導(dǎo)學(xué)案 蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

《蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用》導(dǎo)學(xué)案【教學(xué)目標(biāo)】1.簡述蛋白質(zhì)工程的概念和基本原理。2.舉例說出蛋白質(zhì)工程的基本過程。3.舉例說出蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用和發(fā)展。蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1．通過改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的的提高酶的熱穩(wěn)定性。如通過替換酶的某種氨基酸，或者在蛋白質(zhì)分子中引入二硫鍵也可提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性。2．生物工程制藥：（1）鼠源雜交瘤抗體的改造：在基因水平上對抗體進(jìn)行重組，生產(chǎn)人________和鼠________嵌合抗體，對人體的不良反應(yīng)減少。（2）纖維蛋白溶解酶原激活因子的改造：利用________________技術(shù)，將纖維蛋白溶解酶原激活因子分子中的天門冬酰胺替換為谷氨酰胺。3．疾病診斷（1）方法：________________。（2）原理：____________________________。（3）實(shí)例：SARS病毒的檢測和診斷。【課時(shí)訓(xùn)練】基礎(chǔ)落實(shí)1．蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)②DNA合成③預(yù)期蛋白質(zhì)功能④根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A．①→②→③→④ B．④→②→①→③C．③→①→④→② D．③→④→①→②2．關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，正確的是（）A．蛋白質(zhì)工程的核心問題是對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行直接改造B．蛋白質(zhì)工程是與基因工程并列的兩大生物工程技術(shù)C．蛋白質(zhì)工程中不涉及基因結(jié)構(gòu)問題D．蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，目前成功的例子不多3．下列關(guān)于由我國牽頭的“人類肝臟蛋白組計(jì)劃”的敘述中，不正確的是（）A．揭示并確認(rèn)肝臟合成的蛋白質(zhì)B．為重大肝病預(yù)防、診斷、治療和新藥研發(fā)提供科學(xué)基礎(chǔ)C．用蛋白質(zhì)工程實(shí)現(xiàn)肝臟合成人類需要的蛋白質(zhì)D．是對蛋白質(zhì)工程的有力推動(dòng)和理論支持4．人們發(fā)現(xiàn)蛛絲蛋白比蠶絲蛋白更細(xì)，但強(qiáng)度卻更大，于是有人試圖通過破解蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)從而推出其基因結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)對蠶絲蛋白基因的修改，從而讓蠶也吐出像蛛絲蛋白一樣堅(jiān)韌的絲，此過程的名稱和依據(jù)的原理分別是（）A．基因突變：DNA→RNA→蛋白質(zhì)B．基因工程：RNA→RNA→蛋白質(zhì)C．基因工程：DNA→RNA→蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)工程：蛋白質(zhì)→RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)5．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是（）A．氨基酸種類增多B．氨基酸種類減少C．仍為天然存在蛋白質(zhì)D．可合成天然不存在蛋白質(zhì)能力提升6．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，只是熱穩(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，臨床治療食物的消化不良，最佳方案是（）A．將此酶中的少數(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7．基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是（）A．基因工程需對基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對基因進(jìn)行操作B．基因工程生產(chǎn)的是天然存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程可以生產(chǎn)不是天然存在的蛋白質(zhì)C．基因工程是分子水平操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平（或性狀水平）的操作D．基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程8．蛋白質(zhì)工程的研究將對生命科學(xué)產(chǎn)生重大影響。下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，不正確的是（）A．實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系B．基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)C．蛋白質(zhì)工程是對蛋白質(zhì)分子的直接改造D．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程9．豬的胰島素用于人體時(shí)降血糖效果不明顯，原因是豬胰島素分子中有一個(gè)氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素用于治療人類糖尿病，用蛋白質(zhì)工程的蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的最佳方案是（）A．對豬胰島素進(jìn)行一個(gè)氨基酸的替換B．將豬胰島素和人胰島素進(jìn)行拼接組成新的胰島素C．將豬和人的胰島素混合在一起治療糖尿病D．根據(jù)人的胰島素設(shè)計(jì)制造一種全新的胰島素綜合拓展10．蛋白質(zhì)工程是指根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過程。下圖是蛋白質(zhì)工程的基本途徑，試回答下列有關(guān)問題：eq\x(\a\al(預(yù)期,蛋白,質(zhì)功,能))eq\x(\a\al(設(shè)計(jì)預(yù),期蛋白,質(zhì)結(jié)構(gòu)))eq\x(\a\al(推測應(yīng),有氨基,酸序列))eq\x(\a\al(推測相應(yīng),基因中脫,氧核苷酸,序列))eq\x(\a\al(生產(chǎn),相應(yīng),蛋白,質(zhì)))（1）圖中③過程的主要依據(jù)是每種氨基酸都有其對應(yīng)的________，后者位于__________分子上，其上的核苷酸序列與基因中的脫氧核苷酸序列之間存在著____________關(guān)系。（2）通過③過程獲得的脫氧核苷酸序列不是完整的基因，要使這一序列能夠表達(dá)、發(fā)揮作用，還必須在序列的上、下游加上________和________，在這個(gè)過程中需要________酶的參與。（3）完成④過程需要涉及________技術(shù)?！緟⒖即鸢浮恳?、1.結(jié)構(gòu)與功能基因定點(diǎn)誘變重組DNA技術(shù)天然蛋白質(zhì)自然界不存在2.基因工程3．結(jié)構(gòu)和功能4.（1）①自然界不存在的全新②一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域③1個(gè)或幾個(gè)氨基酸定點(diǎn)誘變技術(shù)PCR技術(shù)（2）非定點(diǎn)誘變二、2.（1）恒定區(qū)可變區(qū)（2）基因定點(diǎn)誘變3．（1）蛋白質(zhì)芯片法（2）抗體與相應(yīng)抗原的特異性結(jié)合【課時(shí)訓(xùn)練】1．C[蛋白質(zhì)工程的流程是逆基因表達(dá)的順序進(jìn)行的，首先預(yù)期蛋白質(zhì)功能，然后再分析出蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)從而得出氨基酸的序列，再推出基因中脫氧核苷酸序列，最后進(jìn)行人工DNA合成。]2．D[用排除法可以選出正確的答案。A、B、C三項(xiàng)說法均有明顯錯(cuò)誤。A項(xiàng)不能對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行直接改造，而是對基因進(jìn)行改造；B項(xiàng)二者不并列，基因工程是基礎(chǔ)；C項(xiàng)蛋白質(zhì)工程對基因進(jìn)行改造，故涉及基因結(jié)構(gòu)的問題。]3．C[“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”將揭示肝臟合成蛋白質(zhì)的奧秘，這有利于人類改造蛋白質(zhì)，是對蛋白質(zhì)工程的有力推動(dòng)和理論支持，并不是用蛋白質(zhì)工程實(shí)現(xiàn)肝臟合成人類需要的蛋白質(zhì)。]4．D[通過修改已知蠶絲蛋白的基因，從而創(chuàng)造出全新蛋白質(zhì)的過程叫蛋白質(zhì)工程。其依據(jù)的原理是中心法則的逆推，即蛋白質(zhì)→RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)。]5．D[蛋白質(zhì)工程是獲取人類所需要的蛋白質(zhì)，可以是天然蛋白質(zhì)的改造，也可以是天然不存在的蛋白質(zhì)，但在獲取時(shí)要對基因進(jìn)行相應(yīng)改造，所以又被稱為第二代基因工程。]6．A[蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)包括一級結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，一級結(jié)構(gòu)是指組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序，蛋白質(zhì)的功能是由其一級結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)共同決定，特別是空間結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的功能關(guān)系更密切。要想使蛋白酶熱穩(wěn)定性有所提高，就要改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，此類問題一般是對蛋白質(zhì)中的個(gè)別氨基酸進(jìn)行替換。]7．B[蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，是從分子水平對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，然后直接對相應(yīng)的基因進(jìn)行修飾加工甚至人工進(jìn)行基因合成，從而對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要。而基因工程只是將外源基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，并使之表達(dá)，體現(xiàn)人類所需的性狀，或者獲取所需的產(chǎn)品，因此，基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)。]8．C[蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造。]9．A[最佳的方案應(yīng)為對豬胰島素進(jìn)行一個(gè)氨基酸的替換變成人的胰島素。]10．（1）密碼子信使RNA堿基互補(bǔ)配對（2）啟動(dòng)子終止子DNA連接（3）基因工程解析（1）蛋白質(zhì)工程從氨基酸序列推測基因中的脫氧核苷酸