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1、蛋白质工程的崛起研讨会交流教案通2006.10 通州市高二生物研讨会交流教案教学过程 教 学 内 容 教学手段和方法 预期目标1、创设问题 师：根据前面所学内容，试概括说出 情景，引入新 基因工程解决了哪些生活、生产中难课蛋白质 以解决的问题。工程崛起的缘 生：基因工程可以生产人类需要的药由 物，如胰岛素、干扰素等，我们吃的 联系旧知识，使 某些食品如番茄、土豆等农业中 学生认识到基的抗虫棉、抗病毒烟草等，上 因工程这一生述产品有些是常规方法难以生 物新兴工程 产或者生产成本过高 。 技术价值及师：基因工程的实质是将一种 局限性，激发生物的基因转移到另一种生物 学生的创新体内，使后者产生它本身
2、不能 意识产生的蛋白质，进而表现出新 看书P26天然的性状。但基因工程，人们也 蛋白质的改造只是实现了世界上现有基因在 实例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。2、学习蛋白 师：蛋白质的结构多样性是由什质工程的原理么决定的？结构的多样性雨功能的多样性有何关系。（决定结构和功能特异的根本原因是什么？）基因的脱氧核苷酸的特定排列顺序。生：蛋白质中氨基酸的种类、数目、排列顺序及多肽链的空
3、间结构不同决定了蛋白质分子结构具有多样性，而结构多样性决定了功能的多种多样。 教学过程 教 学 内 容 教学手段和方法 预期目标 师：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。师：改造蛋白质是要对蛋白质的结构进行定向改造。你认为对天然蛋白质进行改造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 学生回答不全 现？为什么？ 教师点拨生：改造基因，因为蛋白质的合成受基因控制。师：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，而且这种改造可以遗传下去，另外对基因进行改造比对蛋白质直接改造容易操作，难度要小得多。师：我们知道：天然蛋白质
4、合成的过程是按照中心法则进行的：图解为：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。在基因水平上实现对蛋白质的改造， 运用逆向思维即蛋白质工程却与之相反，出示 的方法解决新蛋白质工程流程图：预期蛋白质 问题设计预期蛋白质三维结构氨基酸序列 基因思考：蛋白质工程的基础是什么？关键技术是什么？师：对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果为设计改造天然蛋白质提供了蓝图，分子生物学以定点突变为中心的基因操作技术是对蛋白质进行定向改造的关键技术。例举：某多肽链的一段氨基酸序列：-丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸-讨论：教学过程 教 学 内 容
5、教学手段和方法 预期目标1、 怎样得出决定这一段肽链的脱 图解mRNA序列氧核苷酸序列？请把相应的碱基 对应脱氧核苷酸序列。序列写出来。首先应根据三联密码子推出mRNA序列，再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列。2、 确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？生：可以根据人类的需要改造它， 培养学生迁移 通过人工合成的方法或从基因库获 能力取。 师：从以上分析可知，改造了目的基因就可以实现对蛋白质的定向改造。总结：蛋白质工程是以蛋白质分子 明确概念点出的结构规律及其与生物功能的关系 本节重点作为基础，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，
6、以满足人类的生产和生活的需求。为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？它包含多学科的综合科技工程 领域。它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展有着密切关系。3蛋白质 师：蛋白质工程取得的进展向人们展示了诱人的前景。 让学生自己工程的进 阅读归纳展 1、在生物工程制药领域、蛋白 教师典例分析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、
7、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。教学过程 教 学 内 容 教学手段和方法 预期目标 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 学生讨论基因，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。当堂巩固：1.蛋白质工程操作程序的基本思 解决本课的难 点路与基因工程有什么不同？布置作业。1.完成P28 思考与探究1、32.网上查阅国际人类蛋白质组计划的内容，讲讲它与蛋白质工程的关系。我国科学家承担了什么任务。4
