3.4蛋白质工程的原理和应用学历案2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学学历案围绕蛋白质工程的缘由、原理及应用展开，设置三个学习任务，通过自主阅读教材、探究多肽链序列推测、完成填空与选择题等支架，帮助学生达成学习目标。 特色在于以科学思维为核心，通过“氨基酸序列→mRNA→脱氧核苷酸序列”的探究活动培养分析建模能力，结合速效胰岛素等应用实例渗透社会责任，反馈评价题实时检测目标达成，体现学生自主探究与教师精准指导的结合。

枣庄一中2025-2026学年度第二学期高二生物学历案 时间： 【主题与课时】 人教版高中生物选择性必修3 第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用 【学习目标】 1.说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.概述蛋白质工程的基本原理。 3.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白质的过程。 【评价任务】 1.完成任务一。（指向目标1，检测目标1） 2.完成任务二。（指向目标2，检测目标2） 3.完成任务三。（指向目标3，检测目标3） 【学习过程】 任务一、蛋白质工程崛起的缘由 1. 自主阅读教材P93-94，思考并回答下列问题： ①基因工程的实质是什么？有什么不足之处？ ②天然蛋白质有什么不足？ 2.蛋白质工程的定义:以 作为基础，通过 ，来改造 ，以满足人类生产和生活的需求。 反馈与评价：（检测目标1） 1.下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是 (　　) A.蛋白质工程是在分子水平上通过改造或合成基因来完成的 B.蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程 C.蛋白质工程的途径是从预期蛋白质结构开始,进行氨基酸的增减或替换 D.蛋白质工程的最终目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质,以满足人类的需求 任务二、蛋白质工程的原理 1.蛋白质工程的目标:根据人们对蛋白质 的特定需求,对蛋白质的    进行设计改造。 【探究活动】某多肽链的一段氨基酸序列是： （1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。 氨基酸序列：…丙氨酸--色氨酸--赖氨酸--谷氨酸--苯丙氨酸… mRNA序列： 脱氧核苷酸 序列： （2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？ （3）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，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？ 2.蛋白质工程的流程：从预期的 出发→设计预期的 →推测应有的 →找到并改变相对应的 序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。 反馈与评价：（检测目标2） 水蛭素是一种蛋白质,可用于预防和治疗血栓,但在治疗过程中发现其抗凝血活性低。研究人员欲提高水蛭素抗凝血活性,正确的操作步骤是 (　　) ①确定影响活性的氨基酸序列 ②分析水蛭素的空间结构,找到影响其活性的结构域 ③推测需要替换的氨基酸序列 ④构建基因表达载体,使其在受体细胞中表达 ⑤PCR技术获得改造后的水蛭素基因 ⑥确定基因中的碱基序列 A.②①③⑤⑥④ B.②③⑥①⑤④ C.②①③⑥⑤④ D.①②③④⑤⑥ 任务三、蛋白质工程的应用 自主阅读教材95页相关内容,完成下列填空。 1、在医药工业方面的应用 （1） 速效胰岛素类似物:通过对 的改造实现了对相应氨基酸序列的改造,由此研发出速效胰岛素类似物产品。 （2） 干扰素:科学家将干扰素分子上的一个 变成 ,在-70 ℃的条件下,干扰素可以保存半年; （3） 单克隆抗体:将小鼠抗体上 的区域“嫁接”到人的抗体上,降低诱发免疫反应的强度。 2、其他工业方面:广泛用于 或开发新的工业用酶。如枯草杆菌蛋白酶。 3、农业方面:（1）改造某些 的酶,提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。 （2）改造 的结构,增强防治病虫害的效果。 4、存在的问题 蛋白质工程是一项难度很大的工程,主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的 ,而这种高级结构往往十分复杂。 反馈与评价：（检测目标3） 下列案例是通过实施蛋白质工程获得的是 (　　) A.在山羊乳腺生物反应器中表达出人α-抗胰蛋白酶 B.转基因除草剂玉米的培育 C.零下70 ℃可保存半年的干扰素的生产 D.含外源生长激素基因的“超级小鼠”的培育 【当堂达标】 1． T4溶菌酶（A0）在温度较高时易失去活性，科学家利用蛋白质工程技术，使T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸。在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键。获得了耐热性高的T4溶菌酶（A1）。下列叙述错误的是（       ） A． 检测A1活性时先将A1与底物混合。再置于高温环境 B．A0和A1空间结构的差异是影响热稳定性的原因之一 C．氨基酸替换和二硫键的形成需要通过改造基因实现 D．获得A1的过程需要进行转录和翻译 2. 糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有遗传型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遗传型糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后进行细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用的胰岛素制剂注射120 min后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素B链的28号和29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，速效胰岛素已通过临床试验。 (1)对遗传型糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因称为________，实验室中要先对该基因利用________技术进行扩增。将该基因导入正常细胞所用的方法是________。 (2)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为： 其中，流程A是________________，流程B是________________。 (3)与基因工程相比，蛋白质工程是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，通过基因________或基因________，对现有蛋白质进行________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活需要。 【教后反思】 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $