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视频标签：蛋白质工程
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视频课题：人教版高中生物选修三现代生物科技专题专题1.4蛋白质工程的崛起-陕西省 - 西安
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《蛋白质工程的崛起》教学设计与反思
一、教材分析和学情分析
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，与也基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关。蛋白质工程的目前的现状：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的还很不够。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。
学生在必修一的学习中对蛋白质的结构和功能有了一定了解，必修二学习了基因指导蛋白质的合成，初步认识了基因工程，进入选修三又系统的对基因工程进行了学习。在已有的学习基础上学生很容易理解蛋白质工程崛起的缘由和目的，也很容易理解通过改造指导蛋白质合成的基因就可以实现对蛋白质结构的改变进而实现它的预期功能。本节课的重点就放在了让学生参与体验蛋白质工程的设计和实现过程，一个工程往往起源于一个实际问题，而在解决问题的过程中可能又会不断的产生新问题，我们对这些问题逐个攻破最终完成一个复杂的工程。
二、 教学目标：
1、通过观看视频、教师讲授和模拟实验，了解蛋白质工程崛起的缘由，理解蛋白质的功能是由其结构决定的。
2、利用蛋白质结构决定功能的原理，设计对蛋白质结构改造的方案。
3、结合自己的设计思路，以及学生表演，对蛋白质改造的方案进行讨论、评价、修正，归纳蛋白质工程的思路、方法和原理。
4、了解蛋白质结构的查找方法和基因改造的思路和技术。 5、认识到科学发现往往是一个反复探究和验证的过程。
三、 教学重难点以及突破方法：
1、理解蛋白质的功能由其结构决定，并利用原理设计蛋白质的改造方案。
播放“蛋白质四级结构”的视频，并配音讲解，让学生了解蛋白质的的结构包括一节结构和高级/空间结构（二级、三级、四级结构），再通过教师的分析和讲解，认识到蛋白质具有正确的一级结构和空间结构是其能够正常行使功能的必要条件。
通过教师讲解和模拟实验，理解蛋白质的结构和功能之间的关系是有一定规律的，我们对这种关系了解的越多，对蛋白质的改造工作才能有的放矢，避免盲目。 2、对蛋白质改造方案进行评价、修正，归纳蛋白质功能的思路、方法和原理。
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首先让学生设计蛋白质结构的改造方案，然后安排两个学生表演。表演1：“通过直接改造干扰素的结构使其保存时间延长”，表演2：“新闻事件：学术造假案”。学生对这例关于蛋白质结构改造的“学术造假案”进行评价后，通过思考与讨论提出正确的改造思路和方法。
四、教学方法
采用“问题——探究——新问题——再探究——新问题——再探究 ”的教学模式。
五、教学过程
教学 环节 教师活动
学生活动 教学意图
导入
解释工程和蛋白质工程，说明蛋白质工程崛起的缘由。
简单介绍这节课要改造的蛋白质——干扰素。
ppt：传统生产干扰素的方法和利用转基因烟草生产人的干扰素。
了解蛋白质工程崛起的缘由。
明确这节课的主题：以改造干扰素为例学习蛋白质工程。
蛋白质工程的基本原理
转基因人干扰素解决了干扰素产量低的问题。
新问题：天然干扰素在体外很难保存。
问：蛋白质功能由什么决定？
播放视频：蛋白质的四级结构。
简单讲解蛋白质的结构规律及其与功能之间的关系。
问：要对人干扰素进行改造，使其体外保存时间延长，该采取什么方案？
问：要对干扰素的结构进行改造，我们首先就要知道干扰素的结构。
据了解，目前邓博士的团队正在进行干扰素的改造工作，让我们一起来了解一下。
ppt：展示新闻“长乐坊大学博士身份系伪造，且涉嫌学术造假”。
答：蛋白质功能由结构决定。 观看视频。 答：改造干扰素的结构。 一名学生演示利用NCBI和SIWSS-MODEL网站查找干扰素的一级结构和高级结构。 学生表演1：两名学生扮演“博士”和“助手”。博士负责对干扰素结构进行改造，助手负责对改造后的干扰素的效果进行试验检验。 学生表演2：两名学生扮演“新闻主播”和“博士”对这则新闻进行讨论。
突破难点，理解改造蛋白质是建立在对蛋白质的
结构规律和功能之间的关系了解的基础之上，为之后的蛋白质改造工作扫清障碍。 了解查找蛋白质结构的方法。
了解蛋白质改造的思路，明确改造是否成功必须要经过实验的验证。
激发学习兴趣。 攻破常见思维误区。
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问：这例学术造假案中，干扰素改造的实验思路是真是假？实施改造的方法和技术是真是假？
问：直接对干扰素的结构进行改造目前存在技术上的障碍，那么该如何实现对干扰素结构的改造呢？
问：怎么改造干扰素基因？如何避免工作的盲目性？
讲授基因改造常用的技术手段，并结合实例进行分析。
新问题：成功获得新的干扰素基因后，如何实现干扰素的大量生产？
ppt展示提示内容，要求学生总结成功改造干扰素的流程。
总结蛋白质工程的概念。
问：蛋白质工程和基因工程的本质区别是什么？
学生评价。
答：改造干扰素基因的结构实现对干扰素的改造。
同桌讨论，说出实现干扰素改造的方案。
思考后回答。 小组活动：根据老师的提示总结成功改造干扰素的流程，讨论后展示小组成果。 在老师的提示下概括出蛋白质工程的概念。 思考后回答。 引发深入思考。
引导学生客观评价新闻事件。
明确实现蛋白质改造的途径。
突破难点，应用蛋白质功能与结构的关系，解决蛋白质改造中的观点问题。
了解基因改造常用方法是基因修饰和基因合成。
明确蛋白质结构改造
成功不等于生产和应用，要投入生产和应用还要解决实际问题。 理清蛋白质工程的整个流程：目的→思路→关键操作→进入生产。
高度概括。
明确两大工程的区别
和联系。 蛋白质工程的
进展、
前景、
问题
介绍蛋白质工程的实例：胰岛素的改造历程。
蛋白质工程存在的问题：人们对许多蛋白质的高级结构的了解还很不够。
进一步明确蛋白质结构的改造既可以是针对其一级结构的改造，也可以是针对其高级结构的改造，最终实现蛋白质理化和生物学特征改变，生产出更适合人体生理需要的蛋白质。
知道开展蛋白质工程的困难之处。
课堂 练习
1、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是
A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构 C．肽链结构 D．基因结构 2、将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞，可以提高玉米中的赖氨酸含量；更换赖氨酸形成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，使两种酶的活性提高，也可以提高玉米中的赖氨酸含量。以上两种技术分别属于 A.基因工程、基因工程 B.蛋白质工程、蛋白质工程 C.基因工程、蛋白质工程 D.蛋白质工程、基因工程 3、判断正误
（1）基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不需对基因进行操作（ ） （2）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）操作（ ）
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（3）蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子（ ） （4）蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构（ ） （5）蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发，设计出相应的基因，并借助基因工程实现（ ）
课后 作业
1、梳理基因工程和蛋白质工程的区别与联系。 2、查阅“蛋白质组计划”，了解这项工作的主要内容和进展。 3、梳理蛋白质工程成功的案例及原理。
说明：作业1每个同学都要完成。作业2和3以小组为单位，二者选一完成，小组汇总后形成可展示成果。
板书
1.4 蛋白质工程的崛起
一、崛起原因： 二、基本原理
操作核心 基因修饰 基因合成 前提：了解蛋白质结构规律 及其与功能的关系
目的：改造蛋白质结构，实现
蛋白质预期功能
三、进展、前景、问题
六、教学反思
（一）教学目标的达成
从课堂组织和学生表现情况来看，教学目标的达成是令人满意的。学生通过听讲、观看视屏、观看学生表演、设计实验方案、讨论和评价实验方案，最后修正实验方案，并归纳整理蛋白质功能的基本原理和实现途径。
整个课堂学生全体参与，学生活动充分，学生学习情绪高涨、兴趣浓厚，学生在不断解决新问题的思维活动中领悟了科学家的科学思维和方法，同时逻辑思维的严密性和语言表达能力也得以训练。 （二）成功之处
1、采用“问题——探究——新问题——再探究——新问题——再探究 ”的教学模式，教学环节层层递进，思路清晰。重点和难点通过巧妙的设计来突破，课堂教学很好的实施和完成了教学设计和预定目标。
2、学生表演是这节课的亮点之一，目标是突破重难点——蛋白质结构改造的思路。
设计蛋白质改造方案。 表演1：一个存在技术问题的蛋白质改造实验。 表演2：新闻事件——评论“学术造假案”。 修正蛋白质改造方案。
在这一连串有趣的活动中，学生明确了蛋白质改造的一般途径。参与表演的学生准备充分、语言清晰、表演到位。
蛋白质工程
（新）基因 ↑↓
（新）mRNA
↑↓ （新）蛋白质 细 胞
基因工程
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
