人教版选修3专题一第四节蛋白质工程的崛起(共52张PPT)ppt0519194951706

1、基因工程产物基因工程产物： 基因工程在原则上只能生产基因工程在原则上只能生产自然界已存在自然界已存在的的蛋白质。蛋白质。 这些这些天然蛋白质天然蛋白质是生物在长期进化过程中形是生物在长期进化过程中形成的成的, ,它们的结构和功能符合特定物种生存的它们的结构和功能符合特定物种生存的需要需要, ,却却不一定完全符合人类生产和生活的需不一定完全符合人类生产和生活的需要。要。基因工程的实质基因工程的实质：将一种生物的基因转移到将一种生物的基因转移到 另一种生物体内，后者可以产生它本不能产另一种生物体内，后者可以产生它本不能产 生的蛋白质，进而生的蛋白质，进而 表现出新的形状表现出新的形状一、蛋白质工程

2、的崛起的缘由一、蛋白质工程的崛起的缘由例如：例如：改造改造干扰素（半胱氨酸）干扰素（半胱氨酸）体外很难保存体外很难保存干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）改造改造改造改造天冬氨酸激酶（异亮氨酸）天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍许多许多工业用酶工业用酶是在改变天然酶的特性后，才使之适应生产

3、和使是在改变天然酶的特性后，才使之适应生产和使用需要的。用需要的。蛋白质工程就是为了生产出符合人蛋白质工程就是为了生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是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。自然界不存在的蛋白质。二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理1 1、蛋白质工程的目标、蛋白质工程的目标 根据人们对根据人们对蛋白质功能蛋白质功能的特定需求，对蛋的特定需求，对蛋白质的白质的结构结构进行分子设计。进行分子设计。2 2、天然蛋白质的合成过程、天然蛋白质的合成过程( (中心法则）中心法则）DNADNA（基因）（基因）转录转录mRNAmRNA翻译翻译蛋白质蛋白质基因基

4、因表达（转录和翻译）表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽链形成氨基酸序列的多肽链形形成具有高级结构的蛋白质成具有高级结构的蛋白质行使生物功能行使生物功能由于基因决定蛋白质，要对蛋白质的结构进由于基因决定蛋白质，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成行设计改造，最终还必须通过基因来完成基因基因DNA氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链蛋白质蛋白质三维结构三维结构预期功能预期功能生物功能生物功能mRNA转录转录翻译翻译折叠折叠DNA合成合成分子设计分子设计 蛋白质的功能是蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造造出新的蛋白质，就要改造DNA，所以蛋

5、，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。白质工程的原理应该是中心法则的逆推。思考思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对：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？蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？应该应该从对基因的操作来实现从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，对天然蛋白质改造，主要原因如下：主要原因如下：（1 1）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，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过改造过的蛋白质可以遗传下去的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直

6、接改造，。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。遗传的。（2 2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容容易操作，难度要小得多易操作，难度要小得多。 、蛋白质工程的基本途径、蛋白质工程的基本途径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）蛋白质工程流程图蛋白质工程流程图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

7、推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列讨论：讨论：1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？ 请把相应的碱基序列写出来。请把相应的碱基序列写出来。 讨论：讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-丙氨酸：丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：色氨酸：UGG 赖氨酸：赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUU、UUC 每种氨基酸都有对应的三联密码子每种氨基酸都

8、有对应的三联密码子,只要查一下遗传只要查一下遗传密码子表密码子表,就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。但是由于上述氨基酸序列中来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由有几个氨基酸是由多个三联密码子编码多个三联密码子编码,因此其碱基排列组合起来就比因此其碱基排列组合起来就比较复杂较复杂,至少可以排列出至少可以排列出16种。同学们可以根据学过种。同学们可以根据学过的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联密码子推出密码子推出mRNA序列为序列为GCU（或（或C或或A或或G）UGGAAA（或（或G）AUGUUU

9、（或（或C），再根据碱基），再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或（或G或或T或或C）ACCTTT（或（或C）TACAAA（或（或G）。）。基因定点诱变技术的常用方法是基因定点诱变技术的常用方法是PCR法。法。突变点：突变点：人工合成的引物上人工合成的引物上手段：手段：PCRPCR技术（定点突变试剂盒）技术（定点突变试剂盒）目的：目的：获得定点突变的基因获得定点突变的基因2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合 成或改造目的基因（成或改造目的基因（DNA）？）？可以通过人工合成的方法获取或基因的定可以通过人工合

10、成的方法获取或基因的定点诱变技术来改变。点诱变技术来改变。基因会发生突变，突变可以自发，也可以诱发，这是每个稍基因会发生突变，突变可以自发，也可以诱发，这是每个稍有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家M史密斯（史密斯（19322000）发明定点突变法之前，突变株的）发明定点突变法之前，突变株的产生必须经由自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类产生必须经由自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类方法属于随机突变，突变株必须在生物性状上有所改变，才方法属于随机突变，突变株必须在生物性状上有所改变，才能确定有突变发生，但除非用分子生物方

11、法或遗传方法找到能确定有突变发生，但除非用分子生物方法或遗传方法找到此突变处，否则无法确定突变位置。也就是说，这种突变是此突变处，否则无法确定突变位置。也就是说，这种突变是盲目的。而史密斯发明的定点突变法却是有目的的，该法可盲目的。而史密斯发明的定点突变法却是有目的的，该法可经由设计好的寡核苷酸，在任何一个基因片段上进行随意或经由设计好的寡核苷酸，在任何一个基因片段上进行随意或设计好的突变，也就是说，这种突变是预先设定好的，所以设计好的突变，也就是说，这种突变是预先设定好的，所以也有人将该法称为也有人将该法称为“反遗传法反遗传法”。有意思的是这一给生命科学研究及应用领域带来革命性有意思的是这一

12、给生命科学研究及应用领域带来革命性突破的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡时闲聊出来的。突破的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡时闲聊出来的。现在，几乎每个生物实验室都会用定点突变法来研究基因或现在，几乎每个生物实验室都会用定点突变法来研究基因或蛋白质的功能。蛋白质的功能。蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律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，通过基及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生

13、活的需求。生产和生活的需求。前提前提：了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能原理原理：改造基因（基因修饰或基因合成）改造基因（基因修饰或基因合成）目的：目的： 定向改造或制造蛋白质定向改造或制造蛋白质（1 1）从生物体中）从生物体中分离纯化分离纯化目的目的蛋白蛋白；（2 2）借助核磁共振和）借助核磁共振和X X射线晶体衍射等手段，尽可能射线晶体衍射等手段，尽可能地地了解了解蛋白质的二维重组和三维晶体蛋白质的二维重组和三维晶体结构结构; ; （3 3）设计设计各种各种处理条件处理条件，了解了解蛋白质的蛋白质的结构变化结构变化，包括折叠与去折叠等对其包括折叠与去折叠等对其活性与功能活性与功能

14、的影响；的影响；（4 4）测定测定其氨基酸其氨基酸序列序列；（5 5）设计设计编码该蛋白的编码该蛋白的基因改造方案基因改造方案，如定点突变；，如定点突变；（6 6）分离、纯化新蛋白分离、纯化新蛋白，功能检测功能检测后投入实际使用。后投入实际使用。 蛋白质工程的实质：对编码蛋白质的基因进行改造对编码蛋白质的基因进行改造项目项目基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程操作起点操作起点操作核心操作核心过程过程目标目标结果结果联系联系目的基因目的基因 预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能 基因表达载体基因表达载体基因基因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检测与表

15、达目的基因的检测与表达预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计蛋白质结构设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测氨基酸序列推测核苷酸序列推测核苷酸序列合成合成DNA 表达出蛋白质表达出蛋白质定向改造生物的遗传特定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生性，获得人类所需的生物类型或生物产品物类型或生物产品定向定向改造或生产改造或生产人类所人类所需的蛋白质需的蛋白质生产自然界中已有的蛋生产自然界中已有的蛋白质白质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,延伸出来的第延伸出来的第二代基因工程二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因

16、的合成。新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。生产自然界没有的蛋生产自然界没有的蛋白质白质比较基因工程和蛋白质工程比较基因工程和蛋白质工程比较基因工程和蛋白质工程比较基因工程和蛋白质工程基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程相同点相同点都要改造基因，都属于分子水平都要改造基因，都属于分子水平产生新的产生新的基因型，无新基因基因型，无新基因基因（型）基因（型）产生的蛋白质产生的蛋白质原有的原有的新的新的联系联系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，是基因工程的应用和延伸是基因工程的应用和延伸（二）蛋白质改造工程举例（二）蛋白质改造工程举例1水蛭素改造水蛭素改造水蛭素是水蛭唾

17、液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有多种变异体，由它有多种变异体，由65或或66个氨基酸残基组成。水个氨基酸残基组成。水蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素主要变异体础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案，的设计方案，将将47位的位的Asn（天冬酰胺）变成（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸），（赖氨酸），使其与分子内第使其与分子内第4或第或第5位位Thr（苏氨酸）间形成氢（苏氨酸）间形成氢键来帮助水

18、蛭素键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高抗端肽段的正确取向，从而提高抗凝血效率，试管试验活性提高了凝血效率，试管试验活性提高了4倍，在动物模型倍，在动物模型上检验抗血栓形成的效果，提高上检验抗血栓形成的效果，提高20倍。倍。2 2生长激素改造生长激素改造生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还可以结合长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还可以结合许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发其他生理过程。许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发其他生理过程。在治疗过程中为减少副作用，需使人的重组生

19、长激素只与在治疗过程中为减少副作用，需使人的重组生长激素只与生长激素受体结合，尽可能减少与其他激素受体的结合。生长激素受体结合，尽可能减少与其他激素受体的结合。经研究发现，二者受体结合区有一部分重叠，但并不完全经研究发现，二者受体结合区有一部分重叠，但并不完全相同，有可能通过改造加以区别。由于人的生长激素和催相同，有可能通过改造加以区别。由于人的生长激素和催乳激素受体结合需要锌离子参与作用，而它与生长激素受乳激素受体结合需要锌离子参与作用，而它与生长激素受体结合则无需锌离子参与，于是考虑取代充当锌离子配基体结合则无需锌离子参与，于是考虑取代充当锌离子配基的氨基酸侧链，如第的氨基酸侧链，如第18

20、18和第和第2121位位HisHis（组氨酸）和第（组氨酸）和第1717位位GluGlu（谷氨酸）。实验结果与预先设想一致，但要开发作（谷氨酸）。实验结果与预先设想一致，但要开发作为临床用药还有大量的工作要做。为临床用药还有大量的工作要做。3胰岛素改造胰岛素改造天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变

21、这些残基，则可降低其聚合作用，使胰技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。4治癌酶的改造治癌酶的改造 癌症的基因治疗分二个方面：药物作用于癌症的基因治疗分二个方面：药物作用于癌细胞，特异性地抑制或杀死癌细胞；药物保癌细胞，特异性地抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化学药物的侵害，可以提高化护正常细胞免受化学药物的侵害，可以提高化学治疗的剂量。疱疹病毒（学治疗的剂量。疱疹病毒（HSV）胸腺嘧啶激）胸腺嘧啶激酶（酶（TK）可以催化胸腺嘧啶和其它结构类似）可以催化胸腺嘧啶和其它结构类似物磷酸化而使这些碱基物

22、磷酸化而使这些碱基3-OH缺乏缺乏,从而阻断从而阻断DNA的合成，杀死癌细胞。的合成，杀死癌细胞。HSVTK催化能催化能力可以通过基因突变来提高。从大量的随机突力可以通过基因突变来提高。从大量的随机突变中进行筛选出一种酶变中进行筛选出一种酶,在酶活性部位附近有在酶活性部位附近有6个氨基酸被替换，催化能力个氨基酸被替换，催化能力20倍以上。倍以上。蛋白质工程的发展很快，研究工作很蛋白质工程的发展很快，研究工作很多，以上仅介绍了几个例子。蛋白质工多，以上仅介绍了几个例子。蛋白质工程除了用于改造天然蛋白质或设计制造程除了用于改造天然蛋白质或设计制造新的蛋白质外，其本身还是研究蛋白质新的蛋白质外，其本

23、身还是研究蛋白质结构功能的一种强有力的工具，它在解结构功能的一种强有力的工具，它在解决生物理论方面所起的作用，可以和任决生物理论方面所起的作用，可以和任何重大的生物研究方法相提并论。何重大的生物研究方法相提并论。三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和

24、酶在工业、农业和医药新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。蛋白质的新时期。1、前景诱人：如用此技术制成的、前景诱人：如用此技术制成的 ，具有具有 、耗电少和、耗电少和 的特点。的特点。2、难度很大：主要是目前科学家对大多数、难度很大：主要是目前科学家对大多数蛋白质的蛋白质的 的了解还很不够。的了解还很不够。电子元件电子元件体积小体积小效率高效率高高级结构高级结构旁栏思考题旁栏思考题 你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质

25、工程有什么你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？关系？我国科学家承担了什么任务？人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。命题。20012001年，国际人类蛋白质组组织宣告年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由大国际合作行动：一项是由中国科学家中国科学家牵头牵头执行的执行的“人类肝脏蛋白质组计划人类肝脏蛋白质组计划”；另一项；另一项是以美国科学家牵

26、头执行的是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白人类血浆蛋白质组计划质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。的帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有前有1616个国家和地区的个国家和地区的8080多个实验室报名参多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白加。它的科学目标是揭示并确认肝

27、脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。发的突破提供重要的科学基础。人类蛋白质组计划的深入研究将人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质是对蛋白质工程的有力推动和理论支持工程的有力推动和理论支持。 随堂基础巩固随堂基础巩固1蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是()A氨基酸结构氨基酸结构B蛋白质空间结构蛋白质空间结构C肽链结构肽链结构 D基因结构基因结构解析：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物解析：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，通过基因修饰或基

28、因合成，对现有蛋功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。和生活需求。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。答案：答案：D2蛋白质工程在设计蛋白质结构时依据的是蛋白质工程在设计蛋白质结构时依据的是()A基因功能基因功能 B蛋白质功能蛋白质功能C氨基酸序列氨基酸序列 DmRNA密码子序列密码子序列解析：蛋白质工程在设计蛋白质结构时依据蛋白质功能，设解析：蛋白质工程在设计蛋白质结构时依据蛋白质功能，设计了蛋白质结构后再推测并合成相应的基

29、因。计了蛋白质结构后再推测并合成相应的基因。答案：答案：B3蛋白质工程的基本操作程序正确的是蛋白质工程的基本操作程序正确的是()蛋白质分子结构合成蛋白质分子结构合成DNA合成合成mRNA合成合成蛋白质的预期功能根据氨基酸的序列推出脱氧核苷蛋白质的预期功能根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列酸的序列ABCD解析：蛋白质工程的操作流程为：从预期的蛋白质功能出发解析：蛋白质工程的操作流程为：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序列推测应有的氨基酸序列找到相找到相对应的脱氧核苷酸序列。对应的脱氧核苷酸序列。答案：答案：C4下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图

30、回答下列问题：下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：(1)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_；代表中心法；代表中心法则内容的是则内容的是_。(填写数字填写数字)(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：_；_；_；_；_。 转录转录 折叠折叠(加工加工) 翻译翻译 分子设计分子设计 DNA合成合成 4下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：对蛋白质的结构进行分子设计对蛋白质的结构进行分子设计 (3)蛋白质工程的目的是蛋白质工程的目的是_，

31、通过通过_实现。实现。(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是_的。的。基因合成或改造基因合成或改造 相反相反 1下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的B天然蛋白质都能符合人类生产和生活的需要天然蛋白质都能符合人类生产和生活的需要C天然干扰素在体外保存相当困难天然干扰素在体外保存相当困难D许多工业用酶是由天然酶改造而来的许多工业用酶是由天然酶改造而来的解析：天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，解析：天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，但不

32、一定完全符合人类生产和生活的需要。但不一定完全符合人类生产和生活的需要。答案：答案：B课时跟踪训练课时跟踪训练2下列关于蛋白质工程的设计思路中，说法不正确的是下列关于蛋白质工程的设计思路中，说法不正确的是()A从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构B从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序C从氨基酸的排列顺序推测基因中脱氧核苷酸的排列顺序从氨基酸的排列顺序推测基因中脱氧核苷酸的排列顺序D蛋白质工程完全不遵循中心法则蛋白质工程完全不遵循中心法则解析：蛋白质工程的基本途径是根据中心法则反推出来的。解析：蛋白质工程的基本途径是根据中心法则反推

33、出来的。答案：答案：D3科学家将科学家将-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌中表干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌中表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了大提高了-干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为该生物技术为()A基因工程基因工程B蛋白质工程蛋白质工程C基因突变基因突变 D组织培养组织培养解析：题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，解析：题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的其合成的-干扰素也不是天然干扰素也不是天然-干扰素，而是经过改造的

34、、干扰素，而是经过改造的、具人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应具人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。为蛋白质工程。答案：答案：B4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分析蛋白质分子的精细结构分析蛋白质分子的精细结构B对蛋白质进行有目的的改造对蛋白质进行有目的的改造C分析氨基酸的化学组成分析氨基酸的化学组成D按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质解析：蛋白质工程就是指根据蛋白质的精细结构和功能之间解析：蛋白质工程就是指根据蛋白质的精细结构和功能之间的关系，按照人的意愿改造蛋白质

35、分子，形成自然界中不存的关系，按照人的意愿改造蛋白质分子，形成自然界中不存在的蛋白质分子，对蛋白质的改造包括氨基酸的种类、数量在的蛋白质分子，对蛋白质的改造包括氨基酸的种类、数量和排列顺序，但不包括氨基酸的化学组成。和排列顺序，但不包括氨基酸的化学组成。答案：答案：C5下列关于蛋白质工程的叙述中，不正确的是下列关于蛋白质工程的叙述中，不正确的是()A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要人类的需要B蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构定向改变

36、分子的结构C蛋白质工程能产生自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子蛋白质工程能产生自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D蛋白质工程的操作起点是从预期蛋白质功能出发，设计出蛋白质工程的操作起点是从预期蛋白质功能出发，设计出相应的基因，并借助基因工程实现的相应的基因，并借助基因工程实现的解析：蛋白质工程实际操作还是对基因进行操作，而不是对解析：蛋白质工程实际操作还是对基因进行操作，而不是对蛋白质进行操作。蛋白质进行操作。答案：答案：B6科学家为提高玉米中赖氨酸含量，将天冬氨酸激酶的科学家为提高玉米中赖氨酸含量，将天冬氨酸激酶的第第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成位的苏氨酸变成异亮氨酸，

37、将二氢吡啶二羧酸合成酶中酶中104位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和倍和2倍，倍，下列对蛋白质的改造，操作正确的是下列对蛋白质的改造，操作正确的是()A直接通过分子水平改造蛋白质直接通过分子水平改造蛋白质B直接改造相应的直接改造相应的mRNAC对相应的基因进行操作对相应的基因进行操作D重新合成新的基因重新合成新的基因 解析：蛋白质工程的直接操作对象是基因。解析：蛋白质工程的直接操作对象是基因。答案：答案：C7猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显，原因是猪的

38、胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显，原因是猪的胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪的胰猪的胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪的胰岛素用于临床治疗人的糖尿病，用蛋白质工程对蛋白质分子岛素用于临床治疗人的糖尿病，用蛋白质工程对蛋白质分子进行设计的最佳方案是进行设计的最佳方案是()A对猪的胰岛素进行一个不同氨基酸的替换对猪的胰岛素进行一个不同氨基酸的替换B将猪的胰岛素和人的胰岛素进行拼接，组成新的胰岛素将猪的胰岛素和人的胰岛素进行拼接，组成新的胰岛素C将猪和人的胰岛素混合在一起治疗人的糖尿病将猪和人的胰岛素混合在一起治疗人的糖尿病D根据人的胰岛素设计制造一种新的胰岛素根据人的胰岛

39、素设计制造一种新的胰岛素解析：要使猪的胰岛素临床用于治疗人的糖尿病，需要对猪解析：要使猪的胰岛素临床用于治疗人的糖尿病，需要对猪的胰岛素进行蛋白质改造，制造一种新的胰岛素。蛋白质工的胰岛素进行蛋白质改造，制造一种新的胰岛素。蛋白质工程实质是对基因的改造。程实质是对基因的改造。答案：答案：D8下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是()A基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，而蛋基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质

40、质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当得到可以在当得到可以在70 条件下保存半年的干扰素后，在相关条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下，干扰素可以大量自我合条件下，干扰素可以大量自我合成成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都是可遗传的解析：利用蛋白质工程生产蛋白质产品应通过改造相应基因解析：利用蛋白质工程生产蛋白质产品应通过改造相应基因后，再经基因表达大

41、量产生。后，再经基因表达大量产生。答案：答案：C9某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是其热稳定性较差，进入人体后容结构和功能很相似，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物消化易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物消化不良，最佳方案是不良，最佳方案是()A替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能B将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶C重新设计与创造一种蛋白酶重新设计与创造一种蛋白酶D减少此酶在片剂

42、中的含量减少此酶在片剂中的含量解析：蛋白质的结构包括一级结构和空间结构，一级结构是解析：蛋白质的结构包括一级结构和空间结构，一级结构是指组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序，蛋白质的指组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序，蛋白质的功能是由一级结构和空间结构共同决定的，特别是空间结构功能是由一级结构和空间结构共同决定的，特别是空间结构与蛋白质的功能关系更密切。要想使蛋白酶热稳定性有所提与蛋白质的功能关系更密切。要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。个别氨基酸进行替换。答案：答案

43、：A10蛋白质工程中最早成功实现的是蛋白质工程中最早成功实现的是()A对胰岛素进行改造，生产速效型药品对胰岛素进行改造，生产速效型药品B蛋白质工程应用于微电子方面蛋白质工程应用于微电子方面C体外耐保存的干扰素体外耐保存的干扰素D用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米解析：解析：1981年，用基因工程菌生产出胰岛素产品，随后进入年，用基因工程菌生产出胰岛素产品，随后进入商品化生产，结束了完全依赖动物脏器生产胰岛素的历史。商品化生产，结束了完全依赖动物脏器生产胰岛素的历史。答案：答案：A11(14分分)干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治干扰素是动物体内合成的一种蛋白

44、质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在70 条件下保存半年，条件下保存半年，给广大患者带来福音。给广大患者带来福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可可以保存的干扰素以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素可以保存的干扰素”：预期的蛋预期的蛋白质结构白质结构 应

45、有的氨应有的氨基酸序列基酸序列 相对应的脱相对应的脱氧核苷酸序氧核苷酸序列列(基因基因) 预期蛋白预期蛋白质的功能质的功能 11(14分分)干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在70 条件下保存半年，条件下保存半年，给广大患者带来福音。给广大患者带来福音。自然界已存在自然界已存在 (2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则

46、上只能生产_ 的蛋白质，不一定符合的蛋白质，不一定符合_需要。需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关而蛋白质工程是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，通过系作为基础，通过_或或_，对现有蛋白质进行，对现有蛋白质进行_或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。需要。人类生产和生活人类生产和生活 基因修饰基因修饰 基因合成基因合成 改造改造 11(14分分)干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的疗病毒感染和

47、癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在70 条件下保存半年，条件下保存半年，给广大患者带来福音。给广大患者带来福音。空间空间(或高级或高级) (3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的_ 结构。结构。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，对天然蛋白质进行改造，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？其原因是什么？还是通过对基因的操作来实现？其原因是什么？应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。首先，任何应该通过对基因的操

48、作来实现对天然蛋白质的改造。首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去；如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质去；如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传。其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改分子也无法遗传。其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多造要容易操作，难度要小得多 12绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助这样借助GFP发生的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移发生的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。下图为我国首例绿色荧光蛋动情况，帮助推断蛋白质的功能。下图为我国首例绿色荧光蛋白白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图，据图回答：转基因克隆猪的培育过程示意图，据图回答：(1)图中通过过程、形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质图中通过过程、形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质粒。限制酶粒。限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCC，限制酶，限制