第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程配套课件PPT（人教版 单选版）

该高中生物学课件聚焦蛋白质工程的原理与应用，从基因工程只能生产天然蛋白质的局限切入，通过玉米赖氨酸含量提高等实例，构建“预期功能→设计结构→推测序列→改造基因”的知识脉络，提供概念解读、流程图解等学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过蛋白质工程与基因工程对比表格、水蛭素改造等典例分析，培养结构与功能观，设置实验设计（如抗凝血活性比较）和高考模拟题，助力学生提升分析能力，为教师提供系统教学资源与评价工具。

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、生产目标蛋白的过程。 聚焦·学案一　蛋白质工程的基本原理 聚焦·学案二　蛋白质工程的应用 目录 随堂小结 课时跟踪检测 聚焦·学案一　蛋白质工程的基本原理 学案设计 1.蛋白质工程的概念解读 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。 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 [典例]　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__________________。 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。 (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_____________________。 通过构建基因文库获取 人工合成 DNA半保留复制 [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。 (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___________________________________________________________ ____________________________。 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 种类 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;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,且差异明显,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。 (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:___________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 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;取同一只动物(如家兔)的血液,立即将等量的血液加入三支试管中,静置相同时间,观察统计三支试管中血液凝固情况 取3支试管, [解析]实验设计思路见答案。 　　[归纳拓展]　蛋白质工程与基因工程的区别与联系 项目 蛋白质工程 基因工程 区 别 过程 预期蛋白质功能→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或合成新基因→获得所需要的蛋白质 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的类型或生物产品 结果 可生产自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质 联系 ①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。 ②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造 迁移训练 1.(2025·郑州模拟)下图表示蛋白质工程的操作过程,相关说法不正确的是 (　　) A.a、b过程分别是转录、翻译 B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作 C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术 D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因 √ 解析:a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程,b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程,A正确;蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作,B正确;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错误;蛋白质工程中,可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因,D正确。 2.(2025·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;改造纤维素酶也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。 3.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题: (1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的_____________________进行改造。 (2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰_____基因或合成_____ 基因,所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括____________的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动,即___________ ________________________________________________。 氨基酸序列(或结构) P P1 DNA和RNA RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译) DNA→RNA、 (3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过__________________和__________________,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因。在经表达、纯化获得蛋白质之后,还需要对蛋白质的__________进行鉴定。 设计蛋白质结构 推测氨基酸序列 功能 聚焦·学案二　蛋白质工程的应用 学案设计 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_______,在一定条件下可以延长保存时间。 (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。 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 迁移训练 1.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。 √ 2.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序列确定改造是否成功 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。 3.人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y),该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。回答下列问题: (1)若要获得Y的基因,可从人的T细胞中提取__________作为模板,在____________催化下合成cDNA,再利用_______技术在体外扩增获得大量Y的基因。 解析:若要获得Y的基因,可从人的T细胞中提取mRNA作为模板,在逆转录酶催化下合成cDNA,再利用PCR技术在体外扩增获得大量Y的基因。 mRNA 逆转录酶 PCR (2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。若将上述所得Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的____________中,得到含目的基因的重组Ti质粒,则可用农杆菌转化法将该基因导入某种植物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y的愈伤组织,则说明Y的基因已经________________________________。 解析:将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。将上述所得Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的T⁃DNA中,得到含目的基因的重组Ti质粒,则可用农杆菌转化法将该基因导入某种植物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y的愈伤组织,则说明Y的基因已经整合到叶肉细胞的染色体DNA上。 T⁃DNA 整合到叶肉细胞的染色体DNA上 (3)天然的Y通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性,若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性,具体思路是_____________________________ __________________________________________________________________________________。 找到第6位氨基酸对应的碱基 在基因中的位置,参照密码子表,将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙对应的碱基 解析:若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性,具体思路是先找到第6位氨基酸对应的碱基在基因中的位置,参照密码子表,将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙对应的碱基,从而完成对Y的改造。 　　[思维建模]　“二看法”判断基因工程和蛋白质工程 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.蛋白质工程为什么要通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造? ____________________________________________________________________________________________________________________。 2.若要获得抗盐能力更强的抗盐基因,可以对基因H进行改造,最终得到相应的蛋白质,该过程可以通过蛋白质工程完成,该过程的基本思路是_________________________________________________________ ______________________________________________________。 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 ①预期耐盐蛋白质的功能;②设计耐盐蛋白质的结构;③推测应有的氨基酸序列;④找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因) 3.通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析,发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失,结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白质进行改造,以提高其致死率,写出其实验设计思路。 _______________________________________________________________________________________。 参照密码子表,找到合成该14个氨基酸的碱基序列所在的基因位置,将这些碱基序列进行缺失处理 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.当得到保存时间延长的干扰素后,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,需借助基因工程实现,A合理;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合理;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不合理;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合理。 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.得到的热稳定性高的T4溶菌酶(A1)可直接用于生产实践 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;热稳定性高的T4溶菌酶(A1)是一种新蛋白质,需要进行功能鉴定后才能用于生产实践,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,有了它才能驱动基因转录,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;人工合成新的干扰素基因后使其在受体细胞中表达的过程运用了基因工程技术,D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 一、选择题 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: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符合题意。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 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。 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 3.(2025·全国二卷)蛋白质是结构和功能多样的生物大分子。下列叙述错误的是 (　　) A.二硫键的断裂不会改变蛋白质的空间结构 B.改变蛋白质的空间结构可能会影响其功能 C.用乙醇等有机溶剂处理可使蛋白质发生变性 D.利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质 解析:二硫键断裂会改变蛋白质的空间结构,A错误;蛋白质的功能依赖其特定的空间结构,若空间结构改变,其功能通常也会受到影响,B正确;乙醇等有机溶剂可破坏蛋白质分子中的氢键,导致其空间结构改变而变性,C正确;利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质,D正确。 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 √ 4.(2025·重庆模拟)科学研究者利用某细菌合成赖氨酸的途径如图所示,当苏氨酸和赖氨酸二者的含量在细胞内积累过多时会抑制酶a的活性,使赖氨酸的合成量减少;当这两种氨基酸含量降低时,酶a的活性恢复,合成量又可以提高。下列叙述正确的是 (　　) A.上述酶a活性的调节机制属于正反馈调节 B.利用人工诱变选育高活性酶c的菌种可以大量生产苏氨酸 C.利用蛋白质工程原理提高赖氨酸产量的最合理方式是改造酶e的结构 D.用一定手段增大该菌种细胞膜的通透性,会提高赖氨酸的生产量 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:题述酶a活性的调节机制属于负反馈调节,A错误;利用人工诱变选育高活性酶c的菌种可使中间产物Ⅱ更多的合成高丝氨酸,从而更多地生产苏氨酸,B正确;由题意可知,当细胞内苏氨酸和赖氨酸含量高时会抑制酶a的活性,利用蛋白质工程原理提高赖氨酸产量的最合理方式是改造酶a的结构,提高酶a的活性,C错误;增大该菌种细胞膜的通透性会影响细胞的正常生命活动,可能使赖氨酸的产量降低,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 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 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 5 6 7 8 2 3 4 9 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,能显著降低颅内出血等副作用。据此分析,下列叙述错误的是 (　　) 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 5 6 7 8 2 3 4 9 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 5 6 7 8 2 3 4 9 7.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 (　　) 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 5 6 7 8 2 3 4 9 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 5 6 7 8 2 3 4 9 8.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 (　　) 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.得到能表达可溶性EH的大肠杆菌的过程中,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 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:大肠杆菌是原核生物,其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,则与酵母菌生产的EH在氨基酸序列上应该相同,B错误;得到能表达可溶性EH的大肠杆菌的过程涉及基因工程,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,可用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 5 6 7 8 2 3 4 9 二、非选择题 9.请根据下图回答有关问题: (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。 蛋白质结构 脱氧核苷酸 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (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。 PCR 耐高温 PCR 显微注射法 _________________________________________________。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 10.(2025·河南高考节选)卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖,可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。某研究小组拟筛选具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种用于生产卡拉胶寡糖。回答下列问题: (1)为构建携带cg(CG的编码基因)的大肠杆菌表达载体,对cg的PCR扩增产物和质粒进行双酶切,随后用E.coli DNA连接酶连接。(相应质粒与限制酶的识别序列和切割位点见图1)为保证连接准确性和效率,cg转录模板链的5'端最好含有__________酶切位点。另有两组同学选用了各不相同的双酶切组合和T4 DNA连接酶重复上述实验,获得的部分重组质粒分子大小符合预期,但均无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割,其原因是 BamHⅠ 重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶识别序列 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率较低,为保证连接效率,切割质粒和目的基因时不宜选择切成平末端的限制酶,即不能选择限制酶EcoRⅤ和SmaⅠ;而限制酶SpeⅠ与XbaⅠ酶切后的黏性末端相同,若选择限制酶SpeⅠ与XbaⅠ同时切割,会出现质粒和目的基因的自连或目的基因反向连接到质粒中,因此切割质粒时只能选择限制酶SpeⅠ与XbaⅠ中的一个,而另一个限制酶需要选择BamHⅠ;又由于转录的方向是由启动子→终止子,mRNA延伸的方向是5'→3',且mRNA与DNA的模板链方向相反,因此基因模板链的3'端应靠近启动子,故为保证连接准确性和效率,cg转录模板链的5'端最好含有BamHⅠ酶切位点。T4 DNA连接酶既可以连接平末端,也可连接黏性末端,由于限制酶的识别序列具有专一性,若重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶的识别序列,则可能导致重组质粒无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (2)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌,需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,目的是____________________________________________________,随后在含_________和__________的培养基中培养一段时间后,根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。 解析:为将构建好的表达载体转入大肠杆菌,需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,便于重组DNA进入受体细胞。由于具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种可分解卡拉胶,使其菌落周围形成透明圈,且重组质粒上含有四环素抗性基因,因此导入目的基因的大肠杆菌可接种在含卡拉胶和四环素的培养基中培养一段时间后,根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。 使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 卡拉胶 四环素 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (3)已知空间上邻近的两个半胱氨酸易形成二硫键,从而提升蛋白质的耐热性。为提高CG的耐热性,研究人员分析了五个氨基酸位点的空间距离和保守度(保守度值越大表明该位点对酶的功能越关键),如图2所示。根据分析结果,选择第_______位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适,原因是__________________________________________________ _________________________________________________。 44 该位点的氨基酸空间上离半胱氨酸相对较近,容易形成 二硫键,而且保守度低,替换后对酶功能的影响较小 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:据图可知,虚线长度代表氨基酸间的空间距离,由于第44位的氨基酸空间上离半胱氨酸相对较近,容易形成二硫键,而且保守度低,替换后对酶功能的影响较小,因此选择第44位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $