第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用(课件PPT)-【新课程学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 单选）

第4节 蛋白质工程的原理和应用 明学习目标 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、生产目标蛋白的过程。 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 1 2 3 聚焦•学案(一)　蛋白质工程的基本原理是什么 聚焦•学案(二)　蛋白质工程有哪些应用 随堂小结即时回顾与评价 4 NO.1 聚焦•学案(一)　蛋白质工程的基 本原理是什么 基础—自主学习 [助读教材] 1.蛋白质工程的概念解读 生物功能 蛋白质 合成基因 2.蛋白质工程崛起的缘由 (1)崛起缘由 基因工程 的实质 将一种生物的________转移到另一种生物体内,后者可以产生它本不能产生的__________,进而表现出___________ 基因工程 的不足 基因工程原则上只能生产自然界中__________的蛋白质 天然蛋白 质的不足 天然蛋白质的结构和功能符合______________生存的需要,却不一定完全符合_____________________的需要 基因 蛋白质 新的性状 已存在 特定物种 人类生产和生活 (2)实例:提高玉米赖氨酸含量 改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。 苏氨酸 天冬酰胺 3.蛋白质工程的基本原理 (1)目标:根据人们对__________功能的特定需求,对蛋白质的结构进行设计改造。 (2)改造方法及原因 基因决定蛋白质,要对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过_______________________来完成。 蛋白质 改造或合成基因 (3)蛋白质工程的基本思路 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核 苷酸序列 1.判断下列表述的正误 (1)蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。 ( ) (2)基因工程遵循中心法则,而蛋白质工程不遵循。 ( ) (3)为延长干扰素保存时间,需要替换氨基酸;为提高玉米中赖氨酸含量,需要在蛋白质中加入赖氨酸。 ( ) (4)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,也需要利用基因工程的基本工具,经历基因工程的操作流程。 ( ) 微点品悟 √ × × √ 2.蛋白质工程的目标是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质,甚至是自然界不存在的蛋白质。结合图示回答有关问题: (1)写出流程图中字母代表的含义: A._________;B._____________;C._______;D.________ 。 (2)上图字母中属于中心法则的过程有________,属于蛋白质工程的过程有______________。 预期功能 改造或合成 转录 翻译 C、D A、B、C、D 3.(1)(教材P93“旁栏思考”发掘)什么是人类蛋白质组计划?它与蛋白质工程有什么关系? 提示:人类蛋白质组计划的主要目的是研究组成人体蛋白质的种类、结构和功能,为重大疾病预防、诊疗和药物研发提供科学依据。人类蛋白质组计划取得的成果有力推动了蛋白质工程的发展,并提供了重要理论支持。 (2)(教材P94“学科交叉”发掘)蛋白质工程要对控制蛋白质合成的基因进行改造,通常采用的技术手段是什么? 提示:采用基因的定点突变技术进行碱基的替换。 深化—合作学习 [活动质疑] 根据蛋白质工程的基本思路图示,回答下列问题: (1)如何由蛋白质氨基酸序列推测出相对应的脱氧核苷酸序列? 提示:先根据氨基酸与密码子的对应关系推测出mRNA中相对应的核糖核苷酸序列,再根据mRNA与DNA的碱基互补配对关系推测出基因中相对应的脱氧核苷酸序列。 (2)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? 提示:应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因是①蛋白质具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造;②改造后的基因可以遗传给下一代,被改造的蛋白质无法遗传。 (3)蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗? 提示:①操作对象相同。蛋白质工程和基因工程的操作对象都为基因。②得到的蛋白质不同。蛋白质工程可以得到自然界没有的蛋白质;基因工程得到的是自然界中已存在的蛋白质。 蛋白质工程与基因工程的区别和联系 系统认知 分类 蛋白质工程 基因工程 过程 从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→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(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 分类 蛋白质工程 基因工程 实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 基因在不同物种间的转移和表达 结果 改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质 只能生产自然界中已存在的蛋白质 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,通过改造或合成基因对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质 1.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　 迁移应用 ④构建表达载体,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 √ 解析:运用蛋白质工程技术,先分析水蛭素的空间结构,找到影响其活性的结构域,然后确定影响活性的氨基酸序列,推测需要替换的氨基酸序列,最终确定基因中的碱基序列,据此通过PCR技术获得改造后的水蛭素基因,并构建表达载体,使其在受体细胞中表达,可提高水蛭素抗凝血活性,综上所述,C正确。 2.(2024·济宁高二检测)纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的第137、179、194位相应氨基酸替换为赖氨酸后,纤维素酶的热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法错误的是 (　　) A.经改造后的纤维素酶热稳定性提高这一性状可遗传 B.对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的 C.改造纤维素酶也需要构建基因表达载体 D.改造后的纤维素酶和原纤维素酶不是同一种酶 √ 解析:蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成,然后使改造或合成的基因进行表达,改造后的性状是可遗传的,A正确,B错误;修饰改造或重新合成的基因的表达需要构建基因表达载体,C正确;原纤维素酶的第137、179、194位氨基酸被替换,改造后的纤维素酶的热稳定性得到了提高,所以改造后的纤维素酶和原纤维素酶不是同一种酶,D正确。 NO.2 聚焦•学案(二)　蛋白质工程有哪些应用 1.在医药工业方面的应用 (1)研发速效胰岛素类似物:科学家通过改造____________使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置,从而有效抑制了______________,由此研发出速效胰岛素类似物。 (2)提高干扰素的保存期:将干扰素分子上的一个__________变成___________,延长了干扰素的保存时间。 (3)改造抗体:将小鼠单克隆抗体上___________________ “嫁接”到人的抗体上,降低了诱发人体免疫反应的强度。 助读教材 胰岛素基因 胰岛素的聚合 半胱氨酸 丝氨酸 结合抗原的区域 2.在其他工业和农业方面的应用 (1)改进酶的性能或开发新的工业用酶:利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的多种___________,提高这种酶的使用价值。 (2)改造某些重要的酶:科学家尝试利用蛋白质工程改造某些参与_________________的酶,以提高植物光合作用的效率,增加粮食的产量。 (3)设计优良微生物农药:通过改造微生物蛋白质的结构,来增强其防治病虫害的效果。 突变体 调控光合作用 1.下列关于蛋白质工程的说法,不正确的是 (　　) A.蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠抗体的区段,降低鼠抗体的抗原性 B.蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变 C.理论上通过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法 D.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 迁移应用 √ 解析:蛋白质工程指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,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋白质,C错误。 2.葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛,为提高其热稳定性,科学家对GI基因进行体外定点诱变,以脯氨酸(Pro138)替代甘氨酸(Gly138),含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达,结果GI的最适反应温度提高10~12 ℃。这属于生物工程中的 (　　) A.基因工程 B.蛋白质工程 C.发酵工程 D.酶工程 √ 解析:根据题意可知,葡萄糖异构酶热稳定性得到了提高,是根据人们的需要通过对基因进行修饰改造,以实现对现有蛋白质的改造,获得了人们预期的产品,属于蛋白质工程,B正确。 3.科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的某区域氨基酸的组成,从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述不正确的是 (　　) A.该过程的操作对象是胰岛素分子 B.可通过测定DNA序列确定改变是否成功 C.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程 D.胰岛素的本质是蛋白质,不宜口服使用 解析:蛋白质工程的直接操作对象是基因,而不是蛋白质,A不正确。 √ [思维建模]　“二看法”判断基因工程和蛋白质工程 随堂小结即时回顾与评价 NO.3 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.蛋白质工程是指___________________________________________ _________________________________________________________________________________________________。 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,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋 白质,以满足人类生产和生活的需求 2.基因工程原则上只能生产________________的蛋白质。 3.蛋白质工程的基本思路是_______________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。 自然界中已存在 从预期的蛋白质功能出发→设计 预期的蛋白质结构→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(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 三、综合检测反馈 1.下列关于蛋白质工程和基因工程的比较,不合理的是 (　　) A.蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发,设计出相应的基因,并借助基因工程实现 B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成 C.当得到可以保存半年的干扰素后,在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下,干扰素可以大量自我合成 D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的 √ 解析:蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测出相应的基因序列,进而设计出相应的基因,并借助基因工程实现,A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,因此催生了蛋白质工程,但由于基因决定蛋白质,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,B正确;干扰素作为一种表达产物,其化学本质为蛋白质,蛋白质不具有自我合成的能力,C错误;基因工程产生的变异即为基因重组,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,而蛋白质工程最终也要通过基因改造来实现,因此蛋白质工程产生的变异也可以遗传,D正确。 2.T4溶菌酶(A0)在温度较高时易失去活性。研究人员通过蛋白质工程将T4溶菌酶第3位上的异亮氨酸改成半胱氨酸,该处半胱氨酸可与第97位半胱氨酸之间形成一个二硫键,获得了热稳定性高的T4溶菌酶(A1)。下列说法正确的是 (　　) A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异 B.蛋白质工程与中心法则的流程方向一致,即DNA→mRNA→蛋白质 C.检测A1活性时可先将A1与底物混合,再置于高温环境中 D.A0和A1空间结构的差异是二者热稳定性不同的直接原因 √ 解析:蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作,其操作对象相同,A错误;蛋白质工程与中心法则的流程方向相反,B错误;检测A1活性时应先将A1与底物分别置于高温环境,保温一段时间再混合,C错误;分析题意可知,和A0相比,A1不仅仅是氨基酸的序列不同,同时还增加了一个二硫键,导致空间结构也有差异,是二者热稳定性不同的直接原因,D正确。 3.干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白,可以用于治疗病毒的感染和癌症,但体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图,据图分析下列叙述错误的是 (　　) A.图中构建新的干扰素模型的主要依据是新的干扰素的预期功能 B.图中新的干扰素基因必须插入到质粒上的启动子和终止子之间才能表达 C.图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构 D.图中各过程并没有涉及基因工程技术 √ 解析:蛋白质工程的主要依据是蛋白质的预期功能,因此图中构建新的干扰素模型的主要依据是新的干扰素的预期功能,A正确;启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动转录,而终止子提供转录终止的信号,故新的干扰素基因必须插入质粒上的启动子和终止子之间才能表达,B正确;蛋白质工程的实质是对基因进行操作,因此图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构,C正确;题图中从“人工合成DNA”到“在受体细胞中表达”的过程运用了基因工程技术,D错误。 4.(2024·揭阳期末)神经科学家设计了一种合成蛋白质LIMK1(结合ATP并磷酸化其靶标的蛋白质),能改善老年认知退化人群的记忆功能。下列叙述错误的是 (　　) A.设计蛋白质LIMK1时,先设计其基因的碱基序列再推测其功能 B.通过基因定点突变技术可对LIMK1蛋白基因进行碱基的替换 C.设计并合成蛋白质LIMK1利用了蛋白质工程,其可制造新的蛋白质 D.蛋白质的高级结构十分复杂,故蛋白质工程是一项难度很大的工程 √ 解析:设计蛋白质LIMK1时,应从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因),A错误;通过基因定点突变技术可对LIMK1蛋白基因进行碱基的替换,B正确;设计并合成蛋白质LIMK1利用了蛋白质工程,其可制造新的蛋白质,C正确;蛋白质的高级结构十分复杂,故蛋白质工程是一项难度很大的工程,D正确。 课时跟踪检测 NO.4 1 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A级——固基础,注重综合 1.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的,它最终要达到的目的是(　　) A.分析蛋白质的三维结构 B.研究蛋白质的氨基酸组成 C.获取编码蛋白质的基因序列信息 D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质 解析:分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程的准备工作,A错误;研究蛋白质的氨基酸组成是为了设计或改造相关基因,这不是蛋白质工程的最终目的,B错误;获取编码蛋白质的基因序列信息可以实现对基因的修饰或合成,但不是蛋白质工程要达到的最终目的,C错误;改造现有蛋白质或制造新的蛋白质,从而满足人类的需求,这是蛋白质工程的最终目的,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2.蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行设计改造,必须通过改造或合成基因来完成,而不直接改造蛋白质的原因是 (　　) A.缺乏改造蛋白质所必需的工具酶 B.改造基因易于操作且改造后能够遗传 C.人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少 D.蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化,操作难度大 解析:由于基因控制蛋白质的合成,所以对蛋白质设计改造可通过对基因进行改造或合成来完成,且改造后的基因能够遗传给子代。 3.下列各项与蛋白质工程没有直接关系的是 (　　) A.利用各种高科技手段分析蛋白质的分子结构 B.研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列 C.设计和制造自然界中没有的人工蛋白质 D.将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析:将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶是基因工程的成果,与蛋白质工程没有直接关系,D符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4.(2024·淮南高二检测)下图所示是利用蛋白质工程生产保存时间更久的干扰素(一种糖蛋白)的核心流程,下列叙述正确的是 (　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.该过程得到的干扰素与自然界中的干扰素相同 B.图中③过程得到的脱氧核苷酸序列往往是唯一的 C.蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 D.蛋白质工程是直接通过对蛋白质的结构进行修饰或合成来操作的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 解析:题图所示是利用蛋白质工程生产保存时间更久的干扰素,该过程得到的干扰素是经过人工改造的,与自然界中的干扰素不相同,A错误;由于密码子的简并性,图中③过程得到的脱氧核苷酸序列往往不是唯一的,B错误;结构与功能相适应,因此,蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系,C正确;蛋白质工程是通过直接对基因进行修饰或合成来操作的,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5.L⁃天冬酰胺酶对于治疗小儿白血病特别有效,但在临床应用中经常出现过敏反应。科研人员预期在L⁃天冬酰胺酶的基础上研发药效强但免疫性弱的蛋白质药物,下一步要做的是 (　　) A.合成编码L⁃天冬酰胺酶的DNA片段 B.构建含L⁃天冬酰胺酶基因片段的表达载体 C.设计出药效强但免疫性弱的蛋白质结构 D.利用抗原—抗体杂交等方法对表达产物进行检测 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析:据题意可知,研发药效强但免疫性弱的蛋白质药物应利用蛋白质工程,科研人员已对蛋白质功能作出预期,下一步应是设计预期的蛋白质结构,故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6.为心梗患者注射大剂量的t⁃PA(一种能高效降解血栓的单链糖蛋白,主要由血管内皮细胞合成、分泌并释放进血液)会诱发颅内出血。研究证实,将t⁃PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低出血等副作用,据此分析错误的是 (　　) A.若利用大肠杆菌来生产t⁃PA,需要对其合成的t⁃PA进行后期改造 B.改造t⁃PA的技术属于蛋白质工程 C.欲将t⁃PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,应直接对蛋白质(t⁃PA)进行改造 D.可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t⁃PA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 解析:由于大肠杆菌只有核糖体一种细胞器,不含内质网和高尔基体等,无法对t⁃PA进行加工,故若利用大肠杆菌来生产t⁃PA,需要对其合成的t⁃PA进行后期改造,A正确;分析题意,本技术是将t⁃PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,属于蛋白质工程,蛋白质工程应直接对相应的基因进行改造,B正确,C错误;t⁃PA是一种能高效降解血栓的单链糖蛋白,由于抗原与抗体的结合具有特异性,故可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t⁃PA,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7.研究发现,胰岛素进入血液循环后容易被降解,糖尿病患者需要反复注射胰岛素才能达到治疗效果。科研人员借助蛋白质工程定向设计改变了胰岛素中的某些氨基酸,提高了胰岛素在患者体内的稳定性,延长了其作用时间。下列有关叙述错误的是 (　　) A.蛋白质工程的实质是在DNA分子水平上进行设计和改造蛋白质 B.氨基酸序列的差异是影响胰岛素在患者体内稳定性的原因之一 C.改造胰岛素应首先从设计胰岛素基因中的脱氧核苷酸序列出发 D.蛋白质工程难度很大与蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构有关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析:蛋白质工程的实质是在DNA分子水平上进行设计和改造蛋白质,A正确;氨基酸序列存在差异会导致胰岛素的空间结构有所改变,进而影响了胰岛素的稳定性,B正确;胰岛素属于蛋白质,改造胰岛素应首先从预期的蛋白质功能出发,C错误;多数蛋白质除具有一级结构(即氨基酸顺序)外,还具有复杂的高级结构,蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构,而很多蛋白质的高级结构是人们目前还不清楚的,因此实施蛋白质工程的难度很大,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8.请根据下图回答有关问题: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (1)在上图所示的蛋白质工程流程中,A指的是________________, B指的是相对应的_________________序列。  (2)对获得的目的基因可采用____________技术扩增其数量。在该过程中所用酶的最大理化特点是______________。  (3)⑤过程中将构建的基因表达载体导入受精卵常用的方法是 _______________。  (4)目的基因是否成功导入受精卵可用_________等技术进行检测。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 蛋白质结构 脱氧核苷酸 PCR 耐高温 显微注射法 PCR B级——强应用,体现创新 9.如图是科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造,生产出效果更好的鼠人嵌合抗体的过程。下列说法正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.生产鼠人嵌合抗体的过程属于基因工程 B.对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构 C.对鼠源杂交瘤抗体进行改造,是通过基因定点诱变技术改造基因实现的 D.鼠人嵌合抗体的使用对人体不会产生任何不良反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 解析:生产鼠人嵌合抗体的过程属于蛋白质工程,A错误;对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构,B正确;对鼠源杂交瘤抗体进行改造,首先要根据预期嵌合抗体功能(或蛋白质功能),设计嵌合抗体结构,然后通过基因拼接,将鼠源抗体基因改造成鼠人嵌合抗体基因,最后导入鼠淋巴细胞中表达,而不是通过基因定点诱变技术改造基因实现的,C错误;从免疫的角度考虑,对人体来说鼠源抗体为抗原,若利用人的抗体与之嵌合,则免疫排斥作用会减轻,对人体的副作用会减少,而不是不会产生任何不良反应,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10.水蛭素(EH)具有较好的抗凝血活性,临床上被用作抗血栓药物。利用酵母菌工业化生产EH时,生产周期长、目标蛋白表达效率较低;利用大肠杆菌进行生产时,基因的转录和翻译都正常,但多肽链错误折叠,产生的无活性的EH会聚集形成水不溶性的包涵体。研究人员通过改造EH的基因,以期获得能在大肠杆菌中表达的可溶性EH。下列有关叙述错误的是 (　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.大肠杆菌在细胞增殖和代谢速率上较快,可用来改进酵母菌生产EH时的缺点 B.包涵体中错误折叠的EH与酵母菌生产的EH在氨基酸序列上有较大差异 C.要得到能表达可溶性EH的大肠杆菌,需要用Ca2+处理大肠杆菌 D.判断转基因大肠杆菌是否成功,需要对可溶性EH的抗凝血活性进行测定 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 解析:大肠杆菌是原核生物中的细菌类，繁殖速度和代谢速率都较快，可以用来改进酵母菌生产EH时生产周期长、目标蛋白表达效率较低的缺点，A正确；利用大肠杆菌进行生产时，基因的转录和翻译都正常，说明在核糖体上合成的多肽正常，与酵母菌生产的EH在氨基酸序列上应该相同，B错误；在基因工程操作中，受体细胞是原核生物如大肠杆菌时，为提高转化效率，可Ca2＋处理大肠杆菌，使细胞处于一种容易吸收周围DNA分子的生理状态，促进重组质粒的转入，C正确；转基因大肠杆菌是否成功，还需要在个体生物学水平进行鉴定，即对可溶性EH的抗凝血活性进行测定，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11.水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题: (1)蛋白质工程流程如图1所示,物质a是___________,物质b是 __________。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是___________________。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 多肽链 mRNA 密码子的简并性 解析:据题图1分析可知,物质a是多肽链,物质b是mRNA。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是密码子的简并性,即一种氨基酸可能有几种密码子。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有__________________________、______________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是______________________。  解析: 蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有通过构建基因文库获取、人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA半保留复制。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 通过构建基因文库获取 人工合成 DNA半保留复制 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结果如图2所示。推测两种处理后的酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的__________(填“种类”或“含量”)有关,导致其活性不同的原因是____________________________________ __________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 种类 提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的 酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏 解析: 据图2可知,两种酶处理后水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升,且差别不大;而抗凝血活性有差异,经酶甲处理后,随着酶解时间的延长,抗凝血活性先上升后相对稳定,经酶乙处理后,随着酶解时间的延长,抗凝血活性先上升后下降,且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性,差异明显,据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关,导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析: 实验设计思路见答案。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 取3支试管,分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素;用酒精消毒,用注射器取同一只动物(如家兔)的血液,立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固情况 本课结束 $$