2017人教版高中生物選修三1.4《蛋白質(zhì)工程的崛起》word教案

1、【優(yōu)化設(shè)計(jì)】【優(yōu)化設(shè)計(jì)】2015201620152016學(xué)年高中生物學(xué)年高中生物1.41.4蛋白質(zhì)工程的崛起教案蛋白質(zhì)工程的崛起教案新人教版選修新人教版選修3教學(xué)建議教學(xué)建議1.建議采用“問(wèn)題—探究—新問(wèn)題—再探究”的教學(xué)模式。本節(jié)內(nèi)容是基因工程的延伸和發(fā)展。由于蛋白質(zhì)工程剛剛起步學(xué)習(xí)內(nèi)容較少。如何學(xué)得充實(shí)又讓學(xué)生悟出些終身學(xué)習(xí)的道理建議采用“問(wèn)題—探究—新問(wèn)題—再探究”的教學(xué)模式。新課一開(kāi)始可以帶領(lǐng)學(xué)生回憶原有知識(shí):要想讓一種生物的性

2、狀在另一種生物中表達(dá)在種內(nèi)可以用常規(guī)雜交育種的辦法實(shí)現(xiàn)但要使有生殖隔離的種間生物實(shí)現(xiàn)基因交流就顯得力不從心了。基因工程的誕生為克服這一遠(yuǎn)緣雜交的障礙問(wèn)題帶來(lái)了新的希望。于是取得了豐碩成果:大腸桿菌為人類(lèi)生產(chǎn)出了胰島素牛的乳腺生物反應(yīng)器為人類(lèi)制造出了蛋白質(zhì)類(lèi)藥物煙草植物體內(nèi)含有了某種藥物蛋白……至此人們也只是實(shí)現(xiàn)了世界上現(xiàn)有基因在轉(zhuǎn)基因生物中的表達(dá)。但一個(gè)新問(wèn)題出現(xiàn)了生物產(chǎn)生的天然蛋白質(zhì)是在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的它的結(jié)構(gòu)、性能不能完全滿(mǎn)足人

3、類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要。為了加深這一點(diǎn)的認(rèn)識(shí)可調(diào)動(dòng)學(xué)生從書(shū)中找實(shí)例(干擾素例子、工業(yè)用酶的例子)加以佐證。于是要對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造制造出目前從天然蛋白質(zhì)中找不到的蛋白質(zhì)。這樣人們又開(kāi)始了新一輪的探索蛋白質(zhì)工程應(yīng)運(yùn)而生了。2.建議加強(qiáng)與已有知識(shí)的聯(lián)系用逆向思維的方法解決新問(wèn)題。學(xué)生在必修課中已學(xué)習(xí)過(guò)中心法則及蛋白質(zhì)具有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)等知識(shí)。中心法則告訴我們遺傳信息的流動(dòng)方向如下圖所示。遺傳信息的流動(dòng)方向這是學(xué)習(xí)新知識(shí)的基礎(chǔ)。既然蛋白質(zhì)的功能

4、是由DNA決定的那么要制造出新的蛋白質(zhì)就要改造DNA所以蛋白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心法則的逆推。結(jié)合課本中蛋白質(zhì)工程流程圖可以較明確地說(shuō)明這一點(diǎn)。3.建議以與基因工程比較的方式進(jìn)行課堂小結(jié)。從操作場(chǎng)所、操作起點(diǎn)、操作對(duì)象、基本過(guò)程、目的、實(shí)質(zhì)等幾個(gè)方面對(duì)蛋白質(zhì)工程和基因工程的異同進(jìn)行掃描式梳理既鞏固了學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)工程的理解又促進(jìn)了新舊知識(shí)間的融會(huì)貫通。參考資料參考資料蛋白質(zhì)工程研究的核心內(nèi)容1.結(jié)構(gòu)分析蛋白質(zhì)工程的核心內(nèi)容之一就是收集大量

5、的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的信息以便建立結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的理論研究奠定基礎(chǔ)。三維空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定是驗(yàn)證蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的假設(shè)即證明是新結(jié)構(gòu)改變了原有生物功能的必需手段。晶體學(xué)的技術(shù)在確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面有了很大發(fā)展最明顯的不足是需要分離出足夠量的純蛋白質(zhì)(幾毫克至幾十毫克)制備出單晶體然后再進(jìn)行繁雜的數(shù)據(jù)收集、計(jì)算和分析。另外蛋白質(zhì)的晶體狀態(tài)與自然狀態(tài)也不盡相同在分析的時(shí)候要考慮到這個(gè)問(wèn)題。2.結(jié)構(gòu)、功能的設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)根據(jù)

6、對(duì)天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能分析建立起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)可以預(yù)測(cè)一定氨基酸序列的肽鏈的空間結(jié)構(gòu)和生物功能反之也可以根據(jù)特定的生物功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)。通過(guò)基因重組等實(shí)驗(yàn)可以直接分析結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系也可以通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)、分子熱力學(xué)等分析計(jì)算蛋白質(zhì)分子的立體結(jié)構(gòu)和生物功能。這方面的工作尚在起步階段。3.蛋白質(zhì)改造的方法蛋白質(zhì)的改造有多種方法。物理化學(xué)法:對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行變性、復(fù)性處理修飾蛋白質(zhì)側(cè)鏈官能團(tuán)分割肽鏈改變表面電荷分布促進(jìn)

7、蛋白質(zhì)形成一定的立體結(jié)構(gòu)等生物化學(xué)法:使用蛋白酶選擇性地分割蛋白質(zhì)利用轉(zhuǎn)糖苷酶、酯酶、酰酶等去除或連接不同化學(xué)基團(tuán)利用轉(zhuǎn)酰胺酶使蛋白質(zhì)發(fā)生膠連等。以上方法只能對(duì)相同或相似的基團(tuán)或化學(xué)鍵發(fā)生作用缺乏特異性不能針對(duì)特定的部位起作用。采用基因重組技術(shù)或人工合成DNA不但可以改造蛋白質(zhì)而且可以實(shí)現(xiàn)從頭合成全新的蛋白質(zhì)。氨基酸序列是蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)它決定著蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和生物功能。而氨基酸序列是由合成蛋白質(zhì)的基因的堿基序列決定的改變基因的堿基序