【课件】蛋白质工程的原理和应用 2023-2024学年高二生物同步教学说课课件（人教版2019选择性必修3）

第3章基因工程3.4

蛋白质工程的原理和应用010204050306CONTENTS教学设计思路点击此处添加正文教学目标点击此处添加正文教学重难点点击此处添加正文教学过程点击此处添加正文教学反思点击此处添加正文目录教材分析点击此处添加正文本章教材分析说教材说学情说目标说重难点说过程3.4

蛋白质工程的原理和应用说教与学

与本节内容对应的课程标准的“内容要求”是：概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质；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。

结合教材内容，确定本节的教学目标如下。本节教材分析说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学教学目标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。重点难点说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学（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。（1）蛋白质工程的基本原理。（2）依据人类需要对原有蛋自质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学教学设计思路导入

蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程的原理蛋白质工程的应用分析用细菌“画画”的实例，思考如何对天然的蛋自质分子进行改造。分析改造玉米中的天冬氨酸激酶、二氢吡啶二羧酸合成酶和改造干扰素分子的实例，了解开展蛋自质工程研究的原因。了解其他蛋白质工程应用的实例以及蛋白质工程的发展现状。分析蛋白质工程的操作对象。在讨论改造天然胰岛素分子思路的基础上，归纳蛋白质工程的基本思路，概括蛋白质工程的概念。了解与蛋白质工程相关的技术一．复习旧知，引入新知创设情境说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。

①基础：___________________________________

②操作：___________________________________

③操作对象：_______________________________

④目的：______________________________________________________________________

⑤地位：___________________________________

⑥理论和技术：_____________________________蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系改造或合成基因改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程基因分子生物学、晶体学和计算机技术一.蛋白质工程1.蛋白质工程定义2.蛋白质工程崛起的缘由基因工程的缺陷原则上只能产生自然界已存在的蛋白质(天然蛋白)天然蛋白的缺陷有时不完全符合人类生产和生活需要蛋白质工程的作用对天然蛋白进行改造，产生更符合人类需要的蛋白质一.蛋白质工程赖氨酸合成调控达到一定浓度两种酶的活性352位的苏氨酸变成异亮氨酸二氢吡啶二羧酸合成酶天冬氨酸激酶+104位的天冬酰胺变成异亮氨酸赖氨酸含量抑制提高提高限制提高2.蛋白质工程崛起的缘由一.蛋白质工程蛋白质（三维结构）预期功能生物功能翻译折叠行使转录设计推测改造或合成mRNA目的基因根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。（1）目标蛋白质工程的基本思路3.蛋白质工程的基本原理一.蛋白质工程预期的蛋白质功能→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）蛋白质三维结构预期功能生物功能氨基酸序列多肽链分子设计折叠基因DNADNA合成翻译mRNA转录速效胰岛素B链中28号与29号氨基酸对换速效胰岛素两条多肽链氨基酸序列速效胰岛素基因转录速效胰岛素mRNA翻译折叠①基础：蛋白质分子的

及其与

的关系。结构规律生物功能②手段：通过

或

，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。基因修饰基因合成3.蛋白质工程的基本原理一.蛋白质工程通过改造或合成基因，定向改造现有蛋白质，或制造新的蛋白质。（2）实质生产出自然界没有的蛋白质。（3）结果4.蛋白质工程的类型大隐隐于朝中隐隐于市小隐隐于野一.蛋白质工程以据氨基酸的性质和特点，制造全新蛋白质改变蛋白质分子中某一个多肽链片段或一个特定的结构利用基因工程中的定点诱变技术，改造蛋白质分子某活性部位的一个或几个氨基酸残基大改：中改：小改：（1）对蛋白质的结构进行设计和改造，最终是通过改造基因来实现的。（2）改造基因的方法：定点突（诱）变、基因融合和基因拼接。一.蛋白质工程5.根据基因工程的原理进行蛋白质的设计和改造提高蛋白质的热稳定性改变蛋白质的活性，延长作用时间提高蛋白质的效能合成嵌合抗体一.蛋白质工程6.蛋白质工程的应用项目蛋白质工程基因工程操作对象操作起点操作水平操作流程结果实质联系基因基因DNA分子水平DNA分子水平预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到并改变对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新基因→获得所需要的蛋白质目的基因的筛选与获取→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定可生产自然界没有的蛋白质可生产自然界已有的蛋白质通过改造或合成基因来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程；②蛋白质工程离不开基因工程，其包含基因工程基本操作；预期蛋白质功能目的基因

蛋白质工程与基因工程的比较小结：如何判断一个操作是基因工程还是蛋白质工程是否合成新的基因蛋白质工程是否对原有基因进行改造是否是否蛋白质工程基因工程看蛋白质看基因是否为天然蛋白质是否蛋白质工程基因工程【课堂小结】巩固练习03说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学四．巩固练习本节课的主要特点如下。1.找到新旧知识的联系点，实现知识迁移本节课的导入环节通过让学生分析用细菌“画画”的实例，让他们认识到获得这个作品既要用到已学过的基因工程技术，还要用到将要学习的新技术，继而建立起基因工程与蛋白质工程的联系。在认识蛋白质工程的操作对象时，学生需要结合学过的基因的遗传特性、基因的表达等相关知识来进行分析，在这个过程中，他们将感受到“新知不新”，并学会用“旧知”去同化“新知”。反思2