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[第三课时] 基因工程的应用
复习基因工程的操作的基本程序和重要工具。 检查课前收集到的有关基因工程应用的实例。（以学生汇报形式展示各自收集到的资料） 通过资料、教学图片展示，引出课题。
1982年，帕尔蒂曼和布林斯坦等人构建了大鼠金属硫蛋白和人的生长激素融合基因，生产出生长速度比正常小鼠快一倍的超级小白鼠。此后，许多实验室用人、猪、羊和牛的生长激素基因生产转基因小鼠时，都获得了类似结果。1988年，西曼克等人用猪的生长激素和大鼠MT融合基因，生产出生长快、瘦肉率高和表现正常的转基因猪。
印发基因工程研究的现状资料（另见材料），引导学生阅读。 学习探究：
1．人类在基因工程领域取得了哪些成就呢？ 2．基因工程在环境保护过程中有何作用？ 通过学生汇报，讨论、分析、概括如下： 一、基因工程与医药卫生：
1．生产基因工程药品：胰岛素、干扰素等。 2．用于基因诊断与基因治疗：概念见课件。 二、基因工程与农业、食品工业： 1．农业上的应用：
（1） 培育高产、稳质和具有优良品质的农作物。
（2） 用基因工程的方法培养出具有各种抗逆性的作物新品种。 2．畜牧业上的应用：
（1）培育人们所需要的各种优良品质的转基因动物。 （2）利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达。 3．食品工业上的应用：为人类开辟新的食物来源。 三、基因工程与环境保护：
1． 环境监测：运动DNA分子杂交的方法进行检测。
特点：快速、灵敏、精确、高效。 2． 环境净化。
课堂小结：让学生交流对基因工程学习的体会，明确基因工程的前景和安全性。
课后记：本节课通过学生汇报、交流各自的材料收集，共同探讨知识的相关内容，课堂气氛
活跃，从争辩中获取相关知识要点。但有极个别的学生对资料的收集不够，仍需进一步引导。
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第二节 蛋白质工程的崛起
教学目标
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。 教学重点和难点 1.教学重点
（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？ （2）蛋白质工程的原理。
2.教学难点：蛋白质工程的原理。 教学方法：探究法、导读法、分析交流 具体做法：
1.建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
带领学生回忆原有知识：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办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，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，带来了新的希望。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。但一个新问题出现了，生物产生的天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。为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（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，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。
2.建议加强与已有知识的联系，用逆向思维的方法解决新问题。
既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要 制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质 工程的原理应该是中心法则的逆推。 教学课时：1课时 教学过程：
复习旧课，导出新课题： 学习探究：
1、基因工程的实质是什么？
2、基因工程的基本操作程序有哪些？
3、通过基因工程产生的蛋白质都是属于自然界的蛋白质，即各种生物经过漫长的进化过程中形成的。
随着人们生活的改变，自然界现在的蛋白质不一定能满足人 类生产和生活的需要，
那么，有什么办法可以获得人类所需的蛋白质呢？ 4、什么是蛋白质工程？
引导学生认真阅读课文中的材料，引出课题。 一、蛋白质工程的概念：
根据蛋白质工程的概念，关注两方面的内容： 1、蛋白质工程的基础：基因工程。
2、蛋白质工程的实质：按意愿产生人们所需要的蛋白质。 学习探究：
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1、对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过参基因的操作来实现呢？
2、蛋白质工程是怎样进行的呢？ 二、蛋白质工程的基本原理：
1、蛋白质工程的目标：按人们对蛋白质功能的特定要求，对蛋白质的结构进行分子改造和设计。
2、蛋白质合成的基本方法： 通过人工的方法，先确定所需蛋
白质的基本功能，再按逆向推出相关基因的基本组成，再进行转录和翻译得到所需蛋白质。
3、蛋白质工程的基本途径：
确定蛋白质功能→应有的蛋白质高级结构→应具备的折叠状态→推测氨基酸序列→找到或合成相应的碱基序列（基因）→改造的蛋白质
4、实施蛋白质工程的前提条件：了解蛋白质的结构和功能 三、蛋白质改造的方法：基因定点诱变技术、重组DNA技术 1、制造出自然界中不存在的全新蛋白质——大改
根据氨基酸性质和特点来改造，使之具有特定氨基酸序列、空间结构和预期功能。 2、在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构——中改 3、改造蛋白质分子中的几个氨基酸的残基——小改
通过基因工程的定点诱变技术，有目的改造，以改善蛋白质的性质和功能。
引导学生阅读课文材料，探讨蛋白质工程在人类生活中的实际应用及进展情况。最后经分析讨论，得出相关结论。 四、蛋白质质工程的应用：
1、提高蛋白质的热稳定性：主要是改造酶的结构，提高酶的热稳定性
主要用于工业化生产
（1）替换酶的部分氨基酸； （2）引入二硫键 2、改变蛋白质的活性
3、合成嵌合抗体，用于临床治疗 五、蛋白质工程的进展和前景：
课堂小结：蛋白质工程的基本原理 课后记：
本节内容少，且在已有知识的基础上较易掌握。关键在明确所需蛋白质的功能，找出相关的基因结构即可。
辅助材料：
蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。
在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是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。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课
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题。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。
下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β-干扰素专一活性和稳定性的例子。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。
在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。
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专题二 细胞工程 第一节 植物细胞工程
教学目标
1．知识方面：
（1） 细胞的全能性。
（2） 植物细胞工程的主要技术——植物组织培养和植物体细胞杂交。 2．态度观念方面：
（1） 通过介绍植物组织培养技术的发展史、植物体细胞杂交技术所取得的进展和尚未解
决的问题，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣，通过学习使学生达到用发展的眼光看问题、分析问题，勇于开拓、推陈出新。
（2） 在植物细胞工程两在技术的学习中，渗透科学态度、科学方法和科学精神的养成教
育，培养学生形成正确的的唯物主义世界观和人生观。
3．能力方面：
（1） 合理利用录像、软件等多媒体课件，培养学生的观察能力、分析应用能力和整合信
息的综合能力。
（2） 创设问题，在质疑、探究中培养学生独立思考、推理判断和创造性思维能力。 （3） 通过联系生产生活实际，培养学生理论联系实际的能力。 教学重点：
1．植物组织培养的原理和过程。 2．植物体细胞杂交的原理。 3．植物细胞工程应用的实例。 教学难点：植物体细胞杂交
教学方法：探究法、谈话法、讲授法相结合。 具体教学思路： 1．课前布置预习；
2．温故知新，复习细胞全能性理论。
3．充分利用学生已有知识，借助多媒体教学手段，提供更多的资料供学生阅读，让学生
探究知识的奥秘。
4．智能训练，实现知识的正向迁移。 教学课时：2课时 教学过程：
教师活动：课堂课件展示，提出问题，导入新课。
1．结合基因工程成果与展望的有关知识，简述“超级细菌”的培育过程。 2．如果将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合或将其内的细胞器移入第
四种假单孢杆菌体内，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？
学生活动：分析、讨论，归纳总结。（见课件） 学生预习中出现的问题（见课件） 一．细胞的全能性：
1． 概念： 2． 实例：
3． 形成原因：细胞内含有本物种的整套遗传物质。 二．植物组织培养：
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