1.4蛋白质工程 教师教案
人教版选修三 1.4 蛋白质工程的崛起 教案
第4节蛋白质工程的崛起【本节重难点】重点：1.为什么要开展蛋白质工程的研究2.蛋白质工程的原理难点：1.蛋白质工程的原理【知识精讲】教材梳理知识点一蛋白质工程的概念：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。
也就是说，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，是包含多学科的综合科技工程领域。
说明：对本概念的理解应从以下几个方面理解：1.蛋白质工程的基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系2.蛋白质工程的改造对象：改造蛋白质的结构，本质上是改造控制该蛋白质合成的基因的结构。
3.蛋白质工程的产物：产生新的蛋白质。
知识点二蛋白质工程的原理：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。
其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）。
其流程图如下：知识点三蛋白质工程的实例：①.干扰素是动物体内的一种蛋白质，可治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难，通过蛋白质工程改造蛋白质后可在－70℃条件下，保存半年。
②.玉米体内赖氨酸的含量比较低，关键是玉米体内天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶浓度达到一定量时，就会抑制这两种酶的活性，从而影响赖氨酸含量的提高，经过蛋白质工程改造这两种酶后，分别使赖氨酸的含量提高了5倍和2倍。
说明：对该部分知识的学习不能局限于这两个例子，更重要的是从中学习蛋白质工程的原理和蛋白质工程的基本途径。
知识点四蛋白质工程的进展和前景：蛋白质工程的进展向人们展示出诱人的前景，如：通过对胰岛素的改造，使其成为一种速效性药品，再如：将蛋白质工程应用与微电子方面，制成电子元件，具有体积小、耗电少、效率高等优点。
但是由于蛋白质发挥功能必须依赖于它的高级结构（空间结构），这是相当复杂的，所以，目前成功的例子还不多，还需要人们的努力。
1.4蛋白质工程的崛起教学设计
选修三《1.4蛋白质工程的崛起》教学设计彭妙君一、教材分析《蛋白质工程的崛起》是高中生物人教版选修3《现代生物科技专题》专题1《基因工程》的第四节的内容。
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。
本节内容较少，课程标准的要求也不高，对本节知识的处理要从挖掘教材文字上入手，让学生明白蛋白质工程与基因工程的区别与联系、蛋白质工程的操作过程、蛋白质工程目前的现状。
蛋白质工程成功的例子不多，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。
这样的学习，可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
二、学情分析学生在必修一和必修二的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。
结合课本中插图说明蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
三、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，通过让学生上讲台板书的方法来体现蛋白质工程的过程。
（三）情感态度价值观通过教学激发学生的想象力和创造力，培养学生探究科研的精神。
四、教学重点和难点：蛋白质工程的原理。
五、教学方法：讲授法、谈话法六、教学准备：让学生课前完成导学案七、教学过程：八、教学反思：在教学过程中，给学生自主阅读和思考的时间，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，让学生通过自主学习、观察、讨论来学习。
区别基因工程和蛋白质工程的不同，认同蛋白质工程是第二代基因工程。
课堂给学生上讲台展示的机会，能够锻炼学生的胆量，提高学生自主学习的兴趣，增强学生信心。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
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教学设计18：1.4 蛋白质工程的崛起
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。
人教版选修三1.4蛋白质工程的崛起教案(2)
1.4 蛋白质工程的崛起教案【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 C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。
教学设计16：1.4 蛋白质工程的崛起
蛋白质工程的崛起设计思路新课一开始，可以带领学生回忆原有知识如蛋白质的生理功能，蛋白质的合成过程，基因与蛋白质的关系，在此基础上引导学生回顾基因工程操作步骤及成果：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，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们实现了让一种生物的基因在另一种生物的表达，从而达到定向改造生物性状的目的。
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。
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。
重点难点1、教学重点：（1）开展蛋白质工程的缘由。
（2）蛋白质工程的原理。
2、教学难点：蛋白质工程的原理。
教学过程1．创设情景，引入对蛋白质工程崛起的学习。
师：什么是蛋白质？蛋白质有何作用？蛋白质是由什么控制的？生：蛋白质是生命活动的承担者和体现者，蛋白质是由基因决定的。
师：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，因此科学家通过将一种生物的基因在另一种生物中表达，从而达到定向改造生物性状的目的。
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。
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：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。
高中生物 1.4《蛋白质工程的崛起》教学设计 新人教版选修3
1.4 蛋白质工程的崛起一、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。
二、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。
三、教学策略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。
教学设计10：1.4 蛋白质工程的崛起
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。
高中生物人教版选修3教案-1.4_蛋白质工程的崛起_教学设计_教案_2
教学准备1. 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2. 教学重点/难点蛋白质工程的原理3. 教学用具4. 标签教学过程【导入】引入新课评论（0）[提问]如何让一种生物的性状在另一种生物中表达?(生答)[总结]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。
如何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呢?这就是蛋白质工程所研究的内容。
活动2【活动】分析例子，解决问题评论（0）[举例]干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。
将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达,产生的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg,只相当于天然产品的十分之一,虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多,但多数是以无活性的二聚体形式存在。
为什么会这样?如何改变这种状况?研究发现,β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸(第17位、31位和141位),推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。
研究人员将第17位的半胱氨酸,通过基因定点突变改变成丝氨酸,结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108 U/mg,并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。
[讨论]如何将第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸呢?学生提出各种思路。
活动3【讲授】学生自学，师生共同完成蛋白质工程的原理和方法评论（0）[自学]学生自学课本内容,思考蛋白质工程的原理和方法。
[总结]师生总结以下内容:1.原理:中心法则的逆推2.过程:(1)从生物体中分离纯化目的蛋白;(2)测定其氨基酸序列;(3)借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段,尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;(4)设计各种处理条件,了解蛋白质的结构变化,包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响;(5)设计编码该蛋白的基因改造方案,如点突变;(6)分离、纯化新蛋白,功能检测后投入实际使用。
《1.4 蛋白质工程的崛起》教学设计
《1.4 蛋白质工程的崛起》教学设计一、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、情感态度与价值观方面（1）关注蛋白质工程的发展。
（2）认同蛋白质工程的应用促进生产力的提高。
3、能力方面尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、教学重点和难点及解决策略1、教学重点（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？解决策略：复习基因工程有关知识，由基因工程的市值及基因工程的成果（蛋白质类的药物）产生问题矛盾，水到渠成。
（2）蛋白质工程的原理。
解决策略：以旧促新——“中心法则”的逆推。
2、教学难点蛋白质工程的原理。
“问题探讨”式。
不能直接改变蛋白质的原因？改造基因为什么能改造蛋白质？根据什么去改造基因？等问题。
三、教学方法：采用“提出问题—思考、探究—再提出新问题—再探究”的教学模式。
四、学法：以旧促新，逆向思维的锻炼。
五、教具POWERPOINT课件六、教学过程（一）导入：复习导入法。
让我们先来复习一下有关基因工程的知识吧！1、Powerpoint课件：表格“有关基因工程的知识”2、基因工程硕果累累，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；烟草植物体内含有了某种药物蛋白。
3、峰回路转但基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而这些天然的蛋白质不一定符合人类生产和生活的需要。
那么，我们人类如何解决这一矛盾呢？人们就要对现有的蛋白质进行改造，制造出从天然蛋白质中找不到的蛋白质，即非天然的蛋白质。
这样一来，蛋白质工程就应运而生了。
板书 1.4 蛋白质工程的崛起预知内容在这个小专题中我们主要研究三个问题：1、蛋白质工程崛起的原因是什么？2、蛋白质工程怎么做？即蛋白质工程的基本原理。
3、蛋白质工程进展如何？板书1、崛起原因：2、基本原理3、进展和前景（二）教学目标的达成：1、蛋白质工程崛起的缘由首先我们来回答第一个问题：崛起的原因是什么？引导学生回答（生产符合人类需要的非天然蛋白质）2、蛋白质工程的基本原理（1）下面我们大家一起分享蛋白质工程的两个成果：Powerpoint课件展示：“干扰素的耐贮存性”和“lys含量高的玉米”简要过程。
蛋白质工程 教案
蛋白质工程教案教案标题：蛋白质工程教学目标：1. 了解蛋白质工程的基本概念和原理2. 掌握蛋白质工程的常见方法和技术3. 理解蛋白质工程在生物医药领域的应用和意义教学内容：1. 蛋白质工程的定义和发展历史2. 蛋白质结构与功能的关系3. 蛋白质工程的常见方法：基因工程、蛋白质设计、蛋白质改造等4. 蛋白质工程在药物研发、生物制药、生物催化等领域的应用教学过程：1. 导入：通过展示蛋白质工程在生物医药领域的成功案例，引起学生对蛋白质工程的兴趣和好奇心2. 理论讲解：介绍蛋白质工程的基本概念、原理和常见方法，引导学生了解蛋白质工程的重要性和应用价值3. 案例分析：结合实际案例，让学生分析蛋白质工程在药物研发、生物制药等领域的具体应用和意义4. 实验操作：设计简单的蛋白质工程实验，让学生亲自操作，体验蛋白质工程的方法和技术5. 讨论交流：组织学生讨论蛋白质工程的前景和挑战，激发学生的创新思维和探索精神教学评估：1. 实验报告：要求学生完成蛋白质工程实验，并撰写实验报告，评价学生对蛋白质工程方法和技术的掌握程度2. 学习成绩：通过课堂测试和作业评定学生对蛋白质工程理论知识的掌握情况3. 讨论表现：评价学生在讨论交流环节中的表现，包括思维深度、逻辑性和表达能力教学资源：1. 教材：提供相关的蛋白质工程教材和参考书籍2. 实验设备：提供蛋白质工程实验所需的实验器材和试剂3. 案例资料：准备蛋白质工程在生物医药领域的成功案例资料，用于案例分析和讨论交流教学反思：在教学过程中，要注重培养学生的实验操作能力和创新意识，引导学生关注蛋白质工程的最新进展和未来发展方向。
同时，要注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中深化对蛋白质工程的理解和掌握。
人教版生物选修3：1.4 蛋白质工程的崛起 教案
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。
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。
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？
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。
1.4 蛋白质工程的崛起教学设计
专题1 基因工程
肥西三中邱昌宏
1.3《蛋白质工程的崛起》教学设计
一、教材分析
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。
教学重难点
1．重点：教学重点
⑴为什么要开展蛋白质工程的研究?
⑵蛋白质工程的原理。
2．难点：蛋白质工程的原理。
教学方法
讲授法、分组讨论法
二、学情分析
学生们通过本专题前面的学习，已经对于基因工程的有了基本的了解，本节课的内容是对基因工程的进一步拓展，在充分挖掘教材资源的基础上，联系学生的现实生活，激发学生的学习热情，调动学生学习的积极性，提升学生的生物科学素养，培养学生的合作精神。
三、课时安排
1课时
四、教学过程。
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)
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。
2020-2021人教版选修三 1.4 蛋白质工程的崛起 教案
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。
生物选修人教版 1.4 蛋白质工程的崛起(教学设计)
《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。
蛋白质工程的崛起教案
12．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（）
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
A．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构
【例2】科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为……………………………（）
A．基因工程B．蛋白质工程C．基因突变D．细胞工程
（1）干扰素的体外保存
①具体问题：不能在体外保存
②解决的措施：将分子上一个半胱氨酸变成丝氨酸
（2）富含赖氨酸的玉米新品种培育
①具体问题：在玉米中含量低
②解决的措施：将天冬氨酸激酶的第352为的天冬酰胺变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中的第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸
二、蛋白质工程的基本原理
1、蛋白质工程流程P27图1-29
2、蛋白质工程概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰和基因合成，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。
前提：了解蛋白质的结构和功能。
原理：修饰基因（基因修饰或基因合成）
目的：设计一定分子结构的蛋白质
【例1】蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）
二次备课
【课后作业】
1．科学家为提高玉米赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的352位氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍，下列对玉米性状改变最可行的方法是(B)
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。
2、天然蛋白质的不足
天然蛋白质是生物在长期
过程中形成的，它们的
符合
特定物种
的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
3、蛋白质工程的目的
生产符合人类生产和生活需要的
。
4、举例说明：干扰素的保存和玉米中赖氨酸的含量。 二、蛋白质工程的基本原理（阅读书本 P26-27） 思考讨论：对天然蛋白质进行改造，你认为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？对基因的操作改造，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。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质 分子还是无法遗传的。 （2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
例 2.蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，
而不直接改造蛋白质的原因是（
）
A．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶
B．改造基因易于操作且改造后能够遗传
C．人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少 D．蛋白质中氨基酸排序千变万化，操作难度大
三、比较基因工程和蛋白质工程
项目
基因工程
复习回顾：
1、 蛋白质的基本单位是什么？蛋白质多样性的根本原因是什么？
2、 描述基因工程的操作步骤。
一 、蛋白质工程崛起的缘由（阅读书本 P26）
1、基因工程的应用
（1）基因工程的实质：将一种生物的
转移到另一种生物体内，使后者产生本不
能产生的
，进而表现出新的
。
（2）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的
[巩固练习] 下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答问题：
(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是___________，代表中心法则内容的是_____。(填数字)
(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：
①____________，②____________，③____________，④____________，⑤____________。
6、学生完成教材 P27 上思考讨论题。
例 1.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。下图示意蛋白质工程流
程，图中 A、B 在遗传学上依次表示（
）
A．转录和翻译
B．翻译和转录
C．复制和转录
1
D．传递和表达
马坝高级中学 2015 级高二生物（选修三）教案
主备人：程刚
备课人：
审核：高二生物备课组
将二氢吡啶二羧酸合成酶中 104 位的天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中
的游离赖氨酸含量分别提高 5 倍和 2 倍，下列对玉米性状改变最可行的方法是（
）
A．直接改造蚕白质的空间结构，从而控制生物的性状
B．直接对相应的基因进行改造，通过控制酶的合成，从而控制生物的性状
C．直接通过对酶的合成的控制，从而控制生物的性状
D．直接改造相应的 mRNA，从而控制生物的性状
3、下列关于蛋白质工程的说法中，错误的是（
）
A. 蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要
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
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. 蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程
)
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→①
B．⑤→④→③→②→①→②
C．④→①→⑤→②→③→①
D．②→③→⑤→①→②→④
2、科学家为提高玉米赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的 352 位的苏氨酸变成异亮氨酸，
蛋白质工程
相同点
操作环境：生物体外；操作对象：基因；操作水平：分子水平。
结果
区 别
实质
流程
生产自然界已存在的蛋白质 基因重组 中心法则
定向改造天然蛋白质，创造出自然界不存在的蛋白质 基因修饰或基因合成 中心法则逆推
联系
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
例 3.基因工程与蛋白质工程的区别是（ ）
马坝高级中学 2015 级高二生物（选修三）教案
主备人：程刚
备课人：
审核：高二生物备课组
专题一 基因工程
1.4 蛋白质工程的崛起
教师二次备课栏
[教学目标] 1、 举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
[教学重难点] 1、为什么要开展蛋白质工程的研究？
[教学过程]
2、简述蛋白质工程的原理。 2、蛋白质工程的原理。
A．基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作
1
B．基因工程合成的是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白, 质
C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平）
3
D．基因工程完全不同于蛋白质工程
,
四、蛋、蛋白质工程的基本操作程序正确是 (
3
(3)蛋白质工程的目的是________________________，通过_______________________实现。
(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是_____ [小结反思与回归书本]
___的。
2
马坝高级中学 2015 级高二生物（选修三）教案
主备人：程刚
备课人：
审核：高二生物备课组
1、目标：根据人们对
功能的特定需求，对蛋白质的
进行分子
设计。
2、原理：改造基因（基因
或基因
）。
3、途径：
预期蛋白质功能→设计
→推测应有的
序列→找到
对应的
序列(基因） 。
4、概念：以
的结构规律及其与
的关系作为基础，通过
或
，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。
5、蛋白质工程的本质：对编码蛋白质的基因进行改造。