導(dǎo)學(xué)案：蛋白質(zhì)工程

蛋白質(zhì)工程導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程的基本原理3.舉例說出基因工程的應(yīng)用和發(fā)展【自學(xué)質(zhì)疑】一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：1．基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另一處生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)的 ，從而產(chǎn)生新性狀。2．蛋白質(zhì)工程目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的 。小結(jié)：蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)：基因工程。蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)：按意愿產(chǎn)生人們所需要的蛋白質(zhì)。二、蛋白質(zhì)工程基本原理1．目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì) 功能的特定需求，對(duì) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。2．實(shí)質(zhì)：基因改造。3．過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有 序列→找到對(duì)應(yīng)的 序列(基因)。既然蛋白質(zhì)的功能是由DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質(zhì)，就要改造DNA。所以蛋白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心法則的逆推。 三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景例如：科學(xué)家通過對(duì)的改造，已使其成為速效型藥品；用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有、和的特點(diǎn)，因此有極為廣闊的發(fā)展前景。四、蛋白質(zhì)質(zhì)工程的應(yīng)用：1．提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性：主要是改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性，主要用于工業(yè)化生產(chǎn)（1）替換酶的部分氨基酸；（2）引入二硫鍵2．改變蛋白質(zhì)的活性3．合成嵌合抗體，用于臨床治療五、蛋白質(zhì)改造的方法：基因定點(diǎn)誘變技術(shù)、重組DNA技術(shù)1．制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)——大改根據(jù)氨基酸性質(zhì)和特點(diǎn)來改造，使之具有特定氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能。2．在蛋白質(zhì)分子中替代一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)——中改3．改造蛋白質(zhì)分子中的幾個(gè)氨基酸的殘基——小改通過基因工程的定點(diǎn)誘變技術(shù)，有目的改造，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能?！境C正反饋】1．蛋白質(zhì)工程是新崛起的一項(xiàng)生物工程，又稱第二代基因工程。下圖示意蛋白質(zhì)工程流程，圖中在遺傳學(xué)上依次表示（）A.轉(zhuǎn)錄和翻譯B.翻譯和轉(zhuǎn)錄C.復(fù)制和轉(zhuǎn)錄D.傳遞和表達(dá)2．蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是（）A.改變氨基酸結(jié)構(gòu)

B.改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)C.改變肽鏈結(jié)構(gòu)

D.改造基因結(jié)構(gòu)3．基因工程的實(shí)質(zhì)是（）A.基因重組

B.基因突變C.產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)D.產(chǎn)生新的基因4．干擾素經(jīng)過改造可長(zhǎng)期儲(chǔ)存，從蛋白質(zhì)水平上應(yīng)改變的是（）A.光氨酸

B.精氨酸C.谷氨酸

D.半光氨酸5．蛋白質(zhì)工程制造的蛋白質(zhì)是（）A.天然蛋白質(zhì)

B.稀有蛋白質(zhì)C.自然界中不存在的蛋白質(zhì)D.血紅蛋白質(zhì)6．蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)是（）A.基因工程

B.細(xì)胞工程C.酶工程D.發(fā)酵工程7．玉米是生產(chǎn)賴氨酸的好材料，可是產(chǎn)量低，需要改變什么結(jié)構(gòu)就能提高產(chǎn)量（）A.天冬氨酸激酶

B.二氫吡啶二羧合成酶C.肽酶

都是8.天然蛋白質(zhì)合成遵循的法則是（）A.中心法則

B.轉(zhuǎn)錄C.翻譯

D.復(fù)制9.關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯(cuò)誤的是（）A.蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類的需要B.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子結(jié)構(gòu)C.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子D.蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程10.蛋白質(zhì)工程的基本操作程序正確是（）①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)合成②DNA合成③mRNA合成④蛋白質(zhì)的預(yù)期功能⑤根據(jù)氨基酸的序列推出脫氧核苷酸的序列A.①→②→③→④→⑤→①B.⑤→④→③→②→①→②C.④→①→⑤→②→③→①D.②→③→⑤→①→②→④11．下列各項(xiàng)與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性無關(guān)的是（）A.氨基酸的種類.數(shù)目.排列順序B.構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈的數(shù)目C.構(gòu)成蛋白質(zhì)的肽鏈的空間結(jié)構(gòu)D.氨基酸至少含一個(gè)氨基和一個(gè)羧基12．蛋白質(zhì)工程中直接操作的對(duì)象是（）A.氨基酸的結(jié)構(gòu)B.蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)C.肽鏈結(jié)構(gòu)D.基因結(jié)構(gòu)13．蛋白質(zhì)工程中目前已成功的是（）A.對(duì)胰島素進(jìn)行改造，使其成為速效型藥品B.蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C.室溫下可保存半年的干擾素D.耐儲(chǔ)存的番茄14.某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能很相似，只有對(duì)熱穩(wěn)定性較差，進(jìn)入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑，臨床治療消化不良，最佳方案是（）A.對(duì)此酶中的少數(shù)氨基酸替換，以改善其功能B.將此酶與人蛋白酶進(jìn)行拼接，形成新的蛋白酶C.重新設(shè)計(jì)與創(chuàng)造一種全新的蛋白酶D.減少此酶在片劑中的含量15.科學(xué)家將β干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第17位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高β-干擾素的抗病性活性，并且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性，該生物技術(shù)為（）A.基因工程

B.蛋白質(zhì)工程C.基因突變

D.細(xì)胞工程16.下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（）A.蛋白質(zhì)工程無需構(gòu)建基因表達(dá)載體B.通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)的性狀不遺傳給子代C.蛋白質(zhì)工程需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶D.蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上改造蛋白質(zhì)的17.當(dāng)前醫(yī)學(xué)上，蛋白質(zhì)工程藥物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白質(zhì)類替代治療劑，則基因工程藥物與蛋白質(zhì)工程藥物的區(qū)別是（）A.都與天然產(chǎn)物完全相同B.都與天然產(chǎn)物不相同C.基因工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同，蛋白質(zhì)工程藥物與天然產(chǎn)物不相同D.基因工程藥物與天然產(chǎn)物不相同，蛋白質(zhì)工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同【遷移應(yīng)用】1．枯草桿菌產(chǎn)生的蛋白酶具有催化分解蛋白質(zhì)的特性，但極易被氧化而失效。1985年，美國(guó)的埃斯特爾將枯草桿菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替換后，雖然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用這種水解酶作為洗滌劑，可以有效地除去血漬、奶漬等蛋白質(zhì)污漬。(1)改造枯草桿菌蛋白酶的生物技術(shù)是__________。(2)改造后的枯草桿菌中控制合成蛋白酶的基因與原來相比，至少有____個(gè)堿基對(duì)發(fā)生變化。(3)利用生物技術(shù)改造蛋白質(zhì)，提高了蛋白質(zhì)的________性，埃斯特爾所做的工作，是對(duì)已知蛋白質(zhì)進(jìn)行_________________。2．人類正常血紅蛋白(HbA)β鏈第63位氨基酸是組氨酸，其密碼子為CAU或CAC。當(dāng)β鏈第63位組氨酸被酪氨酸(UAU或UAC)替代后，出現(xiàn)異常血紅蛋白(HbM)，導(dǎo)致一種貧血癥，β鏈第63位組氨酸被精氨酸(CGU或CGC)所替代產(chǎn)生的異常血紅蛋白(HbZ)將引起另一種貧血癥。(1)寫出正常血紅蛋白基因中，決定β鏈第63位組氨酸密碼子的堿基對(duì)組成。(2)在決定β鏈第63位組氨酸密碼子的DNA的三個(gè)堿基對(duì)中，任一個(gè)堿基對(duì)發(fā)生變化都將產(chǎn)生異常的血紅蛋白嗎?為什么?(3)若將正常的基因片段導(dǎo)入貧血癥患者的骨髓造血干細(xì)胞中，則可以達(dá)到治療疾病的目的。請(qǐng)問，此操作屬于蛋白質(zhì)工程嗎?為什么?3.胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，要經(jīng)過較長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題：（1）構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是___________。（2）通過DNA合成形成的新基因應(yīng)與________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到________中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。（3）若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有________、________和發(fā)酵工程。（4）圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？___________________4.蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)對(duì)蛋白質(zhì)的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)______進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，根據(jù)法則便可以改造天然蛋白質(zhì)，例如：玉米的賴氨酸含量低，原因是賴氨酸合成過程中的兩個(gè)關(guān)鍵的酶.的活性受賴氨酸濃度的影響，如果我們將中的第352位的蘇氨酸變?yōu)?，把中?04位的天冬酰氨變成，就可以提高玉米中的賴氨酸含量提高2—5倍。5.番茄營(yíng)養(yǎng)豐富，是人們喜愛的一類果蔬。但普通番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏。為滿足人們的生產(chǎn)生活需要，科學(xué)家們通過基因工程技術(shù)，培育出了抗軟化.保鮮時(shí)間長(zhǎng)的番茄新品種。操作流程如圖。請(qǐng)據(jù)圖回答?？苟嗑郯肴樘侨┧崦富颍康幕颍┵|(zhì)粒抗多聚半乳糖醛酸酶基因（目的基因）質(zhì)粒重組DNA含重組DNA的土壤農(nóng)桿菌土壤農(nóng)桿菌普通番茄細(xì)胞培養(yǎng)②多聚半乳糖醛酸酶基因抗多聚半乳糖醛酸酶基因培養(yǎng)③抗多聚半乳糖醛酸酶基因多聚半乳糖醛酸酶基因mRNA1mRNA2mRNA1與mRNA2結(jié)合抗軟化番茄的培育過程示意圖①（1）過程①需要的工具酶有。（2）在篩選出含重組DNA的土壤農(nóng)桿菌時(shí)通常依據(jù)質(zhì)粒上的的表達(dá)。（3）在番茄新品種的培育過程中，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法叫做。（4）從圖中可見，mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時(shí)的過程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀。（5）為促使圖中培養(yǎng)②.③過程的順利完成，通常需要在培養(yǎng)基中加入的