《蛋白质工程》教学大纲
《蛋白质工程》教学大纲
《蛋白质工程》教学大纲二、课程目的和任务本课程系统介绍蛋白质工程领域的相关基础知识、主要方法和技术以及该方面的最新进展与具有典型意义的研究实例。
通过学习本课程，使学生掌握蛋白质工程科学的基本原理、基础知识、基本技能，熟悉从事蛋白质科学与工程研究的主要方法和技术，了解蛋白质工程领域的研究方向与最新科技成果，为日后从事蛋白质科学以及相关生命科学领域的科学研究与生产实践打下理论基础。
三、本课程与其它课程的关系本课程与生物化学、细胞生物学、微生物学、有机化学及相关实验课程密切相关，应先修以上课程。
四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）绪论（2学时）1、主要内容蛋白质的生物学意义；蛋白质化学与蛋白质工程。
2、重点蛋白质的生物学意义；蛋白质工程的基本概念。
3、教学要求了解蛋白质的生物学意义以及蛋白质工程的基本概念、主要内容。
理解并掌握蛋白质工程的主要概念与研究内容。
按照学生对本章节知识点应达到的了解、理解、掌握等层次列出。
（二）蛋白质结构基础（10学时）1、主要内容蛋白质的结构生物学；蛋白质结构的基本组件；蛋白质结构的组织和主要类型；蛋白质空间结构的形成；蛋白质结构与蛋白质工程关系。
2、重点蛋白质结构多样性和复杂性；结构特点与蛋白质功能机理的密切关系。
3、教学要求了解蛋白质结构具有极大的多样性和极高的复杂性，构成蛋白质功能多样性的结构基础，蛋白质结构研究方面的最新科研成果；理解这些结构特点与丰富多彩的蛋白质功能机理的密切关系；掌握蛋白质结构特别是三维结构知识和不同蛋白质分子结构之间存在的共同特征。
（三）蛋白质分子设计（8 学时）1、主要内容蛋白质分子设计的基本原理；蛋白质结构分子设计；全新蛋白质设计。
2、重点蛋白质分子设计的基本概念及主要理论基础。
3、教学要求了解蛋白质设计的主要理论基础与核心内容，以及一些最新的蛋白质分子设计成果与设计特点；理解和掌握蛋白质分子设计的基本概念；以及与蛋白质结构方面的基本关系。
蛋白质工程上课
蛋白质工程的应用
应用之二：医药生产
改造天然抗体，使之对肿瘤细胞具有特 异性识别和杀伤力
实例1：制造鼠—人嵌合抗体，对人体 的不良反应减少。 实例2：改造一种纤维蛋白溶解酶原激 活因子（t—PA），可以在临床上用于 溶解血栓块，医治心肌梗死等疾病。
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科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠——人嵌合抗体，用于癌 症治疗。下图表示形成鼠——人嵌合抗体的过程。
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一、蛋白质工程的概念和原理
基因工程 基因工程的实质： 将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本身不能产 生的蛋白质，从而表现出新的性状。
基因工程的实质： 在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。
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天然蛋白质的不足 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产， 绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有 活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产 中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温 度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质 的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。
可变区
鼠—人嵌合抗体的最大优点是减 少了人体的不良反应
恒定区 可变区 恒定区
鼠 抗 体
人 抗 体
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鼠—人嵌合抗体
蛋白质工程的应用
应用之三：疾病与病毒检测
制造蛋白质芯片用于检测某些病毒
实例：利用SARS病人和SARS疑似病人 的诊断，还可用来观察某人感染SARS 病毒之后体内特异性抗体的动态变化， 帮组监测病情的发展。
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2.蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（ ）
第5章蛋白质工程
6).信息传递功能 6).信息传递功能 (Information processing)
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
Simple Anatomy of the Retina
蛋白质结构分析
研究现状
蛋白质空间结构的测定已经成为生命科学的“瓶颈” 美国NIH投资1.25亿美元，计划测定1万个蛋白质晶体结构； 日本RIKEN将建16台高分辨率核磁共振仪，用来测定小分子 蛋白质结构 技术上的障碍：在克隆、表达、纯化和结晶过程中，大约20 个蛋白质中能得到1个可供结构测定的晶体，并且一些蛋 白质（膜蛋白）根本不可能被结晶
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
Fireflies emit light catalyzed by luciferase(荧光素酶)with ATP
2).运输和储存功能 2).运输和储存功能
蛋白质化学
一、蛋白质的元素组成 二、蛋白质的分类 三、蛋白质的大小与分子量 四、蛋白质的功能 五、蛋白质构象和蛋白质结构的组织层次
一、蛋白质的元素组成
C H O N S
（ 50%） （7%） （23%） （16%） （0～3%） ） ） ） ） ～ ）
Others: P、Cu、Fe、Zn、Mn、Co、Se、I 磷 铜 铁 锌 锰 钴 硒 碘
绪论
A 蛋白质化学 B 蛋白质工程概念 C 蛋白质工程操作流程 D 蛋白质工程研究方向 E 蛋白质数据库 F 蛋白质工程研究成果及存在问题 G 基因工程概念 H 蛋白质工程与基因工程的联系与区别
蛋白质工程课程教学大纲
《蛋白质工程》课程教学大纲赵艮贵课程名称：蛋白质工程课程类型: 专业基础课总学时：讲课学时：36学分：2适用对象: 生物技术专业先修课程：生物化学，细胞生物学，分子生物学，基因工程一、课程性质、目的和任务蛋白质工程是随着生物化学、分子生物学、结构生物学、晶体学和计算机技术等的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学等的发展密切相关，是融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。
由于蛋白质工程学科的边缘性，所以本课程在介绍蛋白质基本内容的同时，兼顾学科发展动向，旨在使学生了解现代蛋白质工程理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。
二、教学基本要求通过本课程的学习，使学生掌握蛋白质工程的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及生物信息学和现代生物技术在蛋白质工程上的应用及典型研究实例，熟悉从事蛋白质工程的重要方法和途径。
努力培养学生具有科学思维方式、启发学生科学思维能力和勇于探索，善于思考、分析问题的能力，激发学生的学习热情，为未来的学习和工作奠定坚实的理论和实践基础。
三、教学内容及要求教学内容教学要求1 绪论：蛋白质工程的物质基础；蛋白质工程的原理；蛋白质工程的程序和操作方法；蛋白质工程的产生与发展；蛋白质工程的应用领域理解掌握蛋白质工程研究内容和蛋白质工程设计的原理2蛋白质结构基础：蛋白质的生物学功能及应用；常见蛋白质氨基酸的结构特征、分类、肽和多肽链；蛋白质的空间结构及维持蛋白质空间构象的作用力；研究蛋白质空间构象的技术和方法；蛋白质氨基酸序列结构及空间结构与功能的关系；蛋白质间的相互作用与特殊结构；参与蛋白质与DNA分子间相互作用的结构域；蛋白质的变性与复性；多肽链的折叠蛋白和酶；蛋白质的去折叠和错误折叠。
要求掌握蛋白质各个结构层次的组成、基本特点和维持结构的作用力、结构与功能的关系。
蛋白质的变性和复性、蛋白质的折叠以及分子伴侣和折叠酶在蛋白质折叠中的作用。
蛋白质工程教学计划
蛋白质工程教学计划一、教学目标本课程的教学目标是通过系统的理论教学和实践操作，使学生掌握蛋白质工程的基本原理、方法和技术，具备独立设计和构建蛋白质工程相关项目的能力，为学生将来从事相关科研和实际应用工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 蛋白质结构与功能- 蛋白质的结构、功能和生物学意义- 蛋白质结构的研究方法- 蛋白质与其他生物分子的相互作用2. 蛋白质工程基础- 基因工程与蛋白质工程的关系- 蛋白质表达和纯化技术- 蛋白质修饰和功能改造技术3. 蛋白质设计与构建- 蛋白质结构预测与模拟- 蛋白质工程方法和技术- 蛋白质工程的应用领域4. 实验操作与项目设计- 蛋白质表达系统的构建- 蛋白质纯化和鉴定技术- 蛋白质功能改造和应用研究三、教学方法1. 理论教学采用课堂讲授、案例分析和讨论等多种方法，使学生掌握蛋白质工程的基本理论知识。
2. 实践操作实验室操作是蛋白质工程课程的重要组成部分，通过实验操作，使学生掌握蛋白质表达、纯化和功能改造的基本技术。
3. 项目设计鼓励学生在课程学习的基础上，进行小型的蛋白质工程项目设计，培养学生的科研和实践能力。
四、教学手段1. 教学设备- 实验室设备：包括PCR仪、电泳仪、分光光度计、离心机等。
- 计算机及软件：用于蛋白质结构预测与模拟，以及数据分析和图表制作。
2. 教学资料- 教材：选用蛋白质工程相关的专业教材。
- 课件：制作蛋白质工程相关的PPT课件，便于课堂教学和学生学习。
3. 实验材料- 实验材料：包括蛋白质表达载体、蛋白质纯化试剂盒、蛋白质功能改造试剂等。
五、教学过程1. 开设理论课程本课程会分为多个模块进行理论课教学，包括蛋白质结构与功能、蛋白质工程基础、蛋白质设计与构建等内容。
2. 安排实验操作在理论教学的基础上，安排相关的实验操作课程，包括蛋白质表达和纯化实验、蛋白质功能改造实验等，使学生能够将理论知识应用到实际操作中。
3. 项目设计鼓励学生进行小型的蛋白质工程项目设计，可以是文献综述、实验设计或者理论模拟等，培养学生的科研能力和创新思维。
蛋白质工程教案
教案：1.4《蛋白质工程》教案（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。
蛋白质工程教学设计全
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。
蛋白质工程教案
因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。
一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。
任务三：蛋白质工程的原理与应用
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
（10分钟）
【任务分解，化整为零】
任务一：探索蛋白质的功能与应用
教 学 分 析
课题
蛋白质工程
时间
4课时
课型
理论课、新授课
教学资料
多媒体课件、投影仪
授课方式
展示任务；分析任务；
任务分解与完成；评价反馈。
教学方法
任务驱动教学法
以学生为主体的知识建构教学法
教 学 目 标
知识目标：
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。
在天然状态下，酪氨酸-tRNA合成酶分子内第51位苏氨酸残基的羟基能与底物酪氨酰腺嘌呤核苷酸戊糖环上的氧原子形成氢键，这个氢键的存在影响酶分子与另一底物ATP的亲和力。因此，利用定向诱变技术将酶分子第51位苏氨酸残基改变为脯氨酸残基，酶(Pro-51)与ATP的亲和力被增加了近100倍，而且最大反应速度亦大幅度提高。
（2）药物设计：如抗病毒药β-干扰素稳定性的改进。
补充：生物合成人胰岛素
蛋白质工程教学设计
蛋白质工程教学设计1.引言蛋白质工程是一门将基因工程与蛋白质化学、生物学和分析学相结合的新兴科学。
它通过改变蛋白质序列，结构及功能等方面，实现对蛋白质的定向或随机改造，并通过相应的技术手段对改造蛋白质进行纯化、分析及应用。
这门学科的研究热点在于通过改变蛋白质序列，结构及功能等方面，研究其在医药、食品、化妆品等领域的应用，并为生物制药提供了有力的技术支持。
因此，对蛋白质工程的教学设计是高等院校生物技术、生物工程、制药等相关专业中的重要一环。
2.培养学生的知识与能力在蛋白质工程的教学过程中，需要重点培养学生的动手实践能力和创新能力。
其中，动手实践能力需要通过课堂实验和实验室实践来培养。
创新能力需要在理论学习和实践操作中注重学生对最新科研成果的学习和运用，引导学生关注热点问题，提升学生创新思维能力。
2.1 课程设置蛋白质工程的课程设计可以分为理论学习和实践教学两个部分。
在理论学习阶段，需要通过课堂讲授和学生自主学习，了解蛋白质结构、功能及应用领域；学习蛋白质工程的基本原理和技术；了解蛋白质表达、纯化及性质分析的基本方法等。
在实践教学阶段，主要是通过实验室的动手操作，让学生亲身体验和掌握蛋白质工程的各种技术手段。
实验内容可以包括蛋白质的表达、纯化、鉴定和功能分析等。
同时，还要注重培养学生的动手实践能力和科学研究能力，引导学生在实践中进行创新思考并进行科学探究。
通过设计个性化或小组合作实验等方法，激发学生主动参与的积极性，提升学生对蛋白质工程的理解和应用能力。
2.2 教学方法针对蛋白质工程的教学要求，需要教师采用灵活多样的教学方法。
首先，通过课堂讲授，引入基本的理论知识，分析蛋白质工程的基本原理和技术方法，引导学生形成正确的概念和思维方式。
其次，在实验操作中，应采用“任务驱动和探究性学习”的方法，让学生自主完成实验，并引导学生针对实验结果和问题进行反思和探讨。
最后，通过多媒体教学、案例分析、讨论课等方式，让学生了解目前国内外蛋白质工程研究的最新进展，进一步提升学生的视野和创新意识。
苏教版高中生物选修3《蛋白质工程》教案
A.DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能
B.确定蛋白质的功能→蛋白质应用的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→蛋白质应有的氨基酸序列→蛋白质应有的碱基排列→蛋白质
C.mRNA→蛋白质→折叠产生功能
D.mRNA→DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能
学生在老师的带领下回顾有关蛋白质的知识。
2.蛋白质工程的基本原理
（1）蛋白质工程与基因工程虽然有着密切的关系，但是，蛋白质工程与基因工程还是有许多明显的区别，在教学中要引导学生注意分析这些区别。
（2）强调：在蛋白质工程中，基因工程是蛋白质工程的关键技术。
（3）突出蛋白质结构和功能的关系，使学生懂得，改造蛋白质结构的目的，是为了获得符合人们需要的、有特定功能的蛋白质。
3.积极思维活动——在基因水平上是如何实现对蛋白质的改造的？
采取“自学阅读——分组讨论——集中讲解”的方式实施活动。使学生通过自学发现问题、参与讨论、思考问题、认真听讲、解决问题的过程，逐步加深理解定点诱变技术的原理，懂得在基因水平上对蛋白质改造的基本过程。
同时，在讲解的过程中，可以借助动画示意如DNA双链的分离、所需突变顺序的引入、含突变顺序的完整DNA的合成、重组DNA转化受体细胞并增殖、转录、翻译，最终得到定点突变的蛋白质的过程。
4.蛋白质工程的应用
引导学生抓住酶的理化特性和抗体的功能，分析讨论如何根据需要、运用何种方法对有关蛋白质进行改造。
在观察鼠—人嵌合抗体的形成过程图示时，提示学生对鼠—人嵌合抗体的重组是对鼠—人嵌合抗体基因重组的基础上进行的。
三、对学生进行课堂检测，反馈教学效果。
1.蛋白质工程的操作是在下列哪种水平对蛋白质的改造（）
A.细胞水平B.DNA分子水平C.核酸水平D.蛋白质水平
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。
《蛋白质工程》教学大纲
《蛋白质工程》教学大纲Protein Engineering课程编码：27A11714 学分：1.5 课程类别：专业任选课计划学时：24 其中讲课：24 实验或实践：0适用专业：生物技术专业推荐教材：刘贤锡著，《蛋白质工程原理与技术》，山东大学出版社，2002年。
参考书目：汪世华著，《普通高等教育"十一五"规划教材-蛋白质工程》，科学出版社，2008年。
课程的教学目的与任务通过本课程的学习，掌握蛋白质工程的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及蛋白质工程的应用，熟悉从事蛋白质工程的重要方法和途径。
形成科学的思维方式、培养学生科学思维能力和勇于探索、善于思考、分析问题的能力，激发学生对蛋白质工程的学习热情，为将来的学习和工作奠定坚实的理论和实践基础。
课程的基本要求本课程的教学目的是使学生掌握蛋白质和蛋白质工程的概念，并在此基础上通过对蛋白质分子设计、蛋白质的热力学和动力学、蛋白质的修饰和表达、蛋白质的结构的学习，加深蛋白质的功能和应用的掌握,通过蛋白质组学的学习了解蛋白质工程的原理。
同时兼顾学科发展动向，着重涉及当今蛋白质工程的应用。
旨在使本科生了解现代蛋白质工程理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章：绪论建议学时：2 [教学目的与要求] 了解蛋白质工程发展的历史及理论基础、基本研究内容与研究程序，掌握蛋白质结构与功能的关系，了解蛋白质工程的发展方向。
[教学重点与难点] 本部分教学重点也是难点为蛋白质结构与功能的关系。
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]§1.1 蛋白质工程概论蛋白质工程的理论基础蛋白质工程的研究内容蛋白质工程的基本程序§1.2蛋白质工程的应用研究蛋白质结构与功能的关系改变蛋白质的特性生产蛋白质和多肽类活性物质设计合成全新蛋白质§1.3 蛋白质工程展望第二章：蛋白质的结构与功能建议学时：4 [教学目的与要求] 了解蛋白质组成与结构，掌握蛋白质的二级、超二级、结构域、三级、四级结构的概念以及不同空间结构的主要代表结构，并掌握不同的蛋白结构与蛋白质功能的关系，了解蛋白质与蛋白质相互作用及主要实例。
1.3蛋白质工程 教案(苏教版选修3)
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》 学历案
《蛋白质工程》学历案一、学习目标1、理解蛋白质工程的概念和原理。
2、掌握蛋白质工程的操作流程。
3、了解蛋白质工程的应用领域和发展前景。
二、学习重难点1、重点（1）蛋白质工程的原理和操作流程。
（2）蛋白质工程与基因工程的区别和联系。
2、难点（1）蛋白质结构与功能的关系。
（2）蛋白质工程中理性设计和非理性设计的方法。
三、学习过程（一）知识回顾1、基因工程的概念和操作步骤。
2、中心法则的内容。
（二）引入新课通过展示一些利用蛋白质工程生产的新型蛋白质产品，如具有特殊功能的酶、药物蛋白等，引发学生对蛋白质工程的兴趣，从而引出本节课的主题。
（三）蛋白质工程的概念1、定义：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。
2、与基因工程的关系：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。
基因工程是通过基因重组实现基因的转移，从而生产出自然界已有的蛋白质；而蛋白质工程则是通过对基因的改造，实现对蛋白质的改造或创造新的蛋白质。
（四）蛋白质工程的原理1、蛋白质的结构层次（1）一级结构：指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。
（2）二级结构：指多肽链主链在一级结构的基础上进一步盘旋、折叠形成的构象，如α螺旋、β折叠等。
（3）三级结构：指在二级结构的基础上，多肽链进一步折叠形成的更复杂的结构，包括侧链基团的相互作用。
（4）四级结构：指具有两条或两条以上多肽链的蛋白质，各亚基之间的相互作用形成的结构。
2、蛋白质结构与功能的关系（1）蛋白质的结构决定其功能。
不同的蛋白质具有不同的结构，从而具有不同的功能。
（2）蛋白质的功能是其结构的外在表现。
当蛋白质的结构发生改变时，其功能也可能发生改变。
（五）蛋白质工程的操作流程1、预期蛋白质的功能根据生产和生活的需要，确定需要改造或创造的蛋白质的功能。
2、设计蛋白质的结构根据预期的功能，设计蛋白质的结构。
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《蛋白质工程》教学大纲
Protein Engineering
课程编码：27A11714 学分：1.5 课程类别：专业任选课
计划学时：24 其中讲课：24 实验或实践：0
适用专业：生物技术专业
推荐教材：刘贤锡著，《蛋白质工程原理与技术》，山东大学出版社，2002年。
参考书目：汪世华著，《普通高等教育"十一五"规划教材-蛋白质工程》，科学出版社，2008年。
课程的教学目的与任务
通过本课程的学习，掌握蛋白质工程的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及蛋白质工程的应用，熟悉从事蛋白质工程的重要方法和途径。
形成科学的思维方式、培养学生科学思维能力和勇于探索、善于思考、分析问题的能力，激发学生对蛋白质工程的学习热情，为将来的学习和工作奠定坚实的理论和实践基础。
课程的基本要求
本课程的教学目的是使学生掌握蛋白质和蛋白质工程的概念，并在此基础上通过对蛋白质分子设计、蛋白质的热力学和动力学、蛋白质的修饰和表达、蛋白质的结构的学习，加深蛋白质的功能和应用的掌握,通过蛋白质组学的学习了解蛋白质工程的原理。
同时兼顾学科发展动向，着重涉及当今蛋白质工程的应用。
旨在使本科生了解现代蛋白质工程理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）
第一章：绪论建议学时：2 [教学目的与要求] 了解蛋白质工程发展的历史及理论基础、基本研究内容与研究程序，掌握蛋白质结构与功能的关系，了解蛋白质工程的发展方向。
[教学重点与难点] 本部分教学重点也是难点为蛋白质结构与功能的关系。
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]
§1.1 蛋白质工程概论
蛋白质工程的理论基础
蛋白质工程的研究内容
蛋白质工程的基本程序
§1.2蛋白质工程的应用
研究蛋白质结构与功能的关系
改变蛋白质的特性
生产蛋白质和多肽类活性物质
设计合成全新蛋白质
§1.3 蛋白质工程展望
第二章：蛋白质的结构与功能建议学时：4 [教学目的与要求] 了解蛋白质组成与结构，掌握蛋白质的二级、超二级、结构域、三级、四级结构的概念以及不同空间结构的主要代表结构，并掌握不同的蛋白结构与蛋白质功能的关
系，了解蛋白质与蛋白质相互作用及主要实例。
[教学重点与难点] 蛋白质的不同空间结构，蛋白质结构与功能的关系
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]
§2.1 蛋白质的基本结构与功能
蛋白质的组成
蛋白质的一级结构
蛋白质一级结构与功能的关系
§2.2蛋白质的空间结构与功能
蛋白质的二级结构
超二级结构和结构域
蛋白质的三级结构
蛋白质的四级结构
蛋白质空间结构与功能的关系
蛋白质—蛋白质相互作用
第三章：定点诱变与蛋白质工程建议学时：2 [教学目的与要求] 了解蛋白质定点诱变中M13DNA寡核苷酸诱变、PCR定点诱变、盒式诱变、随机诱变及蛋白质工程中相关方法的概念与区别，掌握定点诱变的几种技术原理与基本
方法，掌握蛋白质工程的基本操作方法；学会在实际中合理运用以上技术解决问
题。
[教学重点与难点] 蛋白质的不同空间结构，蛋白质结构与功能的关系
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]
§3.1定点诱变
M13DNA寡核苷酸诱变
PCR定点诱变
盒式诱变
随机诱变
§3.2 蛋白质工程
加入二硫键
将Asn和Gln转换成其他氨基酸
减少游离Cys残基的数目
增加酶的活性
改变酶的特异性
第四章：酶蛋白质工程建议学时：4 [教学目的与要求] 了解酶蛋白质工程的概念，掌握酶的分子结构与催化作用机制，进一步学习酶促反应动力学相关知识，结合典型的酶工程实例，学习蛋白酶工程、葡萄糖异构酶工程、
酶蛋白的定向进化的基本原理与方法。
[教学重点与难点] 教学重点是典型的酶工程实例，教学难点是酶促反应动力学。
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]
§4.1 酶的分子结构与催化功能
酶的结构特点与功能
酶催化作用的机制
酶促反应动力学参数
§4.2 蛋白酶工程
枯草杆菌蛋白酶的定点改造
组织型纤溶酶原激活剂的定点改造
§4.3 葡萄糖异构酶工程
§4.4 酶蛋白的定向进化
第五章：蛋白质分离纯化技术建议学时：4 [教学目的与要求] 掌握蛋白质工程中蛋白分离与纯化的一般程序，了解蛋白质电泳技术的原理以及不同的电泳方法的优缺点，掌握色谱技术的各大种类及其作用原理，学会结合实例分
析解决蛋白质分离纯化问题的能力。
[教学重点与难点] 色谱技术的各大种类及其作用原理。
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]
§5.1蛋白质分离与纯化
蛋白质分离纯化的前处理
粗分级分离
精分级分离
§5.2 蛋白质分析分离中的电泳技术
电泳技术发展简史与分类
电泳的基本原理
聚丙烯酰胺凝胶电泳
毛细管电泳
§5.3 色谱技术（层析技术）
层析技术简介与分类
排阻层析（凝胶层析）
离子交换层析
吸附层析
分配层析
亲和层析
金属螯合层析
高效液相色谱（HPLC ）
第六章：蛋白质结构分析技术建议学时：4 [教学目的与要求] 了解蛋白质结构分析技术的基本原理与应用范围，掌握蛋白质氨基酸和多肽结构预测的方法，学习x射线晶体衍射技术及核磁共振波谱技术在蛋白质晶体结构测定中
的应用，把握蛋白质组学的研究范围及研究方向、前沿。
[教学重点与难点] 蛋白质氨基酸和多肽结构预测的方法
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]
§6.1蛋白质和多肽的氨基酸序列分析
N端序列分析
C端序列分析
§6.2生物质谱技术在蛋白质和多肽结构测定中的应用
MALDI-MS
ESI- MS
§6.3 x射线晶体衍射技术在蛋白质晶体结构测定中的应用
X射线晶体衍射的基本原理
蛋白质X射线晶体结构测定的基本过程
§6.4核磁共振波谱技术在蛋白质结构测定中的应用
NMR基本原理与应用
由NMR数据决定蛋白质结构的过程
§6.5 蛋白质组学
蛋白质组学的定义与历史
蛋白质组学的研究现状
蛋白质组学的前沿
第七章：蛋白质和多肽药物工程建议学时：4 [教学目的与要求] 了解多肽类以及蛋白类药物的分类与代表药物，学习具有代表性的多肽类和蛋白类
药物的结构性质与生产工艺，要求掌握胰岛素的结构、性质及其基本的生产工艺流
程。
[教学重点与难点] 胰岛素的结构、性质及其基本的生产工艺。
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]
§7.1 概述
多肽类药物与分类
蛋白类药物与分类
多肽及蛋白质类药物的生产方法
§7.2重要多肽类药物的制备
胸腺激素结构性质与生产工艺
促皮质素结构性质与生产工艺
降钙素结构性质与生产工艺
§7.3蛋白质类药物的制备
白蛋白结构性质与生产工艺
干扰素结构性质与生产工艺
胰岛素结构性质与生产工艺
生长素结构性质与生产工艺
撰稿人：宗工理审核人：王世立。