苏教版高中生物选修3 1.3《蛋白质工程》教案

第三节蛋白质工程●课标要求简述蛋白质工程。

●课标解读1．简述蛋白质工程的概念和原理。

2．说明蛋白质工程和基因工程的区别与联系。

3．举例说明蛋白质工程的应用和发展。

●教学地位蛋白质工程是基因工程的延伸，又称为第二代基因工程，是按照人们的需要，利用基因工程的原理对蛋白质进行改造。

目前蛋白质工程还有许多理论和技术问题等待解决，成功的实例还不多，但发展前景广阔。

在高考中考到的次数还不多，常在考查基因工程的非选择题中有一问涉及蛋白质工程。

●教法指导1．结合过程图，让学生理解蛋白质工程的基本原理。

2．结合具体的应用实例，让学生理解蛋白质工程的应用。

●新课导入建议玉米的营养价值不如小麦，原因是玉米中必需氨基酸赖氨酸的含量比较低。

玉米中赖氨酸含量低的原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受到赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，会抑制两种酶的活性。

所以玉米中赖氨酸的含量很难提高，如果我们将天冬氨酸激酶第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位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米种子中的赖氨酸含量提高2倍，那么怎样对这两种酶进行改造呢？这就要依靠蛋白质工程。

●教学流程设计课前自主探究：阅读教材P30～35有关知识，填充【课前自主导学】空白，完成思考交流1、2。

⇒步骤1：课程导入：建议用【新课导入建议】方法导入课题。

⇒步骤2：尝试作答【课前自主导学】部分的【正误判断】，检查自学效果。

⇒步骤3：教师结合教材P30图1－17和教材P31图1－18让学生理解蛋白质工程的原理，通过【课堂互动探究】探究1归纳总结，通过例1强化。

⇓步骤6：诵读【结论语句】，尝试构建最优知识网络图解，互评后参看【本课知识小结】的网络构建。

课下完成【当堂双基达标】。

⇐步骤5：通过教材中的实例让学生认识蛋白质工程的应用，认识蛋白质工程的意义。

⇐步骤4：引导学生讨论蛋白质工程和基因工程的区别与联系，通过【课堂互动探究】探究2的表格进行比较。

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。

高中生物第一章基因工程 1.1.3 蛋白质工程导学案苏教版选修3【课标要求】简述蛋白质工程【教学目标】1、简述蛋白质工程的基本原理2、举例说出蛋白质工程的应用和发展【教学过程】知识点一、蛋白质工程的概念和原理1、蛋白质工程是指通过_____________与______________等技术了解蛋白质的_________和__________，并借助计算机辅助设计、_____________和_____________改造_________，以__________改造天然蛋白质，甚至创造自然界中___________________的技术。

2、蛋白质工程一般是先创造出适合人类需求的____________，然后使其表达出具有特定的____________和__________的蛋白质。

3、_____________是蛋白质工程中的关键技术。

因此，蛋白质工程也被称为第二代_________。

4、实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质的__________和___________的关系。

5、蛋白质的空间结构极其复杂，应用_________________可以测定其三维空间结构，利用________________可以了解其构象。

此外，随着DNA和蛋白质测序技术的自动化，已能快速测定大量蛋白质分子的一级结构（氨基酸序列）。

6、蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行分子设计。

7、蛋白质工程的基本途径：预期蛋白质功能→设计出预期的蛋白质结构→推测应用的氨基酸序列→设计DNA的脱氧核苷酸序列（基因）【思考】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？为什么？【拓展】蛋白质工程应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。

高中生物苏教版选修3第一单元第3课《蛋白质工程的概述》省级名师优质课教案比赛获奖教案示范课教案公开课教案【省级名师教案】1新设计(1)建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。

本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。

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。

(2)建议加强与已有知识的联系,用逆向思维的方法解决新问题。

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。

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。

还有两点教学建议需要说明。

第一,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)。

第三节蛋白质工程1.蛋白质工程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，以定向改造蛋白质，甚至创造出自然界不存在的蛋白质的技术。

2．蛋白质工程的关键技术是基因工程。

3．蛋白质工程的一般过程是：预期蛋白质功能→分子设计蛋白质→合成相应基因→基因指导新蛋白质合成。

4．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系。

5．根据蛋白质被改动部位的多少，可将蛋白质改造类型分为“大改”、“中改”和“小改”。

6．通过蛋白质工程，可获得热稳定性高的酶和新型药物。

对应学生用书P16蛋白质工程概述1．蛋白质工程的概念(1)手段：①通过物理化学和生物化学等技术了解蛋白质的结构和功能。

②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。

(2)目的：定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质。

(3)关键技术：基因工程。

蛋白质工程又称第二代基因工程。

2．蛋白质工程的一般过程先根据新蛋白质预期功能设计相关蛋白质结构，进而设计对应的氨基酸序列，在此基础上合成可产生新蛋白质的相关脱氧核苷酸序列(基因)，再利用基因工程技术合成新的蛋白质。

3．改造蛋白质的方式改造方式相关操作大改根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能中改改变蛋白质分子中某一个多肽片段或一个特定的结构小改通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某活性部位的一个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能1．对天然蛋白质进行改造，是通过直接对蛋白质分子进行操作来实现的吗？提示：不是，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，最终必须通过改造基因来完成。

2．蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？提示：基因工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，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。

可编辑修改精选全文完整版选修3 1.1.3 蛋白质工程教学设计一、本节教学设计理念在新课程理念的指导下，我们要注重对学生能力的培养，不断提高学生的科学素养。

在教学中一方面要注重对学生进行探究性学习的培养，引导学生积极思考、主动探究，引导学习尝试通过所学知识来解决生产生活中的实际问题，使学生学得充实，并在学习中领悟终身学习的道理。

二、教材分析《蛋白质工程》是中图版普通高中课程标准实验教科书生物选修3《现代生物科技专题》中第一章基因工程和蛋白质第3节的内容。

蛋白质工程与基因工程联系密切，被称为第二代基因工程，同时又与必修教材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密不可分。

由于蛋白质工程是基因工程的延伸和发展，因此我采用“问题—探究—新问题—再探过程结果联系目标操作核心操作起点蛋白质工程基因工程项目目的基因预期的蛋白质功能基因表达载体基因获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测核苷酸序列→合成DNA →表达出蛋白质定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或生物产品定向改造或生产人类所需的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程。

因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。

生产自然界没有的蛋白质四、基因工程的应用1. 蛋白质工程可通过改造酶的结构，有目的地提高（蛋白质）酶的热稳定性。

（T4溶菌酶改造）2．改变蛋白质的活性。

如教材中的组织纤溶性酶原激活物（t-PA ）的改造等；3． 在生物工程制药领域、蛋白质工程有着广泛的应用。

如：制备鼠－人嵌合抗体减少因机体高度过敏而引起的副作用。

让学生认识到科学探究之路的漫长、艰辛和永无止境。

五、蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的最新成就，将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景！作业与练习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？解决本课的难点课内与。

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。

高中生物《蛋白质工程》学案苏教版选修31、举例说出蛋白质工程崛起的缘由（A）2、简述蛋白质工程的原理（A）一、蛋白质工程崛起的缘由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。

二、蛋白质工程的概念与原理1、概念：又被称为，即2、蛋白质工程的基本原理：天然蛋白质合成的过程都是按照中心法则进行的：即基因→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。

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→推测应有的序列→找到相对应的序列（基因）→具有预期功能的蛋白质（如图所示）。

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？蛋白质工程基因工程实质通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果合成自然界的蛋白质只能生产自然界的蛋白质联系蛋白质工程是在基础上，延伸出的第代基因工程三、蛋白质工程的进展和前景1、蛋白质工程可通过改造，有目的地提高酶的热稳定性。

2、合成抗体。

3、改变蛋白质的活性。

思考：蛋白质工程是一项非常成熟的技术吗？四、基础检测1、蛋白质工程的目标是根据对蛋白质的特定需求，对蛋白质进行分子设计，根据法则便可以改造天然蛋白质，2、蛋白质工程的实质是（）A、改变氨基酸结构B、改造蛋白质结构C、改变肽链结构D、改造基因结构3、基因工程的实质是（）A、基因重组B、基因突变C、产生新的蛋白质D、产生新的基因4、干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是（）A、光氨酸B、精氨酸C、谷氨酸D、半光氨酸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、血红蛋白质6、蛋白质工程的基础是（）[A、基因工程B、细胞工程C、酶工程D、发酵工程7、玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？（）A、天冬氨酸激酶B、二氢吡啶二羧合成酶C、肽酶D、A、B都是8、天然蛋白质合成遵循的法则是（）A、中心法则B、转录[C、翻译D、复制9、关于蛋白质工程的说法错误的是（）A、蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要B、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构C、蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D、蛋白质工程又称为第二代基因工程10、蛋白质工程的基本操作程序正确是（）①蛋白质分子结构合成②DNA合成③mRNA合成④蛋白质的预期功能⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列A、①→②→③→④→⑤→①B、⑤→④→③→②→①→②C、④→①→⑤→②→③→①D、②→③→⑤→①→②→④11、下列各项与蛋白质结构多样性无关的是（）A、氨基酸的种类、数目、排列顺序B、构成蛋白质的多肽链的数目C、构成蛋白质的肽链的空间结构D、氨基酸至少含一个氨基和一个羧基12、蛋白质工程中直接操作的对象是（）A、氨基酸的结构B、蛋白质空间结构C、肽链结构D、基因结构13、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（）A、都与天然产物完全相同B、都与天然产物不相同C、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同D、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同14、关于蛋白质工程说法正确的是（）A、蛋自质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以两者没有区别B、基因工程是蛋白质工程的关键技术C、通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然蛋白质D、蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的15、 (多选)蛋白质工程是利用基因工程的方法对蛋白质进行改造，下列各项措施中，正确的是（）A、根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质B、在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构区域C、通过基因工程中定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸，以改善蛋白质的性质和功能D、利用化学合成的方法对蛋白质分子的某一氨基酸进行修饰，以改善蛋白质性质和功能16、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。