1、第4节 蛋白质工程的原理和应用 必备知识必备知识素养奠基素养奠基 一、蛋白质工程的概念一、蛋白质工程的概念 1.1.基础基础:_:_分子的结构规律及其与分子的结构规律及其与_的关系。的关系。 2.2.操作方法操作方法: :改造或合成改造或合成_。 3.3.结果结果: :改造现有的改造现有的_或制造一种新的或制造一种新的_。 4.4.目的目的: :满足人类生产和生活的需求。满足人类生产和生活的需求。 5.5.与基因工程的关系与基因工程的关系: :在在_的基础上的基础上, ,延伸出来的第二代基因工程。延伸出来的第二代基因工程。 蛋白质蛋白质 生物功能生物功能 基因基因 蛋白质蛋白质 蛋白质蛋白质
2、基因工程基因工程 二、蛋白质工程崛起的缘由二、蛋白质工程崛起的缘由 1.1.基因工程的实质和不足基因工程的实质和不足: : (1)(1)实质实质: :将一种生物的基因转移到将一种生物的基因转移到_,_,后者可以产生它本不能产后者可以产生它本不能产 生的生的_,_,进而表现出进而表现出_。 (2)(2)基因工程存在的不足基因工程存在的不足: :原则上只能生产自然界原则上只能生产自然界_的蛋白质。的蛋白质。 2.2.蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起: : (1)(1)理论和技术条件理论和技术条件:_:_、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。 (2)(2)天然蛋白质存在
3、不足天然蛋白质存在不足: :天然蛋白质的天然蛋白质的_符合特定物种生存的需要符合特定物种生存的需要, , 却不一定完全符合却不一定完全符合_的需要。的需要。 另一种生物体内另一种生物体内 蛋白质蛋白质 新的性状新的性状 已存在已存在 分子生物学分子生物学 结构和功能结构和功能 人类生产和生活人类生产和生活 (3)(3)实例实例: : 蛋白质缺陷蛋白质缺陷 改造措施改造措施 改造后效果改造后效果 玉米中赖氨酸玉米中赖氨酸 含量低含量低 赖氨酸合成中两种赖氨酸合成中两种 酶的氨基酸被替换酶的氨基酸被替换 玉米叶片和种子中游离赖玉米叶片和种子中游离赖 氨酸分别提高氨酸分别提高5 5倍和倍和2 2倍倍
4、 三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理 1.1.目标目标: :根据人们对蛋白质根据人们对蛋白质_的特定需求的特定需求, ,对蛋白质的对蛋白质的_进行设计改造。进行设计改造。 2.2.方法方法: :改造或合成改造或合成_。 功能功能 结构结构 基因基因 3.3.基本思路基本思路: : 填一填填一填: :基于蛋白质的合成过程和蛋白质工程的基本思路基于蛋白质的合成过程和蛋白质工程的基本思路, ,完成下列填空。完成下列填空。 _ _ _ _ A A推测应有的推测应有的_ B B找到并改变找到并改变_或合成新的或合成新的_ C_C_ D_D_ 蛋白质蛋白质 多肽链多肽链 mRNAmRNA 目
5、的基因目的基因 氨基酸序列氨基酸序列 基因基因 基因基因 转录转录 翻译翻译 【激疑激疑】如果已经推测出多肽中的氨基酸序列如果已经推测出多肽中的氨基酸序列, ,那么推测出的基因中的碱基序那么推测出的基因中的碱基序 列是否唯一呢列是否唯一呢? ?说明你的理由。说明你的理由。 提示提示: :不唯一不唯一, ,因为一个氨基酸是由一个或多个密码子决定因为一个氨基酸是由一个或多个密码子决定, ,因此获得的基因总因此获得的基因总 的碱基序列有多种。的碱基序列有多种。 四、蛋白质工程的应用四、蛋白质工程的应用 1.1.医药工业方面医药工业方面: : (1)(1)速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物: :改变氨基
6、酸序列改变氨基酸序列,_,_胰岛素的聚合。胰岛素的聚合。 (2)(2)干扰素干扰素: :一个半胱氨酸替换为丝氨酸一个半胱氨酸替换为丝氨酸,_,_保存时间。保存时间。 (3)(3)单克隆抗体单克隆抗体: :将小鼠抗体上将小鼠抗体上_的区域“嫁接”到人的抗体上的区域“嫁接”到人的抗体上, ,降低诱降低诱 发免疫反应的强度。发免疫反应的强度。 2.2.其他工业方面其他工业方面: :广泛用于广泛用于_或开发新的工业用酶。如枯草杆菌蛋或开发新的工业用酶。如枯草杆菌蛋 白酶。白酶。 抑制抑制 延长延长 结合抗原结合抗原 改进酶的性能改进酶的性能 3.3.农业方面农业方面: : (1)(1)改造某些改造某些
7、_的酶的酶, ,提高植物光合作用的效率。提高植物光合作用的效率。 (2)(2)改造改造_的结构的结构, ,增强防治病虫害的效果。增强防治病虫害的效果。 参与调控光合作用参与调控光合作用 微生物蛋白质微生物蛋白质 关键能力关键能力素养形成素养形成 知识点知识点 基因工程与蛋白质工程的比较基因工程与蛋白质工程的比较 比较比较 项目项目 基因工程基因工程 蛋白质工程蛋白质工程 原理原理 基因重组基因重组 中心法则的逆转中心法则的逆转 区区 别别 过过 程程 获取目的基因获取目的基因构建表达载体构建表达载体 导入受体细胞导入受体细胞目的基因的目的基因的 检测与鉴定检测与鉴定 预期蛋白质功能预期蛋白质功
8、能设计预期蛋设计预期蛋 白质结构白质结构推测应有的氨基酸推测应有的氨基酸 序列序列找到并改变相对应的脱找到并改变相对应的脱 氧核苷酸序列氧核苷酸序列( (基因基因) )或合成新或合成新 的基因的基因获得所需要的蛋白质获得所需要的蛋白质 实实 质质 定向改造生物的遗传特性定向改造生物的遗传特性, ,以获以获 得人类所需要的生物类型或生得人类所需要的生物类型或生 物产品物产品 改造或制造人类所需要的蛋白改造或制造人类所需要的蛋白 质质 比较比较 项目项目 基因工程基因工程 蛋白质工程蛋白质工程 区区 别别 结结 果果 生产自然界中已经有的蛋白质生产自然界中已经有的蛋白质 生产自然界中没有的蛋白质生
9、产自然界中没有的蛋白质 联系联系 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, , 对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因 合成来实现合成来实现, ,蛋白质工程离不开基因工程蛋白质工程离不开基因工程 基因工程中所用的某些酶也需要通过蛋白质工程进行修饰或改基因工程中所用的某些酶也需要通过蛋白质工程进行修饰或改 造造, ,以提高其功能以提高其功能 【特别提醒特别提醒】 有关蛋白质工程的两点提醒有关蛋白质工程的两点提醒 (1)(1)改造对象是基因改造对象是基因:
10、 :任何一种天然蛋白质都是由基因编码的任何一种天然蛋白质都是由基因编码的, ,改造了基因即对改造了基因即对 蛋白质进行了改造蛋白质进行了改造, ,而且改造过的蛋白质可以遗传下去。而且改造过的蛋白质可以遗传下去。 (2)(2)基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列, ,而蛋白质工程中的新基因而蛋白质工程中的新基因 则没有。则没有。 【素养案例素养案例】 下列关于蛋白质工程和基因工程的比较下列关于蛋白质工程和基因工程的比较, ,不合理的是不合理的是 ( ( ) ) A.A.蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能
11、出发, ,设计出相应的基因设计出相应的基因, ,并并 借助基因工程实现借助基因工程实现 B.B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的, ,蛋白质工程最终还是要通过蛋白质工程最终还是要通过 基因修饰或基因合成来完成基因修饰或基因合成来完成 C.C.当得到可以在当得到可以在- -70 70 条件下保存半年的干扰素后条件下保存半年的干扰素后, ,在相关酶、氨基酸和适宜在相关酶、氨基酸和适宜 的温度、的温度、pHpH条件下条件下, ,干扰素可以大量自我合成干扰素可以大量自我合成 D.D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的基因工程和蛋白质工程产生的变异
12、都是可遗传的 【解题导引解题导引】解答本题思维流程如下解答本题思维流程如下: : 【解析解析】选选C C。蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发。蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发, ,设计预期设计预期 的蛋白质结构的蛋白质结构, ,进而设计出相应的基因进而设计出相应的基因, ,并借助基因工程实现并借助基因工程实现, ,选项选项A A正确。基正确。基 因工程生产的自然界中已存在的蛋白质不能完全符合人类需要因工程生产的自然界中已存在的蛋白质不能完全符合人类需要, ,因此催生了蛋因此催生了蛋 白质工程白质工程, ,但由于基因决定蛋白质但由于基因决定蛋白质, ,因此蛋白质工程最终还是
13、要通过基因修饰因此蛋白质工程最终还是要通过基因修饰 或基因合成来完成或基因合成来完成, ,选项选项B B正确。干扰素作为一种表达产物正确。干扰素作为一种表达产物, ,其化学本质为蛋白其化学本质为蛋白 质质, ,蛋白质不具有自我合成的能力蛋白质不具有自我合成的能力, ,选项选项C C错误。基因工程产生的变异即为基因错误。基因工程产生的变异即为基因 重组重组, ,目的基因转入后便可以随宿主的基因一同表达并遗传给后代目的基因转入后便可以随宿主的基因一同表达并遗传给后代, ,蛋白质工蛋白质工 程最终也要通过基因来改造程最终也要通过基因来改造, ,因此蛋白质工程产生的变异也可以遗传因此蛋白质工程产生的变
14、异也可以遗传, ,选项选项D D正正 确。确。 【素养素养探究探究母题追问母题追问】 (1)(1)科学思维科学思维演绎与推理演绎与推理 利用蛋白质工程将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸利用蛋白质工程将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸, ,如何对现有的基如何对现有的基 因进行改造因进行改造? ? 提示提示: :改变决定干扰素分子上半胱氨酸的碱基序列改变决定干扰素分子上半胱氨酸的碱基序列, ,改变其碱基的种类使其控改变其碱基的种类使其控 制合成的氨基酸为丝氨酸。制合成的氨基酸为丝氨酸。 (2)(2)科学思维科学思维批判性思维批判性思维 某同学认为只要知道了氨基酸的序列就可以利用蛋白质工程制
15、造出各种特定某同学认为只要知道了氨基酸的序列就可以利用蛋白质工程制造出各种特定 功能的蛋白质功能的蛋白质, ,你认为他的说法科学吗你认为他的说法科学吗? ?说明你的理由。说明你的理由。 提示提示: :不科学不科学, ,蛋白质的功能除了与氨基酸的序列有关以外蛋白质的功能除了与氨基酸的序列有关以外, ,蛋白质的功能还与蛋白质的功能还与 其特定的空间结构有关。其特定的空间结构有关。 【素养【素养迁移】迁移】 目前科学家通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等目前科学家通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等, ,采用采用 蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是蛋白质工程
16、技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是 ( ( ) ) 推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列 蓝色荧光蛋白基因的合成蓝色荧光蛋白基因的合成 表达出蓝色荧光蛋白表达出蓝色荧光蛋白 A.A. B.B. C.C. D.D. 【解析解析】选选B B。蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发。蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发设计预期设计预期 的蛋白质结构的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(
17、(基基 因因)表达出相应的蛋白质表达出相应的蛋白质, ,故正确顺序应该是。故正确顺序应该是。 【补偿训练】【补偿训练】 蛋白质工程的实质是蛋白质工程的实质是 ( ( ) ) A.A.改造蛋白质改造蛋白质 B.B.改造改造mRNAmRNA C.C.改造或合成基因改造或合成基因 D.D.改造氨基酸改造氨基酸 【解析解析】选选C C。蛋白质工程的目的是获取人类需要的蛋白质。蛋白质工程的目的是获取人类需要的蛋白质, ,由于蛋白质的合由于蛋白质的合 成是受基因控制的成是受基因控制的, ,因此对蛋白质结构进行设计改造因此对蛋白质结构进行设计改造, ,最终通过改造或合成基最终通过改造或合成基 因来实现。因来
18、实现。 【课堂回眸课堂回眸】 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 【概念概念诊断诊断】 1.1.随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展, ,蛋白质工程广泛应用于医蛋白质工程广泛应用于医 药和其他工农业生产中药和其他工农业生产中, ,下列有关描述正确的是下列有关描述正确的是_。 蛋白质工程对蛋白质的改造是通过直接改造相应的蛋白质工程对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNAmRNA来实现的来实现的 基因工程遵循中心法则基因工程遵循中心法则, ,而蛋白质工程不遵循而蛋白质工程不遵循 蛋白质工程是在基因工程的基础上蛋白质工程是在基因工程的基础上, ,延伸出
19、来的第二代基因工程延伸出来的第二代基因工程, ,也需要利用也需要利用 基因工程的基本工具基因工程的基本工具, ,需要经历基因工程的操作流程需要经历基因工程的操作流程 由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化, ,空间结构千差万别空间结构千差万别, ,蛋白质工程操蛋白质工程操 作难度很大作难度很大 蛋白质工程不能改变蛋白质的活性蛋白质工程不能改变蛋白质的活性 【解析解析】选。蛋白质工程对蛋白质的改造是通过直接改造相应的基因来实选。蛋白质工程对蛋白质的改造是通过直接改造相应的基因来实 现的现的, ,错误错误; ;基因工程和蛋白质工程都遵循中心法则基因工程和蛋白质工程
20、都遵循中心法则, ,错误错误; ;蛋白质工程是在蛋白质工程是在 基因工程的基础上基因工程的基础上, ,延伸出来的第二代基因工程延伸出来的第二代基因工程, ,也需要利用基因工程的基本工也需要利用基因工程的基本工 具具, ,需要经历基因工程的操作流程需要经历基因工程的操作流程, ,正确正确; ;由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千 变万化变万化, ,空间结构千差万别空间结构千差万别, ,蛋白质工程操作难度很大蛋白质工程操作难度很大, ,正确正确; ;蛋白质工程能改蛋白质工程能改 变蛋白质的活性变蛋白质的活性, ,错误。错误。 2.2.蛋白质工程的基本流程是蛋白质工程的基本流
21、程是 ( ( ) ) A.A.基因基因表达表达形成特定氨基酸序列的多肽链形成特定氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质形成具有高级结构的蛋白质 行使生物功能行使生物功能 B.B.对蛋白质进行分子设计对蛋白质进行分子设计改造蛋白质分子改造蛋白质分子行使功能行使功能 C.C.预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到找到 并改变相对应的脱氧核苷酸序列并改变相对应的脱氧核苷酸序列( (基因基因) )或合成新的基因或合成新的基因获得所需要的蛋白质获得所需要的蛋白质 D.D.预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构
22、设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列合成合成 相应相应mRNAmRNA 【解析解析】选选C C。蛋白质工程的基本流程。蛋白质工程的基本流程: :从预期的蛋白质功能出发从预期的蛋白质功能出发设计预期的设计预期的 蛋白质结构蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列 ( (基因基因) )或合成新的基因或合成新的基因获得所需要的蛋白质。获得所需要的蛋白质。 3.3.科学家将科学家将 - -干扰素基因进行定点突变后导入大肠杆菌表达干扰素基因进行定点突变后导入大肠杆菌表达, ,使使 - -干扰素第干扰素第 1
23、717位的半胱氨酸改变成丝氨酸位的半胱氨酸改变成丝氨酸, ,结果大大提高了结果大大提高了 - -干扰素的抗病性干扰素的抗病性, ,并且提高并且提高 了储存稳定性了储存稳定性, ,该生物技术为该生物技术为 ( ( ) ) A.A.基因工程基因工程 B.B.蛋白质工程蛋白质工程 C.C.基因突变基因突变 D.D.细胞工程细胞工程 【解析解析】选选B B。基因工程是通过对基因的操作。基因工程是通过对基因的操作, ,将符合人们需要的目的基因导入将符合人们需要的目的基因导入 适宜的生物体适宜的生物体, ,原则上只能生产自然界已存在的蛋白质原则上只能生产自然界已存在的蛋白质, ,蛋白质工程是指以蛋白蛋白质
24、工程是指以蛋白 质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础, ,通过基因修饰或基因合成通过基因修饰或基因合成, ,对现对现 有的蛋白质进行改造有的蛋白质进行改造, ,或制造一种新的蛋白质或制造一种新的蛋白质, ,以满足人类的生产或生活需要。以满足人类的生产或生活需要。 本题中合成的本题中合成的 - -干扰素是基因定点突变后的表达产物干扰素是基因定点突变后的表达产物, ,不是天然的不是天然的, ,因此属于因此属于 蛋白质工程。蛋白质工程。 4.4.下列关于基因工程药物与蛋白质工程药物的说法正确的是下列关于基因工程药物与蛋白质工程药物的说法正确的是 ( ( )
25、 ) A.A.都与天然产物完全相同都与天然产物完全相同 B.B.都与天然产物完全不相同都与天然产物完全不相同 C.C.基因工程药物与天然产物一般相同基因工程药物与天然产物一般相同, ,蛋白质工程药物与天然产物可不相同蛋白质工程药物与天然产物可不相同 D.D.基因工程药物与天然产物不相同基因工程药物与天然产物不相同, ,蛋白质工程药物与天然产物完全相同蛋白质工程药物与天然产物完全相同 【解析解析】选选C C。基因工程合成的药物与天然产物一般相同。基因工程合成的药物与天然产物一般相同, ,而蛋白质工程可以合而蛋白质工程可以合 成出自然界不存在的蛋白质成出自然界不存在的蛋白质, ,即与天然产物可不相
26、同。即与天然产物可不相同。 【思维思维跃迁跃迁】 5.5.人体内的人体内的t t- -PAPA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓, ,然而然而, ,为心梗患为心梗患 者注射大剂量的基因工程者注射大剂量的基因工程t t- -PAPA会诱发颅内出血会诱发颅内出血, ,其原因在于其原因在于t t- -PAPA与血纤维蛋白与血纤维蛋白 结合的特异性不高。研究证实结合的特异性不高。研究证实, ,通过某技术通过某技术, ,将将t t- -PAPA第第8484位的半胱氨酸换成丝氨位的半胱氨酸换成丝氨 酸酸, ,可制造出性能优异的改良可制造出性能优异的改良t t-
27、 -PAPA蛋白蛋白, ,进而显著降低出血副作用。下列相关叙进而显著降低出血副作用。下列相关叙 述中错误的是述中错误的是 ( ( ) ) A.A.该技术的关键工作是了解该技术的关键工作是了解t t- -PAPA蛋白质分子结构蛋白质分子结构 B.B.该技术生产改良该技术生产改良t t- -PAPA蛋白的过程遵循中心法则蛋白的过程遵循中心法则 C.C.该技术是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的该技术是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的 D.D.该技术构建出了一种自然界中原先不存在的全新的基因该技术构建出了一种自然界中原先不存在的全新的基因 【解析解析】选选C C。将。将t t- -PAPA第第84
28、84位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术, , 该技术的关键工作是了解该技术的关键工作是了解t t- -PAPA蛋白质分子结构蛋白质分子结构,A,A正确正确; ;该技术生产改良该技术生产改良t t- -PAPA蛋蛋 白的过程遵循中心法则白的过程遵循中心法则,B,B正确正确; ;该技术是在基因分子水平上通过改造基因来实该技术是在基因分子水平上通过改造基因来实 现对蛋白质改造的现对蛋白质改造的,C,C错误错误; ;该技术中进行了基因修饰或基因合成该技术中进行了基因修饰或基因合成, ,可以构建出一可以构建出一 种自然界中原先不存在的全新的基因种自然
29、界中原先不存在的全新的基因,D,D正确。正确。 【拓展拓展探究探究】 6.6.阅读下列资料阅读下列资料, ,结合所学知识回答问题结合所学知识回答问题: : 资料一资料一 多巴胺是一种重要的单胺类神经递质。大脑中多巴胺失调会导致精神多巴胺是一种重要的单胺类神经递质。大脑中多巴胺失调会导致精神 疾病或神经性疾病疾病或神经性疾病, ,如多动症、精神分裂症、帕金森病等。如多动症、精神分裂症、帕金森病等。 资料二资料二 研究发现研究发现, ,随着年龄的增长随着年龄的增长, ,器质多巴胺能神经元器质多巴胺能神经元( (含有并释放多巴胺含有并释放多巴胺 作为神经递质的神经元作为神经递质的神经元) )呈现退行
30、性改变呈现退行性改变, ,当当80%80%的此类神经元死亡时的此类神经元死亡时, ,就可能出就可能出 现帕金森病症状。现帕金森病症状。 资料三资料三 北京大学李龙团队开发出新型可遗传编码的乙酰胆碱和多巴胺荧光探北京大学李龙团队开发出新型可遗传编码的乙酰胆碱和多巴胺荧光探 针针, ,该探针表达后形成荧光蛋白与神经递质受体的融合体该探针表达后形成荧光蛋白与神经递质受体的融合体, ,当相应的神经递质与当相应的神经递质与 上述融合体结合后发出荧光。上述融合体结合后发出荧光。 (1)(1)在神经系统中在神经系统中, ,多巴胺通常以多巴胺通常以_方式由方式由_释放后释放后 与相应的受体结合。与相应的受体结
31、合。 (2)(2)有人提出一种治疗帕金森病的思路有人提出一种治疗帕金森病的思路: :利用从囊胚中利用从囊胚中_( (部位部位) )获得获得 的细胞的细胞, ,对其进行诱导分化后对其进行诱导分化后, , 用以补充死亡的黑质多巴胺能神经元用以补充死亡的黑质多巴胺能神经元, ,这属于一种这属于一种_工程的应用。工程的应用。 (3)(3)对资料三中所用的技术对资料三中所用的技术, ,最准确的说法是最准确的说法是_。 A.A.基因工程基因工程 B.B.蛋白质工程蛋白质工程 C.C.细胞工程细胞工程 D.D.胚胎工程胚胎工程 该技术的基本途径是该技术的基本途径是_。 【解析解析】(1)(1)多巴胺作为神经
32、递质发挥作用的结构是突触多巴胺作为神经递质发挥作用的结构是突触( (间隙间隙),),通常以胞吐方通常以胞吐方 式由突触前膜释放后与突触后膜上相应的受体结合。式由突触前膜释放后与突触后膜上相应的受体结合。 (2)(2)聚集在胚胎一端聚集在胚胎一端, ,个体较大的细胞个体较大的细胞, ,称为内细胞团称为内细胞团, ,将来发育成胎儿的各种组将来发育成胎儿的各种组 织织, ,故可利用从囊胚中内细胞团获得的细胞故可利用从囊胚中内细胞团获得的细胞, ,对其进行诱导分化后对其进行诱导分化后, ,用以补充死用以补充死 亡的黑质多巴胺能神经元亡的黑质多巴胺能神经元, ,根据题意根据题意, ,这里应该是利用了胚胎
33、工程。这里应该是利用了胚胎工程。 (3)(3)题中荧光蛋白与神经递质受体的融合体题中荧光蛋白与神经递质受体的融合体, ,是对蛋白质结构进行设计得到的是对蛋白质结构进行设计得到的, , 这属于蛋白质工程这属于蛋白质工程, ,故选故选B B。其流程为从预期的蛋白质功能出发。其流程为从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋设计预期的蛋 白质结构白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列( (基基 因因) )或合成新的基因或合成新的基因, ,最后采用一般基因工程手段使目的基因导入受体细胞并表最后采用一般基因工程手段使目的基因导入受体细胞并
34、表 达达获得所需的蛋白质。获得所需的蛋白质。 答案答案: :(1)(1)胞吐胞吐 突触前膜突触前膜 (2)(2)内细胞团内细胞团 胚胎胚胎 (3)B(3)B 从预期的蛋白质功能出发从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸推测应有的氨基酸 序列序列找到相对应的脱氧核苷酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列( (基因基因) )或合成新的基因或合成新的基因获得所需要的蛋获得所需要的蛋 白质白质 课时素养评价课时素养评价 十五十五 蛋白质工程的原理和应用蛋白质工程的原理和应用 【基础达标基础达标】 (20(20分钟分钟7070分分) ) 一、选择题一、选择题( (共共7
35、 7小题小题, ,每小题每小题5 5分分, ,共共3535分分) ) 1.1.下列关于蛋白质工程的说法正确的是下列关于蛋白质工程的说法正确的是 ( ( ) ) A.A.蛋白质工程以基因工程为基础蛋白质工程以基因工程为基础 B.B.蛋白质工程就是酶工程的延伸蛋白质工程就是酶工程的延伸 C.C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 D.D.蛋白质工程只能生产天然的蛋白质蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 【解析解析】选选A A。基因指导蛋白质的合成。基因指导蛋白质的合成, ,蛋白质工程以基因工程为基础蛋白质工程以基因工程为基础,A,A正确正确; ; 蛋白质工程能
36、通过基因修饰或基因合成蛋白质工程能通过基因修饰或基因合成, ,定向对现有蛋白质分子的结构进行改定向对现有蛋白质分子的结构进行改 造造; ;而酶工程是利用酶的催化功能而酶工程是利用酶的催化功能, ,在一定条件下催化化学反应在一定条件下催化化学反应, ,生产人类需要生产人类需要 的产品或服务于其他目的的一门应用技术的产品或服务于其他目的的一门应用技术,B,B错误错误; ;蛋白质工程的实质是改造基蛋白质工程的实质是改造基 因因,C,C错误错误; ;蛋白质工程可以通过基因合成、制造自然界不曾存在过的新型蛋白蛋白质工程可以通过基因合成、制造自然界不曾存在过的新型蛋白 质分子质分子,D,D错误。错误。 2
37、.2.下列哪项不是蛋白质工程的研究内容下列哪项不是蛋白质工程的研究内容 ( ( ) ) A.A.分析蛋白质分子的三维结构分析蛋白质分子的三维结构 B.B.分析氨基酸的分子结构分析氨基酸的分子结构 C.C.对现有蛋白质进行有目的的改造对现有蛋白质进行有目的的改造 D.D.按照人的意愿生产自然界没有的新的蛋白质按照人的意愿生产自然界没有的新的蛋白质 【解析解析】选选B B。蛋白质工程是根据预期蛋白质功能设计预期的蛋白质分子的三。蛋白质工程是根据预期蛋白质功能设计预期的蛋白质分子的三 维结构维结构,A,A不符合题意不符合题意; ;蛋白质工程分析、设计蛋白质分子蛋白质工程分析、设计蛋白质分子, ,不分
38、析氨基酸的分子不分析氨基酸的分子 结构结构,B,B符合题意符合题意; ;蛋白质工程通过修改基因或创造合成新基因来改变对蛋白质蛋白质工程通过修改基因或创造合成新基因来改变对蛋白质 进行有目的改造进行有目的改造,C,C不符合题意不符合题意; ;按照人的意愿生产自然界没有的新的蛋白质属按照人的意愿生产自然界没有的新的蛋白质属 于蛋白质工程于蛋白质工程,D,D不符合题意。不符合题意。 3.3.中华鲟是地球上最古老的脊椎动物中华鲟是地球上最古老的脊椎动物, ,被称为“活化石”。研究者试图通过蛋被称为“活化石”。研究者试图通过蛋 白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质, ,使
39、其更加适应现在的水域环境使其更加适应现在的水域环境, ,以下说以下说 法错误的是法错误的是 ( ( ) ) A.A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构该工程可以定向改变蛋白质分子的结构 B.B.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的 C.C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种 D.D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质 【解析解析】选选D D。蛋白质工程可以定向改变蛋白质分子的结构。蛋白质工程可以定向改变蛋白质分子的结构,A,A正确正确; ;改造蛋白质改造蛋白质 是通过改造基因
40、结构而实现的是通过改造基因结构而实现的,B,B正确正确; ;改造后的中华鲟具有新的性状改造后的中华鲟具有新的性状, ,但其和现但其和现 有中华鲟仍是同一物种有中华鲟仍是同一物种,C,C正确正确; ;蛋白质工程改造的是基因蛋白质工程改造的是基因, ,可以遗传给子代可以遗传给子代, ,因因 此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质,D,D错误。错误。 4.4.从某海洋动物中获得一基因从某海洋动物中获得一基因, ,其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多 肽肽P P1 1 。目前在。目前在P P1 1的基础上研发抗菌性强
41、但溶血性弱的多肽药物的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物, ,首先要做的是首先要做的是 ( ( ) ) A.A.合成编码目的肽的合成编码目的肽的DNADNA片段片段 B.B.构建含目的肽构建含目的肽DNADNA片段的表达载体片段的表达载体 C.C.依据依据P P1 1氨基酸序列设计多条模拟肽氨基酸序列设计多条模拟肽 D.D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽 【解析解析】选选C C。该工程属于蛋白质工程。该工程属于蛋白质工程, ,已经获得该目的基因片段已经获得该目的基因片段, ,不需要合成不需要合成 编码目的肽的编码目的肽的DNADNA片段片段; ;需
42、要构建含目的肽的需要构建含目的肽的DNADNA片段的表达载体片段的表达载体, ,但这不是第但这不是第 一步一步; ;蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能, ,设计设计P P1 1氨基酸序列氨基酸序列, ,从而推出从而推出 其基因序列其基因序列; ;该基因表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽该基因表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P P1 1, ,目前在目前在P P1 1 的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物, ,而目的多肽是抗菌性强但溶血而目的多肽是抗菌性强但溶血 性弱性弱, ,所以必须对其改造所以必须对
43、其改造, ,保持其抗菌性强保持其抗菌性强, ,抑制其溶血性。抑制其溶血性。 5.5.下列有关蛋白质工程的叙述下列有关蛋白质工程的叙述, ,错误的是错误的是 ( ( ) ) A.A.收集大量的蛋白质分子结构的信息收集大量的蛋白质分子结构的信息, ,以便分析结构与功能之间的关系以便分析结构与功能之间的关系 B.B.蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发最终通过改造基因或合成基因蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发最终通过改造基因或合成基因 获得所需蛋白质获得所需蛋白质 C.T4C.T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现
44、 D.D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质 【解析解析】选选D D。蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性。蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性, ,在实施蛋白质工在实施蛋白质工 程的准备阶段程的准备阶段, ,只有收集到大量的蛋白质结构的信息只有收集到大量的蛋白质结构的信息, ,才能从其中寻求到某一结才能从其中寻求到某一结 构跟预期的蛋白质功能之间的关系构跟预期的蛋白质功能之间的关系, ,从而据其构建出某一段氨基酸序列从而据其构建出某一段氨基酸序列, ,此氨基此氨基 酸序列成为构建脱氧核苷酸序列酸序列成为构建脱氧核苷酸序
45、列( (即基因即基因) )的依据的依据, ,通过改造基因或合成基因获通过改造基因或合成基因获 得所需蛋白质得所需蛋白质,A,A、B B项正确。项正确。T4T4溶菌酶是蛋白质溶菌酶是蛋白质, ,对其改造属于蛋白质工程对其改造属于蛋白质工程,C,C项项 正确。在蛋白质工程中正确。在蛋白质工程中, ,基因修饰后可以表达出改造的蛋白质基因修饰后可以表达出改造的蛋白质, ,基因合成后可以基因合成后可以 制造出新的蛋白质制造出新的蛋白质,D,D错误。错误。 6.6.下列关于蛋白质工程实施的叙述下列关于蛋白质工程实施的叙述, ,不正确的是不正确的是 ( ( ) ) A.A.可以根据人类的需要可以根据人类的需
46、要, ,设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质 B.B.可以根据功能的需要替代蛋白质中的某一个肽段或一个特定的结构区域可以根据功能的需要替代蛋白质中的某一个肽段或一个特定的结构区域 C.C.可以通过基因工程间接地改造蛋白质中特定的一个或几个氨基酸可以通过基因工程间接地改造蛋白质中特定的一个或几个氨基酸 D.D.可以通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造可以通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造 【解析解析】选选D D。蛋白质工程是在原有蛋白质的基础上。蛋白质工程是在原有蛋白质的基础上, ,根据人们的需求对蛋白质根据人们的需求对蛋白质 分
47、子作出的定向的改造分子作出的定向的改造, ,可以设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质可以设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质,A,A正确正确; ; 蛋白质工程可以根据功能的需要替代蛋白质中的某一个肽段或一个特定的结构蛋白质工程可以根据功能的需要替代蛋白质中的某一个肽段或一个特定的结构 区域区域,B,B正确正确; ;蛋白质工程较小的改造是改造蛋白质分子中某些活性部位的蛋白质工程较小的改造是改造蛋白质分子中某些活性部位的1 1个或个或 几个氨基酸残基通过定点诱变技术几个氨基酸残基通过定点诱变技术, ,以获得人类所需要的目的蛋白质以获得人类所需要的目的蛋白质,C,C正确正确; ;蛋蛋 白质工程不能通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造白质工程不能通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造,D,D错误。错误。 7.7.如图为蛋白质工程操作的基本思路如图为蛋白质工程操作的基本思路, ,下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是 ( ( ) ) A.A.代表蛋白质工程操作思路的过程是代表蛋白质工程操作思路的过程是 B.B.代表中心法则内容的是代表中心法则内容的是 C.C.代表转录代表转录, ,代表翻
