
教学目标:1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
教学重点:(1)为什么要开展蛋白质工程的研究?(2)蛋白质工程的原理。
教学难点:蛋白质工程的原理。
教学方法:采用"问题-探究-新问题-再探究"的教学模式。
二、教学设计思路新课一开始,可以带领学生回忆原有知识:要想让一种生物的性状在另一种生物中表达,在种内可以用常规杂交育种的办法实现,但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流,就显得力不从心了。
基因工程的诞生,为克服这一远缘杂交的障碍问题,带来了新的希望。
于是取得了丰硕成果:大肠杆菌为人类生产出了胰岛素,牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物,烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此,人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
但一个新问题出现了,生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的,它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。
为了加深这一点的认识,可调动学生从书中找实例(干扰素例子、工业用酶的例子)加以佐证。
“蛋白质工程的崛起”的教学设计大连市第八中学傅忠扬一、设计思想传统教学以学科知识结构为中心,突出教师的教,关注教学效果。
新课改以来,课堂以知识,能力,情感、态度与价值观三维目标为指导,注重生物学科素养的培养,关注知识的生成以及探究、合作、创新等思想的渗透,课堂教学的生态大为改善。
当前,“核心素养”的培养被置于深化课程改革、落实立德树人目标的基础地位。
教学设计应以“核心素养”注重培养学生的自主发展、实践创新、合作探究等关键能力,突出强调培养学生的个人修养、家国情怀、社会关爱等必备品格为指导思想。
以“核心素养”为指导思想,将核心素养的培养落实到教学实处。
这就是本节课的特色。
二、教学分析(一)教材分析“蛋白质工程的崛起”是人教版选修三《现代生物科技专题》第一专题“基因工程”第四节的内容。
本专题的前三节内容围绕基因工程,分别介绍了基因工程所需的基本工具、基本操作程序和应用。
本节内容中蛋白质工程是基因工程的延伸,属于第二代基因工程。
其崛起是因为原有的基因工程不能完全满足人们生产或生活的需求,人们呼唤新技术的产生去解决一系列遇到的难题。
同时,科技的发展离不开理论的创新和技术的突破。
因此,本节课中教学情景的设计主线按“问题—探究一新问题一新探究”的线索进行,同时在探究解决新问题的过程中建构蛋白质工程的概念。
本节课通过介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景,以开拓学生视野,增强科技意识,激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感,同时培养学生的社会责任感和发展学生的探究能力,让学生体会到科学技术的发展离不开基础理论的研究和技术的支持。
(二)学情分析1、知识基础(1)掌握足够的蛋白质相关知识,对基因工程的原理、操作、应用等知识较为熟悉。
(2)以具备一定的获取信息、分析、运用、探究、合作等能力;能够运用学过的知识解释生活现象,基本可以独立完成问题探究过程。
2、能力基础具有一定的搜集、观察、阅读、归纳、表述、分析能力及动手操作、小组合作能力。
1.4 蛋白质工程的崛起一、蛋白质工程崛起的缘由(P26)二、蛋白质工程的原理引言:要想让一种生物的性状在另一种生物中表达,在种内可以用常规杂交育种的办法实现,但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流,就显得力不从心了。
基因工程的诞生,为克服这一远缘杂交的障碍问题,带来了新的希望。
于是取得了丰硕成果:大肠杆菌为人类生产出了胰岛素,牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物,烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此,人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
但一个新问题出现了,生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的,它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。
举例:P26干扰素例子、工业用酶的例子于是要对现有蛋白质进行改造,制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。
这样人们又开始了新一轮的探索,蛋白质工程应运而生了。
回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。
中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。
图1-4 遗传信息的流动方向那么,既然蛋白质的功能是由DNA决定的,那么要制造出新的蛋白质,就要改造DNA。
所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
(结合课本中插图)小结:蛋白质工程的概念(是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系,然后人为地设计一个新蛋白质,并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构,从而产生新的蛋白质。
或者从蛋白质结构与功能的关系出发,定向地改造天然蛋白质的结构,特别是对功能基因的修饰,也可以制造新型的蛋白质。
)思考:蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同?答:基因工程是遵循中心法则,从DN A→mRNA→蛋白质→折叠产生功能,基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
蛋白质工程是按照以下思路进行的:确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨1.建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
新课一开始,可以带领学生回忆原有知识:要想让一种生物的性状在另一种生物中表达,在种内可以用常规杂交育种的办法实现,但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流,就显得力不从心了。
1.4 蛋白质工程的崛起一、设计理念本节课是选修3现代生物科技专题,专题1基因工程的第四节,由于本专题的内容都是当前发展非常迅速的领域,所以本节课的设计理念定位在开拓学生视野,培养并树立与时俱进的观念,培养学生现代信息素养,进一步提高学生的生物学素养四个方面,切实落实主体性教学,提高学生的学习能力,训练学生科学的思维方法,同时悟出终身学习的道理。
二、教材分析1.地位和作用“蛋白质工程的崛起”一节是新课程标准教材人教版生物选修3专题1基因工程第4节的内容,本节内容是基因工程的延伸和发展,是在前面学习了DNA重组技术的基本工具、基因工程的基本操作程序和基因工程的应用基础上学习的。
学生在充分了解基因工程应用累累硕果的基础之上,认识到社会的更高需求召唤着科学、技术的再创新——第二代基因工程的崛起。
本节内容培养并树立与时俱进观念,提高学生现代信息素养,感悟终身学习道理的极佳素材。
在教学中,通过发挥学生的主体作用,优化课堂结构,把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程,能力提升的过程。
2.重点和难点教学重点(1)为什么要开展蛋白质工程的研究?(2)蛋白质工程的原理。
教学难点蛋白质工程的原理。
三、学情分析学生在必修1中学习了生命活动的承担者—蛋白质一节内容,由于时间间隔长,有一些知识点存在遗忘的情况,所以本课中设计了旧知识回顾的环节,在日常学习过程中学生已养成了课前预习的学习习惯,高二(1)班作为理科班学生学习生物学的兴趣十分浓厚,能够积极参与资料收集等学习活动。
四、教学目标1.知识方面(1)举例说出蛋白质工程崛起的缘由(2)简述蛋白质工程的原理。
2.能力方面(1)尝试运用逆向思维分析和解决问题。
(2)通过进展追踪活动,提高收集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力。
3.情感态度与价值观方面关注蛋白质工程的进展。
五、教学模式根据主体性教学目标,以“自主性、探究性、合作性”为学生学习的三个基本维度,以培养学生的科学素质为指导,以侧重培养学生收集整理信息为归宿,本节课采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式,融合讨论法、归纳法,并配以多媒体辅助教学,引导学生进行学习。
1.4 蛋白质工程的崛起【教学目标】1、知识与技能(1)举例说出蛋白质工程崛起的缘由;(2)简述蛋白质工程的原理。
2、过程与方法(1)分析有关蛋白质工程方面的资料,进行整理、分析和交流;(2)尝试运用逆向思维分析和解决问题。
3、情感态度与价值观(1)参与小组合作交流,体验合作学习的乐趣;(2)认同蛋白质工程理论研究与技术开发之间的关系。
【教学重点】1.为什么要开展蛋白质工程的研究;2.蛋白质工程的原理。
【教学难点】蛋白质工程的原理。
【课时安排】1课时【教具准备】教学课件【教学过程】一、新课导入【情景导入】这是两把尺子,左边的尺子一端没有开一个小孔,在户外工作不便携带,一番调研后,技术人员对模具稍加改进,便有了改进后的尺子(右边),方便了人们的使用。
基因工程的应用,克服了远缘杂交的障碍,取得了丰硕成果,例如:大肠杆菌为人类生产出了胰岛素,牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物……人们实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
但是在生产实践中,人们又发现了新的问题。
二、新课学习【问题探讨】同学们阅读教材P26内容,思考讨论解决下列问题:1. 为什么要进行蛋白质工程研究呢?(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些天然的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。
)2.科学家如何实现干扰素的体外保存?(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)3. 如何提高玉米中赖氨酸的含量?(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的第104位天冬酰氨酸变成异亮氨酸,可使玉米叶片和种子中的游离的赖氨酸分别5倍和2倍)4.你知道国际人类蛋白质组计划吗?它与蛋白质工程有什么联系?我国科学家承担了什么任务?(人类蛋白质组计划是继人类基因组计划后,生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。
教学准备1. 教学目标一知识与技能:1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由2、简述蛋白质工程的原理3、尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二过程与方法:1、通过实例了解蛋白质工程崛起的缘由2、利用逆向思维,通过举例的方法来体现蛋白质工程的过程三情感态度与价值观:通过教学让学生展开思维的翅膀,大胆想象,激发起学生的想象力与创造力,培养学生的吃苦耐劳和坚忍不拔的科研精神。
2. 教学重点/难点(1)蛋白质工程的原理。
(2)蛋白质工程的应用3. 教学用具4. 标签教学过程【导入】设问展示蛋白质的有关图片并设问:什么是蛋白质?蛋白质的结构和功能有哪些?学生回答,老师纠正讲解。
【讲授】过程1.天然蛋白质的优缺点2.蛋白质工程的崛起是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成对现有蛋白质进行改造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求这是一门从改变基因入手,定做新的蛋白质的技术。
故有人将其称为“第二代基因工程”3.蛋白质工程的历史4.蛋白质工程的研究方向简单介绍蛋白质组计划与基因组计划(三) 蛋白质工程的原理①目标: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。
②演示天然蛋白质的合成过程想一想: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? (基因)③基本途径: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)④基本步骤:分离纯化目的蛋白,使之结晶并作X晶体衍射分析,结合核磁共振等其他方法的分析结果,得到其空间结构的尽可能多的信息。
对目的蛋白的功能作详尽的研究,确定它的功能域。
通过对蛋白质的一级结构、空间结构和功能之间的相互关系的分析,找出关键的基团和结构。
在蛋白质结构与功能研究的基础上,借助于计算机图像显示和分子辅助设计,提出对目的蛋白分子的改建或构建方案,并用基因工程的方法去实施。
1.4 蛋白质工程的崛起教学设计
教学目标
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
教学重点和难点
1.教学重点
(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.教学难点:蛋白质工程的原理。
教学方法:探究法、导读法、分析交流
教学过程
一.蛋白质工程崛起的缘由
1.基因工程的实质
2.基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质
3.蛋白质工程的目的
二.蛋白质工程基本原理
1.目的:对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,满足人类生产和生活的需要。
2.手段:改造基因
3.产物:得到了自然界没有的蛋白质
4.蛋白质工程基本途径:预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找
到对应的脱氧核苷酸序列(基因)的过程。
5.原理:中心法则遗传信息的逆推过程。
三.蛋白质工程的进展和前景
1.进展
2.前景
教学反思:
既然蛋白质的功能是由DNA决定的,那么要制造出新的蛋白质,就要改造DNA。
所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
我们应当敢于“反其道而思之”,自觉地运用逆向思维方法。
《蛋白质工程的崛起》教学设计
一、教学目标的确定
蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的,正如课本中开头描述的,它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的,也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关(本书"前沿动态"中有简要介绍)。
蛋白质工程目前的现状:成功的例子不多,主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构,而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。
这样学习,可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。
这是学习新知识的基础。
既然蛋白质的功能是由DNA决定的,那么要制造出新的蛋白质,就要改造DNA。
所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
结合课本中插图,可以较明确地说明这一点。
教学目标:
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
教学重点:
(1)为什么要开展蛋白质工程的研究?
(2)蛋白质工程的原理。
教学难点:蛋白质工程的原理。
教学方法:采用"问题-探究-新问题-再探究"的教学模式。
二、教学设计思路
新课一开始,可以带领学生回忆原有知识:要想让一种生物的性状在另一种生物中表达,在种内可以用常规杂交育种的办法实现,但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流,就显得力不从心了。
基因工程的诞生,为克服这一远缘杂交的障碍问题,带来了新的希望。
于是取得了丰硕成果:大肠杆菌为人类生产出了胰岛素,牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物,烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此,人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
但一个新问题出现了,生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的,它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。
为了加深这一点的认识,可调动学生从书中找实例(干扰素例子、工业用酶的例子)加以佐证。
于是要对现有蛋白质进行改造,制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。
这样人们又开始了新一轮的探索,蛋白质工程应运而生了。
本节内容实验操作部分共1课时,发酵部分在课下时间完成。
三、教学实施的程序
教学过程教学内容教学手段预期目标
1.创设情景,引入对蛋白质工程崛起的学习。
师:根据前面所学内容,试概括说出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。
生:基因工程可以生产人类需要的药物,如胰岛素、干扰素等,我们吃的,使某些食品如番茄、土豆等农业中的抗虫棉、抗病毒烟草等,上述产品有些是常规方法难以生产或者生产成本高。
师:基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物体内,使后者产生它本身不能
产生的蛋白质,进而表现出新的性状。
但基因工程,人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
即基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
一个新问题出现了,生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的,它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。
我们该怎么办?
生:对现有蛋白质进行定向改造,以满足人类的生产和生活需要。
学生讨论
赞扬也是教育的一种方式。
举例联系旧知识使学生回忆基因工程的有关内容。
引起学生对蛋白质工程的感性认识。
2.学习"蛋白质工程的崛起的缘由"
师:大家都知道"人类基因组计划",那么你们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?
师:人类蛋白质组计划是继人类基因组计划后,生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。
2001年国际人类蛋白质组组织宣告成立。
2003年该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动:一项是由中国科学家牵头执行的"人类肝脏蛋白质组计划";另一项是以美国科学家牵头执行的"人类蛋白质组计划",由此拉开了蛋白质组计划的帷幕。
师:通过上面的学习我们已经大概了解了蛋白质工程崛起的理由。
生:基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些蛋白质却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
师:归纳的很好!我们刚才提到的干扰素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度的条件下可以保存半年。
师: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?
生:通过对基因的操作来实现,因为基因决定蛋白质的合成。
介绍一些比较前沿的知识。
这部分知识较新,学生了解的较少,一教师讲述为主。
学生归纳
及时鼓励学生。
学生讨论进一步激发学生学习本节内容的兴趣。
使学生认识到我国科学技术的迅猛发展。
培养学生的归纳能力
提出问题,诱导思考,解决困难。
3.学习"蛋白质工程的基本原理" 师:下面让我们一起来回忆一下生物体内的蛋白质合成的过程。
生:基因 mRNA 形成氨基酸序列的多肽链盘曲折叠成有一定空间结构的蛋白质行使生物功能
师:同学们说的对!但蛋白质工程却与之相反,它的基本途径是什么呢?
生: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应的脱氧核苷酸序列(基因)
师:下面我们利用蛋白质工程原理来解决课本27页讨。
论题。
生:-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-
mRNA:GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)
DNA的一条链:CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)
确定了基因的碱基序列后,就可以根据人类的需要改造它,通过人工合成的方法或从基因库中获取。
师:回答的很好。
通过以上的讨论我们来总结一下什么是蛋白质工程。
生:蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。
师:基于以上蛋白质工程的原理,能不能根据人类需要的蛋白质的结构设计相应的基因,导入适合的细菌中,让细菌生产人类需要的蛋白质食品呢?
学生讨论。
让文字与插图结合,使抽象的文字在直观的插图中得以体现。
培养学生的逆向思维能力
在解决问题中加强对基础知识的深层次理解。
解决本节课的难点
培养学生的归纳能力。
培养学生的创新思维能力。
4.学习"蛋白质工程的进展和前景"
师:蛋白质工程取得的进展向人
们展示了诱人的前景。
1、在生物工程制药领域、蛋白质工程有着广泛的应用。
例如修改与胰岛素分子间整合作用
有关的表面残基使其更容易解离成有活性的单体分子,从而使这种胰岛素成为速效型药物。
制备生长鼠-人嵌合抗体减少因机体高度过敏而引起的副作用。
2、蛋白质工程可通过改造酶的结构,有目的地提高酶的热稳定性。
3.生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面。
异想天开
能不能根据人类需要的蛋白质的结构,设计相应的基因,导入合适的细菌中,让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢?
师:为什么说蛋白质工程是一项认识科学探索
难度很大的工程?目前要设计出之路永无止境更加符合人类需要的蛋白质还需经过艰辛的探索和努力?
生:主要是蛋白质的高级结构非常复杂,人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少。
很难设计出一个崭新而具有生命功能作用的蛋白质,而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。
让学生认识到科学探究之路的漫长、艰辛和永无止境。
当堂巩固
1.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同?
解决本课的难点
5.作业完成"思考与探究" 课内与课外
结合。
四、教学反思
积极思维思辩是最能锻炼学生的学习能力、思维能力和合作学习的能力。
通过蛋白质工程崛起一课的开展,使学生学习到了在课堂教学中所不能学到的东西,同时也是对学生能力的一个检测。
教师在教学过程中,指导学生加强与已有知识的联系,用逆向思维的方法解决新问题,把课堂的大部分时间还给学生,让学生通过学生自己阅读、观察、讨论来构建,自主构建出自己所思所想。
如,对于如何将基因工程和蛋白质工程有效进行联系,最好可以指导学生进行如下归纳:基因工程是遵循中心法则,从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能,基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
蛋白质工程是按照以下思路进行的:确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列,可以创造自然界不存在的蛋白质。
通过本课题的探究与实践,这能使他们对新的知识充满好奇,促使他们积极的投入到学习中
去,通过学习来解决生活中的实际问题,这对于学生的某些能力的锻炼是很有好处的。