《蛋白质工程的概念和原理》教案1
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。
高中生物苏教版高二选修3教学案：第一章_第三节_蛋白质工程
第三节蛋白质工程1.蛋白质工程是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因，以定向改造蛋白质，甚至创造出自然界不存在的蛋白质的技术。
2．蛋白质工程的关键技术是基因工程。
3．蛋白质工程的一般过程是：预期蛋白质功能→分子设计蛋白质→合成相应基因→基因指导新蛋白质合成。
4．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系。
5．根据蛋白质被改动部位的多少，可将蛋白质改造类型分为“大改”、“中改”和“小改”。
6．通过蛋白质工程，可获得热稳定性高的酶和新型药物。
对应学生用书P16蛋白质工程概述1．蛋白质工程的概念(1)手段：①通过物理化学和生物化学等技术了解蛋白质的结构和功能。
②借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因。
(2)目的：定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质。
(3)关键技术：基因工程。
蛋白质工程又称第二代基因工程。
2．蛋白质工程的一般过程先根据新蛋白质预期功能设计相关蛋白质结构，进而设计对应的氨基酸序列，在此基础上合成可产生新蛋白质的相关脱氧核苷酸序列(基因)，再利用基因工程技术合成新的蛋白质。
3．改造蛋白质的方式改造方式相关操作大改根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能中改改变蛋白质分子中某一个多肽片段或一个特定的结构小改通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某活性部位的一个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能1．对天然蛋白质进行改造，是通过直接对蛋白质分子进行操作来实现的吗？提示：不是，由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过改造基因来完成。
2．蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？提示：基因工程是按照中心法则进行的：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，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
3.4蛋白质工程的原理和应用教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3
教学设计课程基本信息学科高中生物年级高二学期秋季课题蛋白质工程的原理和应用教学目标1.说出蛋白质工程崛起的缘由；2.概述蛋白质工程的基本原理；3.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
教学内容教学重点：1.蛋白质工程的基本原理；2.依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
教学难点：1.蛋白质工程的基本原理；2.依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
教学过程一、教材分析本节内容分为三个部分。
首先阐述蛋白质工程崛起的缘由，教材在这部分引导学生分析了进行蛋白质工程研究的原因，并且通过实例说明了开展蛋白质工程研究的意义。
“蛋白质工程的基本原理”部分，需要学生结合在必修2课程中学过的中心法则知识，以及刚学过的基因工程知识来进行学习。
并进一步通过“思考·讨论”活动，让学生思考、分析，加深对原理的理解。
旁栏中的资料内容体现了蛋白质工程的发展除了需要基础理论的支撑，还需要多种技术的支持，其中不仅有生物技术，还有其他学科领域的技术，这可以让学生认识到多学科相互渗透、融合是现代科技发展的总趋势。
关于蛋白质工程的应用，教材首先创设了科学家改造胰岛素的情境来说明依据人类需要对蛋白质进行改造、获得目标蛋白的过程，并列举了蛋白质工程在工农业生产中应用的实例。
二、学情分析本节课是这个单元的最后一节，内容建立在重组DNA技术的基本工具、基因工程的基本操作程序、以及基因工程的应用的基础之上。
学生已经懂得如何利用重组DNA技术的基本工具，通过基因工程的基本操作程序生产所需蛋白质。
三、教学目标（1）运用结构与功能观等观点，结合中心法则有关知识，说明蛋白质工程的基本原理（生命观念）。
（2）基于蛋白质工程的实例，采用模型与建模、归纳与概括等方法，用文字图示或模型的形式表示蛋白质工程的基本思路（科学思维）。
（3）尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，运用逆向思维设计或改造某一蛋白质的设计流程（科学探究）。
教学设计3：蛋白质工程概述
《蛋白质工程概述》教学设计过程以赖氨酸含量很难提高。
如果我们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中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。
【知识归纳】一、蛋白质工程的概念与原理：【分析】1．概念：蛋白质工程是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因、以定向改造天然蛋白质，甚至创造出适合人类需求的新基因，然后使其表达出具有特定结构与功能的蛋白质。
基因工程是其中的关键技术，因此，蛋白质工程又被称为第二代基因工程。
2．蛋白质工程的基本原理：天然蛋白质合成的过程都是按照中心法则进行的：即基因→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；而蛋白质工程却与之相反，它的基本途径是：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）（如图所示）。
【讨论与探究】某多肽链的一段氨基酸序列为：……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……，请问：（1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基学列写出来。
进行操作，还是通过对基因的操作来实现？由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成。
学生活动1：阅读课本第25页，总结蛋白质工程的概念，并说明为什么蛋白质工程又被称为第二代基因工程？。
3.4蛋白质工程的原理和应用教案2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3
生物技术与工程 第3章 基因工程3.4蛋白质工程的原理和应用 教学设计一、教学目标的确定1、说出蛋白质工程崛起的缘由。
2、概述蛋白质工程的原理。
3、举例说明对现有蛋白质的编码基因进行改造，获得人类所需要的蛋白质的过程。
二、教学重难点1、教学重点（1）蛋白质工程的基本原理。
（2）依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造，生产目标蛋白的过程。
2、教学难点（1）蛋白质工程的基本原理。
（2）依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
三、教学设计思路通过“从社会中来”用细菌“画画”的情境激发学生的兴趣，让学生了解到，要想做到用细菌“画画”，需要对原有的绿色荧光蛋白进行设计和改造。
展示“人重组干扰素”药品的包装盒图片，解释之所以称作重组干扰素是由于天然干扰素很难体外保存，人类通过改变干扰素的某一氨基酸分子改变了干扰素的特性。
像这样对蛋白质分子进行设计和改造的操作属于蛋白质工程的范畴。
课件展示细菌“画画”，通过“人重组干扰素”的合成原理引入蛋白质工程这一概念创设情境新课导入 蛋白质工程的概念与解读 剖析蛋白质工程的概念蛋白质工程崛起的缘由 天然蛋白质不一定完全符合特定物种生存的需要蛋白质工程的基本原理中心法则逆序 蛋白质工程的应用医药工业、其他工业四、教学步骤1、新课导入课件展示细菌“画画”作品。
教师：画画很常见，但是用细菌创作色彩斑斓的“画”，很多学生可能是第一次见到。
这样的作品是通过什么方法完成的呢？学生：这些细菌能够发出荧光。
教师：最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，并导入到细菌体内，使细菌能够发出各种颜色的荧光。
这些荧光蛋白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领域有着重要的应用。
提问：在上一节课基因工程的应用的学习中，我们已经了解过“人重组干扰素”生产方法，课件展示“人重组干扰素”的药品包装盒图片。
重组干扰素与天然干扰素有什么不同，为什么要对其进行“重组”呢？学生：天然干扰素无法体外保存（预习得知）教师：科学家将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就使其在-70℃的条件下可以保存半年。
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。
《蛋白质工程概述》 学历案
《蛋白质工程概述》学历案一、什么是蛋白质工程蛋白质工程，听起来是不是有点高深莫测？其实啊，它并没有那么神秘。
简单来说，蛋白质工程就是一种通过改造蛋白质的结构和功能来满足我们特定需求的技术。
咱们都知道，蛋白质是生命活动的主要承担者，它们在生物体内起着各种各样至关重要的作用。
从催化化学反应的酶，到构成身体结构的肌肉纤维，再到负责免疫防御的抗体，都是蛋白质在发挥作用。
而蛋白质工程呢，就是基于我们对蛋白质的结构和功能的深入了解，运用各种现代生物技术手段，对现有的蛋白质进行有目的的改造和设计。
比如说，我们想要一种能够在极端高温环境下依然保持活性的酶，那么就可以通过蛋白质工程来对现有的酶进行改造，让它具备这种特性。
二、蛋白质工程的基本原理要搞清楚蛋白质工程是怎么运作的，就得先了解一些基本原理。
首先，蛋白质的结构决定了它的功能。
这就好比一把钥匙开一把锁，蛋白质的特定结构决定了它能与什么样的分子相互作用，从而执行特定的功能。
其次，我们可以通过改变蛋白质的氨基酸序列来改变它的结构，进而改变它的功能。
就好像重新排列积木的顺序，可以搭出不同的形状。
而且，我们还能利用基因工程的技术，对编码蛋白质的基因进行改造，从而实现对蛋白质的间接改造。
三、蛋白质工程的步骤那蛋白质工程具体是怎么操作的呢？一般来说，主要包括以下几个步骤：第一步，目标确定。
先明确我们想要得到什么样的蛋白质，是具有更高活性的酶，还是更稳定的抗体，或者是其他特定功能的蛋白质。
第二步，蛋白质结构分析。
这就需要借助各种先进的技术手段，比如 X 射线晶体学、核磁共振等，来弄清楚现有蛋白质的三维结构，了解其各个部分的作用。
第三步，设计改造方案。
根据结构分析的结果，设计出具体的改造方案，比如要替换哪些氨基酸，或者在什么位置插入、删除一些氨基酸。
第四步，基因改造。
按照设计好的方案，对编码蛋白质的基因进行改造。
第五步，表达和检测。
将改造后的基因导入合适的宿主细胞，让其表达出改造后的蛋白质，然后对其性能进行检测，看看是否达到了预期的效果。
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
- 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)。
课后：
四、布置课后作业。
学生自我小结。
板书设计
§1.3蛋白质工程
1.蛋白质工程的基本原理
2.对蛋白质分子的小改
3.蛋白质工程的应用
教学札记
三、其他补充教学资料(各位教师根据各班教学特点选择补充资料，可另附纸)
13.什么叫做蛋白质组学？它包括哪些步骤？
14.蛋白质芯片上什么？它有什么作用？
学生在课前通过阅读课本，查找资料一一解决预习提纲提供的问题。
课中：
二、根据学生预习的情况，研习教材。
1.首先利用多种方式帮助学生复习有关蛋白质的知识，如基因控制蛋白质合成的过程、蛋白质的一般结构和空间结构、蛋白质结构多样性和功能的关系等，使学生将基础知识顺利引入蛋白质工程的学习中。
《蛋白质工程的概念和原理》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.简述蛋白质工程的基本原理。
3.举例说出蛋白质工程的应用和发展。
2、过程与方法：
1.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
3、情感态度价值观：
1.关注蛋白质工程的进展。
教学重点：
1.简述蛋白质工程的基本原理。
2.举例说出蛋白质工程的应用和发展。
教学难点：
1.简述蛋白质工程的概念和原理。
2.鼠–人嵌合抗体。
教学方法：
讲述、引导、启发、讨论、探究
教具使用：
多媒体课件
共案部分
个案部分
教学过程
教师主导活动
学生主体活动
课前：
一、在课前发给学生预习提纲，以问题的形式呈现教学内容。
1.蛋白质工程的概念是什么？
2.为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？
3.蛋白质工程的基本原理是什么？
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。
A细胞水平BDNA分子水平C核酸水平D蛋白质水平
2.蛋白质工程又称为第二代基因工程。下列所列举的酶，在蛋白质工程操作中被使用而在基因工程操作中没有被使用的是( )
A限制性内切酶BDNA连接酶
CDNA多聚酶DDNA解旋酶
3.蛋白质工程的核心技术是( )
A基因工程B基因的定点诱变C蛋白质的结构预测与设计D蛋白质的纯化
学生分析：蛋白质工程的主要目的不是创造生物遗传新性状和具有新性状的生物体，而是创造具有符合人类需要的、具有特定结构和功能的蛋白质。
学生自学图1-16“蛋白质的定点诱变过程”。在自学的过程中发现问题、思考问题、解决问题。
学生认真观看动画演示。
学生根据酶的理化特性和抗体的功能，分析讨论对蛋白质的改造。
学生在老师的指导下观察鼠—人嵌合抗体的形成过程。
4.蛋白质工程操作程序的基本思路是( )
ADNA→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
CmRNA→蛋白质→折叠产生功能
DmRNA→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。
4.实施蛋白质工程的前提条件是什么？
5.如何测定蛋白质的三维空间结构和构想？
6.在基因水平上如何实施对蛋白质的改造？
7.什么叫做“大改”“中改”“小改”？
8.改变蛋白质结构的核心技术是什么？
9.蛋白质工程的目的是什么？
10.蛋白质工程中改造酶结构的目的是什么？
11.在提高酶的稳定性时是如何操作的？
12.蛋白质工程在生物制药方面也有广泛的应用，可以通过改造什么来提高对肿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( )