2019-2020年高中生物 1.4蛋白质工程的崛起教案 新人教版选修3 (I)

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1、2019-2020年高中生物1.4蛋白质工程的崛起教案新人教版选修3(I)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

2、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。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

3、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

4、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过高。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

5、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

6、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

7、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

8、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）AUG