3.3蛋白質(zhì)工程講義高二下學期生物選擇性必修3

3.3蛋白質(zhì)工程知識鞏固一、蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸1．概念：指以蛋白質(zhì)分子的結構規(guī)律及其與的關系為基礎，對編碼該蛋白的基因進行有目的的設計改造，以或制造。2．過程3．結果：生產(chǎn)出符合人們生產(chǎn)和生活需要的、自然界中不存在的蛋白質(zhì)。4．蛋白質(zhì)工程首先要獲取基因和蛋白質(zhì)的結構數(shù)據(jù)（1）GenBank是目前全球最為著名的生物大分子數(shù)據(jù)庫。（2）GenPept是由GenBank中的核酸序列翻譯而得到的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫。（3）Entrez數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)是一個將核酸、蛋白質(zhì)序列和基因圖譜、蛋白質(zhì)結構數(shù)據(jù)庫整合在一起的綜合數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)。5．通過基因改造生產(chǎn)目標蛋白質(zhì)（1）大面積的定向突變：一般采用基因全合成的方法。（2）含有單一或少數(shù)幾個突變位點的定向突變①方法：引物定點引入法。②實質(zhì)：是一種寡聚核苷酸介導的定點誘變，能在克隆基因內(nèi)直接產(chǎn)生各種點突變和區(qū)域突變，從而有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的一個或幾個氨基酸殘基，最終達到改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能的目的。（3）非定點誘變技術特點：目的性和針對性不強，突變位點多，有時會產(chǎn)生意想不到的改造效果。二、蛋白質(zhì)工程的設計思路與應用1．提高蛋白質(zhì)（酶）的穩(wěn)定性（1）引入能顯著提高蛋白質(zhì)（酶）的穩(wěn)定性。（2）可提高蛋白質(zhì)（酶）的穩(wěn)定性。2．改善酶的催化活性（1）轉換氨基酸殘基是改善酶催化活性的一種主要思路。（2）刪除末端部分氨基酸序列或某些肽段等也可以改善某些酶的催化活性。3．消除酶的被抑制特性：轉換氨基酸殘基可以消除酶的被抑制特性。隨堂速測1.下列有關蛋白質(zhì)工程的敘述,錯誤的是（）A.蛋白工程可以改造蛋白酶的高級結構,提高酶的活性B.蛋白質(zhì)工程可以改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白質(zhì)C.蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸,不需要對基因進行操作D.蛋白質(zhì)工程進行中難度最大的操作是設計蛋白質(zhì)的結構2.蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，又稱為第二代基因工程。下列關于基因工程和蛋白質(zhì)工程的敘述正確的是（）A.基因工程需用到工具酶，而蛋白質(zhì)工程無需用到工具酶B.基因工程用的是現(xiàn)有基因，而蛋白質(zhì)工程用的是新基因C.蛋白質(zhì)工程的操作過程中，需要先合成mRNA，后合成基因D.蛋白質(zhì)工程的實施，充分體現(xiàn)了功能決定結構的科學思想3.如圖表示蛋白質(zhì)工程的基本思路，下列敘述錯誤的是（）A.蛋白質(zhì)工程的直接操作對象是蛋白質(zhì)，基因工程的直接操作對象是DNAB.蛋白質(zhì)工程又稱第二代基因工程，通過①②過程傳遞遺傳信息C.通過⑤過程推測出的基因結構不含啟動子和終止子序列D.可利用抗原一抗體雜交技術檢測細胞中是否合成物質(zhì)a4.下列關于蛋白質(zhì)工程的說法，錯誤的是（）A.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不曾存在的新型蛋白質(zhì)分子B.蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程C.蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結構，使之更加符合人類需要D.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結構5.最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白是綠色熒光蛋白，科學家通過一定的技術手段獲得了黃色熒光蛋白。下列有關研究思路不正確的是（）A.需要設計發(fā)出黃色熒光的蛋白質(zhì)的三維結構B.需要推測出發(fā)出黃色熒光蛋白的氨基酸序列C.需要根據(jù)其氨基酸序列合成出相應的mRNAD.需要根據(jù)推測的氨基酸序列合成相應的DNA6.水蛭素可用于預防和治療血栓。研究人員發(fā)現(xiàn)，將水蛭素第47位的天冬酰胺替換為賴氨酸，其抗凝血活性顯著提高，可通過奶牛乳腺生物反應器批量生產(chǎn)活性高的水蛭素。下列說法正確的是（）A.對水蛭素的改造直接操作對象為水蛭素基因所以屬于基因工程的范疇B.改造好的水蛭素基因可以直接用顯微注射法導入奶牛的受精卵細胞中C.水蛭素基因及其mRNA只能從轉基因奶牛的乳腺細胞中提取并檢測D.轉基因奶牛的乳汁中是否有水蛭素可用抗原一抗體雜交技術進行鑒定7.蛋白質(zhì)工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥業(yè)及其他工業(yè)中有很大的應用價值，下列不屬于蛋白質(zhì)工程應用的是（）A.對編碼T4溶菌酶基因進行改造可提高T4溶菌酶的耐熱性B.將腸乳糖酶基因導入奶牛中大大降低牛奶中乳糖的含量C.用賴氨酸替換水蛭素第47位的天冬酰胺以提高它的抗凝血活性D.通過改造微生物蛋白質(zhì)的結構來提高其防治病蟲害的效果8.某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應器的研究思路，制備一種膀胱生物反應器來獲得W蛋白質(zhì)，基本過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）步驟①要用到____________酶，重組表達載體包括（答出3個）等結構。在進行步驟④之前，需對代孕母體進行____________處理，往往選擇發(fā)育至____________時期的胚胎進行移植。（2）相比乳腺生物反應器，膀胱生物反應器的優(yōu)勢主要在于____________（答出2點）。（3）圖中涉及的生物技術主要包括____________（答出2項）。答案以及解析知識鞏固生物功能改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì)二硫鍵轉換氨基酸殘基隨堂速測1.答案：C解析：A、蛋白質(zhì)工程可以改造酶的結構,提高酶的熱穩(wěn)定性,A正確;B、通過蛋白質(zhì)工程可以對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,或制造出新的蛋白質(zhì),B正確;C、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎,通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),故蛋白質(zhì)工程需要對基因進行操作,C錯誤;D、蛋白質(zhì)的結構比較復雜,蛋白質(zhì)工程進行中難度最大的操作是設計蛋白質(zhì)的結構,D正確。故選:C。2.答案：B解析：蛋白質(zhì)工程是第二代基因工程，過程中需對現(xiàn)有基因進行改造或合成新的基因，構建基因表達載體時，需用到限制酶和DNA連接酶，A項錯誤、B項正確；蛋白質(zhì)工程的操作過程中，只需要推導出mRNA的堿基序列即可，無需合成，C項錯誤；蛋白質(zhì)工程的實施，充分體現(xiàn)了結構決定功能的科學思想，D項錯誤。3.答案：A解析：蛋白質(zhì)工程和基因工程的直接操作對象均是DNA，A項錯誤；蛋白質(zhì)工程又稱第二代基因工程，通過①②過程傳遞遺傳信息，B項正確；通過⑤過程推測出的基因結構不含啟動子和終止子序列，C項正確；可利用抗原一抗體雜交技術檢測細胞中是否合成物質(zhì)a.D項正確。4.答案：D解析：D、蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對基因直接進行操作，定向改變分子的結構，D錯誤5.答案：C解析：A、對綠色熒光蛋白進行改造獲得黃色熒光蛋白的過程需要利用蛋白質(zhì)工程，蛋白質(zhì)工程首先要從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設計黃色熒光蛋白的三維結構，A正確；B、根據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預期蛋白質(zhì)功能→設計預期的蛋白質(zhì)結構→推測應有氨基酸序列→找到對應的脫氧核苷酸序列（基因），故設計得到黃色熒光蛋白的三維結構之后，進一步推測其應有的氨基酸序列，B正確；C、推測出黃色熒光蛋白應有的氨基酸序列之后，應對綠色熒光蛋白的脫氧核苷酸序列進行改造或合成相應的DNA（基因），不需要合成相應的mRNA，C錯誤；D、根據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預期蛋白質(zhì)功能→設計預期的蛋白質(zhì)結構→推測應有氨基酸序列→找到對應的脫氧核苷酸序列（基因），故推測出黃色熒光蛋白應有的氨基酸序列之后，需要根據(jù)其氨基酸序列合成相應DNA，D正確。6.答案：D解析：A、對水蛭素的改造是通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，屬于蛋白質(zhì)工程的范疇，A錯誤；B、改造好的水蛭素基因需要構建基因表達載體，再用顯微注射法導入奶牛的受精卵細胞中，B錯誤；C、轉基因奶牛的所有細胞中都含有水蛭素基因，只是在乳腺細胞中進行選擇性表達，C錯誤；D、結合抗原與抗體特異性結合的特性，轉基因奶牛的乳汁中是否有水蛭素可用抗原一抗體雜交技術進行鑒定，D正確。故選D。7.答案：B解析：B、將腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，屬于基因工程的應用范疇，B符合題意。8.答案：（1）（限制酶和）DNA連接；復制原點、目的基因、啟動子，終止子和標記基因；同期發(fā)情；桑椹胚或囊胚（2）不受動物性別的限制、不受動物年齡的限制（3）轉基因技術、體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植解析：（1）步驟①為基因表達載體的構建，需要使用的工具酶有DNA連接酶（基因的針線）和限制酶（基因的剪刀），重組表達載體包括復制原點、目的基因、啟動子、終止子和標記基因。④為胚胎移植過程，為了提高胚胎移植的成功率，在進行步驟④之前，需對代孕母體進行同期發(fā)情處理，使其生理狀態(tài)與供體相同。（2）“