2021-2022学年高二人教版生物选修三备课参考：1.4蛋白质工程的崛起-.docx

教学建议1.建议接受“问题探究新问题再探究”的教学模式。本节内容是基因工程的延长和进展。由于蛋白质工程刚刚起步,学习内容较少。如何学得充实,又让同学悟出些终身学习的道理,建议接受“问题探究新问题再探究”的教学模式。新课一开头,可以带领同学回忆原有学问:要想让一种生物的性状在另一种生物中表达,在种内可以用常规杂交育种的方法实现,但要使有生殖隔离的种间生物实现基因沟通,就显得力不从心了。基因工程的诞生,为克服这一远缘杂交的障碍问题,带来了新的期望。于是取得了丰硕成果:大肠杆菌为人类生产出了胰岛素,牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物,烟草植物体内含有了某种药物蛋白至此,人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题消灭了,生物产生的自然蛋白质是在长期进化过程中形成的,它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。为了加深这一点的生疏,可调动同学从书中找实例(干扰素例子、工业用酶的例子)加以佐证。于是要对现有蛋白质进行改造,制造出目前从自然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开头了新一轮的探究,蛋白质工程应运而生了。2.建议加强与已有学问的联系,用逆向思维的方法解决新问题。同学在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有简单的空间结构等学问。中心法则告知我们遗传信息的流淌方向如下图所示。遗传信息的流淌方向这是学习新学问的基础。既然蛋白质的功能是由DNA打算的,那么要制造出新的蛋白质,就要改造DNA,所以蛋白质工程的原理应当是中心法则的逆推。结合课本中蛋白质工程流程图,可以较明确地说明这一点。3.建议以与基因工程比较的方式进行课堂小结。从操作场所、操作起点、操作对象、基本过程、目的、实质等几个方面对蛋白质工程和基因工程的异同进行扫描式梳理,既巩固了同学对蛋白质工程的理解,又促进了新旧学问间的融会贯穿。参考资料蛋白质工程争辩的核心内容1.结构分析蛋白质工程的核心内容之一就是收集大量的蛋白质分子结构的信息,以便建立结构与功能之间关系的数据库,为蛋白质结构与功能之间关系的理论争辩奠定基础。三维空间结构的测定是验证蛋白质设计的假设即证明是新结构转变了原有生物功能的必需手段。晶体学的技术在确定蛋白质结构方面有了很大进展,最明显的不足是需要分别出足够量的纯蛋白质(几毫克至几十毫克),制备出单晶体,然后再进行繁杂的数据收集、计算和分析。另外,蛋白质的晶体状态与自然状态也不尽相同,在分析的时候要考虑到这个问题。2.结构、功能的设计和猜测依据对自然蛋白质结构与功能分析建立起来的数据库里的数据,可以猜测肯定氨基酸序列的肽链的空间结构和生物功能;反之也可以依据特定的生物功能,设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构。通过基因重组等试验可以直接分析结构与功能之间的关系;也可以通过分子动力学、分子热力学等,分析计算蛋白质分子的立体结构和生物功能。这方面的工作尚在起步阶段。3.蛋白质改造的方法蛋白质的改造有多种方法。物理化学法:对蛋白质进行变性、复性处理,修饰蛋白质侧链官能团,分割肽链,转变表面电荷分布促进蛋白质形成肯定的立体结构等;生物化学法:使用蛋白酶选择性地分割蛋白质,利用转糖苷酶、酯酶、酰酶等去除或连接不同化学基团,利用转酰胺酶使蛋白质发生胶连等。以上方法只能对相同或相像的基团或化学键发生作用,缺乏特异性,不能针对特定的部位起作用。接受基因重组技术或人工合成DNA,不但可以改造蛋白质,而且可以实现从头合成全新的蛋白质。氨基酸序列是蛋白质的一级结构,它打算着蛋白质的空间结构和生物功能。而氨基酸序列是由合成蛋白质的基因的碱基序列打算的,转变基因的碱基序列就可以转变蛋白质的氨基酸序列,实现蛋白质的可调控生物合成。