蛋白质工程课程教学大纲
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。
1.4蛋白质工程 教师教案
。
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：
《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。
第14页/共24页
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。
第3页/共24页
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。
第4页/共24页
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
第15页/共24页
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。
第21页/共24页
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
蛋白质工程重点备课讲稿
蛋白质工程重点备课讲稿一、名词解释1、蛋白质工程（Protein Engineering）——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分子生物学的手段进行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，以满足人类对生产和生活的需求的工程技术。
2、结构模体（supersecondary structure，motif）——介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构,指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件（block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。
3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体。
4、蛋白质的折叠(protein folding)——从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。
5、分子伴侣（molecular chaperone）——一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。
6、晶胞(Unit cel l)——空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体），是晶体结构的最小单位。
7、核磁共振现象（nuclear magnetic resonance ，NMR）——指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting)，共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency, RF）的物理过程。
8、化学势（位）移（）——在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。
9、耦合常数（J）——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离。
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。
3.4蛋白质工程的原理和应用(教学设计)-高中生物人教版(2019)选择性必修三
3.4蛋白质工程的原理和应用教学设计高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3一、教学内容（一）教材章节本节课的内容来自人教版（2019）选择性必修3的第3.4节《蛋白质工程的原理和应用》。
（二）详细内容1. 蛋白质工程的定义、原理和应用。
2. 蛋白质工程的意义和前景。
3. 蛋白质工程在医学、农业和工业领域的应用实例。
二、教学目标1. 学生能够理解蛋白质工程的定义、原理和应用，能够阐述蛋白质工程的意义和前景。
示例：学生能够通过实例说明蛋白质工程在医学、农业和工业领域的应用，如通过基因工程生产人胰岛素、抗虫棉等。
2. 学生能够分析蛋白质工程对社会、经济和环境的影响，能够提出对蛋白质工程未来发展的看法。
示例：学生能够通过讨论分析蛋白质工程对社会、经济和环境的影响，如基因污染、生物安全等，并提出对蛋白质工程未来发展的看法，如加强监管、伦理道德等。
3. 学生能够运用蛋白质工程的原理和应用解决实际问题，如设计蛋白质药物、改良作物等。
示例：学生能够通过小组合作，运用蛋白质工程的原理和应用解决实际问题，如设计蛋白质药物、改良作物等，并提出自己的设计方案。
三、教学方法1. 讲授法：教师通过讲授，让学生了解蛋白质工程的定义、原理和应用。
2. 案例分析法：教师通过提供实例，让学生分析蛋白质工程在社会、经济和环境方面的影响。
3. 小组合作法：教师通过组织学生进行小组合作，让学生运用蛋白质工程的原理和应用解决实际问题。
四、教学评价1. 学生能够通过课堂提问、小组讨论等方式，展示对蛋白质工程的定义、原理和应用的理解。
2. 学生能够通过实例分析，展示对蛋白质工程在社会、经济和环境方面的影响的分析能力。
3. 学生能够通过小组合作，展示运用蛋白质工程的原理和应用解决实际问题的能力。
三、教学重难点（一）教学重点1. 蛋白质工程的定义和原理蛋白质工程是指通过分子生物学技术对蛋白质进行设计和改造，以满足特定的功能需求。
例如，通过基因工程生产人胰岛素，通过蛋白质工程设计具有特定功能的蛋白质药物等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《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。
重点内容包括蛋白质分子基础、分子设计、折叠、理化性质、结构解析与预测以及蛋白组学、生物信息学在蛋白质工程中的应用、蛋白质的分离纯化鉴定技术和现代生物技术在蛋白质工程中的应用。
难点蛋白的分子设计和结构解析。
五、实践环节
独立开课六、参考性教学时间安排
4 蛋白质分子设计
4 蛋白质的修饰和表达2
蛋白质的物理化学性质3 蛋白质结构解析 3 生物信息学在蛋白质工程中的应用
4 蛋白质的分离纯化与鉴定4 现代生物学技术在蛋白质工程中的应用4 蛋白质组学 蛋白质工程的应用3
七、考核方式 期末笔试
八、推荐教材和教学参考书
教材：
《蛋白质工程》（第二版），汪世华主编，科学出版社，2008. 普通高等教育十一五规划教材
大纲制订人：赵艮贵制订日期：2009-07-31。