《蛋白质工程的原理和应用》课件

第4节蛋白质工程的原理和应用第3章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习素养目标课前篇自主预习一、蛋白质工程崛起的缘由1.蛋白质工程的概念(1)基础:蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。(2)手段:改造或合成基因。(3)目的: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。基因指导蛋白质合成

2.蛋白质工程的崛起(1)理论和技术条件:分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。(2)缘由①基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。②天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。二、蛋白质工程的基本原理及应用1.蛋白质工程的目标根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行设计改造。2.基本思路

逆用“中心法则”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。3.蛋白质工程的应用(1)通过改造胰岛素基因,使胰岛素上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,从而有效抑制了胰岛素的聚合,由此研发出速效胰岛素类似物产品。(2)延长干扰素体外保存时间。将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,在-70℃的条件下,干扰素可以保存半年。(3)改进酶的性能或开发新的工业用酶,提高酶的使用价值。自我检测1.基因工程原则上只能生产自然界中已有的蛋白质,而蛋白质工程可以生产自然界中没有的新的蛋白质,判断下列有关蛋白质工程的表述是否正确。(1)蛋白质工程的基础是基因工程。(

√

)(2)蛋白质工程中对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(

×

)(3)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,蛋白质工程操作难度很大。(

√

)(4)蛋白质工程需要使用限制性内切核酸酶和DNA连接酶。(

√

)2.下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是(

)A.基因工程完全不同于蛋白质工程B.基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质C.蛋白质工程的作用对象是蛋白质分子,基因工程的作用对象是基因D.蛋白质工程只是依据中心法则逆推,其过程不需要中心法则答案

B解析

蛋白质工程是在基因工程基础延伸出来的第二代基因工程,A项错误;基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质,B项正确;基因工程和蛋白质工程的操作对象都是基因,C项错误;蛋白质工程不是中心法则的简单逆推,其过程还需要中心法则,D项错误。3.(多选)下列关于蛋白质工程的叙述,不正确的是(

)A.通过对基因结构的定点突变实现对玉米赖氨酸合成的关键酶结构的改变,属于蛋白质工程B.将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内,使大肠杆菌生产人的胰岛素,属于蛋白质工程C.对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手D.蛋白质工程具有广阔的发展前景,且技术难度不大,目前成功的例子很多答案

BD解析

通过对基因结构的改变实现对玉米赖氨酸合成关键酶的改造属于蛋白质工程,A项正确;将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内,使其生产大量胰岛素,属于基因工程,B项错误;对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手,设计预期的蛋白质结构,C项正确;蛋白质工程具有广阔的发展前景,但其难度较大,D项错误。课堂篇探究学习探究点蛋白质工程的原理和应用1.[情境创设]

干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素基因导入大肠杆菌中并进行表达,产生的干扰素的抗病毒活性为106

U/mg,只相当于天然产品的十分之一,虽然在大肠杆菌中合成的干扰素量很多,但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样?如何改变这种状况?研究发现,干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸(第17位、31位和141位),推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸,通过基因定点突变改变成丝氨酸,结果使大肠杆菌中生产的干扰素的抗病毒活性提高到108

U/mg,并且比天然干扰素的贮存稳定性高很多。(1)基因工程在满足人类需要上有哪些“缺点”?(2)改造蛋白质是直接改造蛋白质还是改造控制其合成的基因?为什么?(3)为什么说蛋白质工程是第二代基因工程?提示

(1)基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。(2)改造基因。原因:①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了相应基因即对相应蛋白质进行了改造,而且改造的性状可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造的性状还是无法遗传。②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作,难度要小得多。(3)蛋白质工程离不开基因工程,基因经改造或合成后,要通过基因工程生产人类需要的蛋白质。2.下图是真核生物中遗传信息的流动方向。请讨论蛋白质工程操作程序的基本思路与天然蛋白质的合成过程有什么不同。提示

天然蛋白质的合成过程是沿中心法则进行的。而蛋白质工程的思路与之相反。蛋白质工程的基本思路:预期蛋白质的功能→设计蛋白质应有的高级结构→推测蛋白质应有的氨基酸序列→找到应有的脱氧核苷酸序列→获得需要的蛋白质。3.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,用于癌症治疗。如图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程,据图分析回答相关问题。(1)图示过程是根据预期的

,设计

,最终必须对

进行操作,此操作中直接改变的是

。

(2)改造鼠源杂交瘤抗体,生产鼠—人嵌合抗体,属于

(生物工程)的范畴。

提示

(1)嵌合抗体功能嵌合抗体的结构基因碱基对(2)蛋白质工程[归纳提升]1.蛋白质工程流程图2.蛋白质工程与基因工程的区别与联系

比较项目蛋白质工程基因工程区别起点预期的蛋白质功能目的基因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→找到相对应的脱氧核苷酸序列→获得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目标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,以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产非天然的蛋白质生产自然界已有的蛋白质联系①都在生物体外对基因进行操作;②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[探究应用]1.猪胰岛素用于降低人体血糖浓度的效果并不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素能够用于临床治疗糖尿病,利用蛋白质工程对猪胰岛素分子设计的最佳方案是(

)A.对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换B.将猪胰岛素和人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糖尿病D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素答案

A解析

由于猪胰岛素分子中只有一个氨基酸与人的胰岛素不同,所以只需替换这一个不同的氨基酸即可。虽然根据人胰岛素分子设计一种全新的胰岛素也可以用于临床治疗,但是在分子设计和胰岛素的生产方面都存在很多的困难,所以并不是最佳方案。2.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,以下方案合理的是(

)①进行少数氨基酸的替换②对不同来源的蛋白质的拼接③从预期蛋白质的功能出发去推测氨基酸排列顺序④直接改变蛋白质的空间结构A.①②

B.①②③ C.②③④

D.①②④答案

B解析

蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,可以设计自然界中不存在的全新蛋白质;可以在蛋白质分子中替换一个肽段或一个特定的结构域;也可以替换蛋白质分子中的几个氨基酸残基。由于蛋白质分子通常都较大,而直接改变蛋白质的空间结构不易操作,因此蛋白质工程是在基因的水平上进行操作的,综上所述,B项符合题意。3.糖尿病是近年来高发的“富贵病”,常见类型有遗传型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遗传型糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计:取糖尿病患者的细胞,将人的正常胰岛素基因导入其中,然后进行细胞培养,诱导产生胰岛组织,重新植入患者的胰岛,使胰岛恢复功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用的胰岛素制剂注射120min后才出现高峰。科研人员通过一定的工程技术手段,将胰岛素B链的第28位和第29位氨基酸更换,获得了速效胰岛素,速效胰岛素已通过临床试验。(1)对遗传型糖尿病进行基因治疗的方案中,胰岛素基因称为

,实验室中要先对该基因利用

技术进行扩增。将该基因导入患者细胞所用的方法是

。

(2)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素,该技术的实验流程如下图。其中,A是

,B是

。

(3)与基因工程相比,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

或

基因,对现有蛋白质进行

,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产生活需要。

答案

(1)目的基因PCR显微注射法(2)预期蛋白质的功能相应的氨基酸序列(3)改造合成改造解析

(1)根据题意,在进行基因治疗时,胰岛素基因是目的基因,在体外条件下可利用PCR技术对其进行扩增,在基因工程中将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法。(2)根据蛋白质工程的流程示意图,可知整个流程是预期蛋白质的功能

蛋白质的三维结构

相应的氨基酸序列

相应的脱氧核苷酸序列→生产出速效胰岛素。(3)与基因工程相比,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,以满足人类的生产生活需要。方法技巧

“二看法”判断基因工程和蛋白质工程

12345678910111213141516A级必备知识基础练1.合成天然不存在的蛋白质最终需要改造的核心是(

)A.基因结构

B.RNA结构C.氨基酸序列

D.蛋白质结构A解析

合成自然界不存在的蛋白质属于蛋白质工程,应根据蛋白质功能,从设计蛋白质结构入手,然后通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造出一种新的蛋白质,因此合成天然不存在的蛋白质,最终需要改造的核心是基因结构。123456789101112131415162.蛋白质工程的主要流程顺序正确的是(

)①蛋白质分子结构设计②DNA改造或合成③预期蛋白质功能④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A.①→②→③→④B.④→②→①→③C.③→①→④→②D.③→④→①→②C解析

蛋白质工程的基本流程:③预期蛋白质功能→①蛋白质分子结构设计→④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→②DNA改造或合成。123456789101112131415163.科学家为提高玉米中赖氨酸的含量,计划将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸。为此,下列操作正确的是(

)A.直接改造这两种酶的空间结构B.对指导这两种酶合成的mRNA进行改造C.利用诱变育种技术促使控制这两种酶合成的基因突变D.利用蛋白质工程技术,对控制这两种酶合成的基因进行改造D解析

蛋白质工程的操作对象是基因,应对控制这两种酶合成的基因进行改造,D项正确。123456789101112131415164.下图为蛋白质工程的流程图,下列说法正确的是(

)A.利用蛋白质工程制造出的蛋白质都是自然界本来就有的B.蛋白质工程是一项完全摆脱基因工程技术的全新的生物工程技术C.过程a、b分别是转录、翻译D.蛋白质工程不可能构建出一种新的基因C12345678910111213141516解析

基因工程原则上只能生产自然界已经存在的蛋白质,蛋白质工程可以生产自然界中不存在的蛋白质,A项错误;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,B项错误;据图可知,过程a、b分别是转录、翻译,C项正确;蛋白质工程中可根据预期蛋白质的结构构建出一种全新的基因,D项错误。123456789101112131415165.基因工程和蛋白质工程技术有很大的应用价值,可用于医药及其他工农业生产中。下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是(

)A.蛋白质工程的操作对象是蛋白质,不需要酶和载体作为工具B.目的基因的检测与鉴定是培育转基因生物过程中的核心环节C.基因工程操作中所用质粒都是来自细菌细胞中天然的质粒D.PCR扩增相关目的基因时,子链的合成方向是5'端到3'端D解析

蛋白质工程操作对象是基因,需要酶和载体作为工具,A项错误;基因表达载体的构建是培育转基因生物过程中的核心环节,B项错误;基因工程操作中所用质粒是经人工改造后的质粒,C项错误;PCR扩增目的基因时,合成DNA子链的方向是从5'端到3'端,D项正确。123456789101112131415166.[浙江杭州高二期中]下列关于蛋白质工程及其应用的叙述,正确的是(

)A.能定向改造蛋白质分子结构,使之更加符合人类需要B.实质是通过改变氨基酸的结构改变蛋白质的功能C.核心操作是DNA上的基因进行增添、替换、删除D.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A12345678910111213141516解析

蛋白质工程能按照人们的意愿定向改造蛋白质分子结构,使之更加符合人类需要,A项正确;蛋白质工程的实质是通过改变基因来改变蛋白质的结构和功能,B项错误;对DNA上的基因进行增添、替换、删除是基因突变,而蛋白质工程是以基因工程为基础的,核心操作是对基因的改造或合成,C项错误;蛋白质工程是第二代基因工程,蛋白质工程的实现离不开基因工程,D项错误。123456789101112131415167.科研人员以β-甘露葡萄糖酶为核心研究材料,在其N端找到了两个关键的氨基酸位点,将这两个位点的组氨酸和脯氨酸分别替换为酪氨酸后,其热稳定性得到了显著提高。下列说法正确的是(

)A.细胞内合成改造后的热稳定性蛋白质的过程不遵循中心法则B.替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现C.在分子水平上,可利用PCR等技术检测细胞内是否合成新的目的蛋白质D.制备过程中应先获得目标蛋白质的三维结构,再预期其生物学功能B12345678910111213141516解析

细胞内蛋白质的合成过程都遵循中心法则,A项错误;蛋白质是DNA经过转录、翻译得到的,所以替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现,B项正确;PCR等技术能检测目的基因是否导入细胞或是否转录,检测细胞内是否合成新的蛋白质可使用抗原─抗体杂交法,C项错误;蛋白质工程的制备过程中要先预期目标蛋白质的生物学功能,再设计获得该蛋白质的三维结构,D项错误。123456789101112131415168.已知生物体内有一种转运蛋白Y,如果将蛋白Y中某一个氨基酸替换,改变后的蛋白质Y1不但保留了蛋白Y原有的功能,而且具备了酶的催化功能。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.可以通过对蛋白Y基因改造或人工合成获得蛋白Y1基因C.蛋白质工程操作过程中,不需要酶和载体D.细胞内合成蛋白Y1与蛋白Y的过程中,遗传信息的流向是相反的B12345678910111213141516解析

蛋白质工程和基因工程的根本区别是蛋白质工程可制造出自然界没有的蛋白质,A项错误;蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其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造,或制造一种新的蛋白质,因此可以通过对蛋白Y基因改造或人工合成获得蛋白Y1基因,B项正确;蛋白质工程操作过程中,需要酶和载体作为工具,C项错误;细胞内合成蛋白Y1与蛋白Y的过程中,遗传信息的流向是相同的,D项错误。123456789101112131415169.科研人员利用不同算法,可依据蛋白质结构预测其功能。下列有关说法错误的是(

)A.将未知蛋白质与已知蛋白质的氨基酸序列进行对比分析可以预测蛋白质的功能B.通过三维结构对比可以判断两个蛋白质是否有相似的功能C.核苷酸序列发生突变,其编码的蛋白质功能就会发生改变D.可根据蛋白质结构相似程度判断物种间亲缘关系的远近C12345678910111213141516解析

蛋白质的功能主要由其三维结构决定,而其三维结构与氨基酸序列有关,所以将未知蛋白质与已知蛋白质的氨基酸序列进行对比分析可以预测蛋白质的功能,A项正确;蛋白质的功能主要由其三维结构决定,所以通过三维结构对比可以判断两个蛋白质是否有相似的功能,B项正确;由于密码子具有简并性,核苷酸序列发生突变,其编码的蛋白质功能不一定发生改变,C项错误;蛋白质结构相似程度越高,生物之间的相似性越大,亲缘关系越近,因此可根据蛋白质结构相似程度判断物种间亲缘关系的远近,D项正确。1234567891011121314151610.胰岛素可用于治疗糖尿病,但胰岛素注射后易在皮下堆积,需较长时间才能进入血液,进入血液后又易被分解,因此治疗效果受到影响。下图是新的速效胰岛素的生产过程,回答下列问题。12345678910111213141516(1)新的胰岛素生产过程属于

工程,该工程的操作步骤为

(用图示序号表示)。

(2)获取新的胰岛素基因除图示方法外,还可以通过

获得;在体外利用PCR技术对人工合成的新的胰岛素基因进行扩增时,需向反应体系中加入TaqDNA聚合酶,该酶的作用是___________________________________________________________________________________________________________,作用的温度为

。

(3)在大肠杆菌细胞中合成的新的胰岛素,需通过生化制备与重折叠才具备预期的功能,原因是______________________________________________

。

蛋白质④→⑤→①→②→③基因改造原则,将脱氧核苷酸逐个加到引物上延伸DNA分子,从而形成一条子链DNA以DNA为模板,根据碱基互补配对

72℃左右大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体,不能对蛋白质进行加工12345678910111213141516解析

(1)新的胰岛素生产过程属于蛋白质工程,图中所示该工程的操作步骤为④→⑤→①→②→③。(2)获取新的胰岛素基因除图示的人工合成方法外,还可以通过基因改造获得;在体外利用PCR技术对人工合成的新的胰岛素基因进行扩增时,需向反应体系中加入Taq

DNA聚合酶,该酶是耐高温的DNA聚合酶,其作用是以DNA为模板,根据碱基互补配对原则,将脱氧核苷酸逐个加到引物上延伸DNA分子,从而形成一条子链DNA。Taq

DNA聚合酶作用的温度为72

℃左右。(3)在大肠杆菌细胞中合成的新的胰岛素,需通过生化制备与重折叠才具备预期的功能,原因是大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体,不能对蛋白质进行加工,因此得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性。12345678910111213141516B级能力素养提升练11.T4溶菌酶来源于T4噬菌体,是重要的工业用酶。科学家通过一定技术使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸(异亮氨酸的密码子是AUU、AUC、AUA,半胱氨酸的密码子是UGU、UGC),于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键,从而使T4溶菌酶的耐热性得到了提高。下列叙述正确的是(

)A.对T4溶菌酶的改造属于发酵工程的范畴B.参与新的T4溶菌酶合成的tRNA种类一定会发生改变C.改造后的T4溶菌酶中的二硫键的作用类似于DNA中的氢键D.上述改造通过替换T4溶菌酶DNA上的1个碱基对即可实现C12345678910111213141516解析

对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的,故对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴,A项错误;改造前组成T4溶菌酶的氨基酸中就含有异亮氨酸和半胱氨酸,改造后组成T4溶菌酶的氨基酸中仍可能含有异亮氨酸和半胱氨酸,因此参与其合成的tRNA种类可能不变,B项错误;改造后的T4溶菌酶多了一个二硫键,二硫键使T4溶菌酶的耐热性提高,DNA分子中氢键越多,热稳定性越强,二者作用类似,C项正确;要将T4溶菌酶的异亮氨酸变为半胱氨酸,只改变一个氨基酸,发生的是碱基的替换,两种氨基酸最接近的密码子是AUU和UGU,或AUC和UGC,相差两个碱基,由于DNA是双链结构,故对应的DNA上的碱基至少要替换2个碱基对,D项错误。1234567891011121314151612.基因定点突变的目的是通过定向地改变基因内一个或少数几个碱基来改变多肽链上一个或几个氨基酸。该技术是蛋白质工程的重要技术。下图为利用PCR技术进行定点突变的流程,相关叙述错误的是(

)12345678910111213141516A.由于基因决定蛋白质,因此要对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过改造或合成基因来完成B.酶①应为耐高温DNA聚合酶,引物X和Y应该为引物2和4C.可以将引物1、引物2、引物3和引物4置于同一个反应系统中同时进行第一个阶段的反应,进而缩短实验时间D.利用图示流程技术可以将两个不同的基因拼接到一起答案

C12345678910111213141516解析

基因控制蛋白质的合成,因此要对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过改造或合成基因来完成,A项正确;酶①要在高温条件下延伸DNA,所以酶①为耐高温的DNA聚合酶,由图可知,要得到两条链一样长的DNA单链,应选择引物2和引物4,所以引物X和Y应该为引物2和4,B项正确;由图可知,引物1和引物3存在互补配对片段,置于同一个反应系统时它们会发生结合而失去作用,C项错误;图示的过程为重叠延伸PCR技术,利用重叠互补引物将两个不同的基因拼接到一起,D项正确。1234567891011121314151613.[多选][黑龙江大庆高二月考]枯草杆菌蛋白酶应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。某研究小组利用蛋白质工程将该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸,结果发现该酶的催化活性大幅度提高。下列叙述正确的是(

)A.对枯草杆菌蛋白酶进行改造通过直接改造蛋白酶的分子结构来实现B.通过基因工程和蛋白质工程生产的枯草杆菌蛋白酶的氨基酸序列相同C.改造后的枯草杆菌蛋白酶空间结构可能发生改变导致其催化活性提高D.对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必须从预期蛋白酶的功能特点入手CD12345678910111213141516解析

对枯草杆菌蛋白酶进行改造通过基因来实现,A项错误;基因工程生产的蛋白质是自然界已有的蛋白质,而蛋白质工程能生产出自然界中不存在的新型蛋白质分子,两者的氨基酸序列不同,B项错误;该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸,结果发现该酶的催化活性大幅度提高,其原因可能是改变了蛋白酶的空间结构,提高了酶与底物的亲和力,C项正确;对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计应从预期的蛋白酶功能出发,对蛋白酶的结构进行设计,D项正确。1234567891011121314151614.[多选]蛋白质工程就是通过对蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究,获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息,在此基础上对编码蛋白质的基因进行有目的的设计和改造,通过基因工程技术获得可以表达蛋白质的转基因生物。中华鲟是一种濒危野生动物,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,使其更加适应现在的水域环境。下列有关说法错误的是(

)A.蛋白质工程可定向改变蛋白质分子的结构B.改造蛋白质可通过改变基因结构实现C.改造后的中华鲟和现有中华鲟不再是同一物种D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质CD12345678910111213141516解析

蛋白质工程可以通过改造基因来定向改变蛋白质分子的结构,A项正确;因为基因指导蛋白质的合成,所以改造蛋白质可通过改变基因结构实现,B项正确;改造后的中华鲟具有新的性状,但其和现有中华鲟之间没有生殖隔离,仍是同一物种,C项错误;蛋白质工程改造的是基因,可以遗传给子代,因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质,D项错误。1234567891011121314151615.[河南南阳高二期中]纤维素酶包括葡聚糖酶和葡萄糖苷酶,前者能将纤维素分解成纤维二糖。研究发现,在催化纤维素分解的过程中,葡聚糖酶的活性会下降,研究人员发现产物纤维二糖与葡聚糖酶的第248位精氨酸和第385位酪氨酸的侧链基团发生相对作用,形成封闭结构,阻碍了纤维二糖的释放,继而抑制酶的活性。请回答下列问题。(1)根据题干信息,可利用蛋白质工程来提高葡聚糖酶的活性。蛋白质工程的基本思路是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过基因改造或基因合成,对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求12345678910111213141516(2)如果要了解改造第248位精氨酸或改造第385位酪氨酸对葡聚糖酶活性所产生的作用的大小,该如何设计实验?简要写出实验设计的思路:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)利用PCR技术扩增改造后的葡聚糖酶基因,其扩增过程一般分为

三步。扩增产物常通过

来鉴定,若实验结果发现出现非特异性扩增条带,可能的原因是_________________

(答出一点即可)。

依次对第248位精氨酸或第385位酪氨酸进行改造,通过与两种氨基酸都存在时的葡聚糖酶活性进行比较,来推测改造的氨基酸对葡聚糖酶活性的影响,进而判断每个氨基酸作用的相对大小变性、复性、延伸

琼脂糖凝胶电泳引物特异性不高12345678910111213141516解析

(1)蛋白质工程的基本思路是以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过基因改造或基因合成,对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。(2)要了解改造第248位精氨酸或改造第385位酪氨酸对葡聚糖酶活性所产生的作用的大小,可依次对第248位精氨酸或第385位酪氨酸进行改造,通过与两种氨基酸都存在时的葡聚糖酶活性进行比较,来推测改造的氨基酸对葡聚糖酶活性的影响,进而判断每个氨基酸作用的相对大小。(3)PCR技术扩增过程一般分为变性、复性、延伸三步。扩增产