高二生物选修三 1.4蛋白质工程的崛起-教学文档

1.4蛋白质工程的崛起

1.请回答下列关于基因工程和蛋白质工程的问题：

(1) 获取真核细胞内目的基因的途径主要有________________________________，目的基因进入受体细胞需要__________的协助。

(2) 基因工程的核心步骤是________________，此过程用到的工具酶是____________。

(3)为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，经常采用的受体细胞是________，将目的基因导入此受体细胞常用的方法是________________。

(4) 蛋白质工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对________进行改造，或制造一种________的技术。在该工程中，引起蛋白质空间结构改变的原因是组成该蛋白质肽链的________序列发生了改变。

2.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果受到影响。下面是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程，请据图回答下面有关问题：

(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是________。

(2)通过人工合成DNA形成的新基因应与________结合后转移到________________中才能得到准确表达。

(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有________、________和发酵工程。

(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

3.科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请据图回答问题：

(1)图中①DNA是以________________为模板，________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。

(2)图中②代表的是________________________________，在它的作用下将质粒(________DNA)切出________末端。

(3)图中④表示将________________________。⑤表示________DNA随大肠杆菌的繁殖而进行________。

(4)采用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造，使之起效时间缩短，保证餐后血糖高峰和血液中胰岛素高峰一致。如果你是科研工作者，请写出研制速效胰岛素的思路。

______________________________________________________________________________________________________。

(5)下列关于蛋白质工程的说法不正确的是()

A．蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体免疫原性

B．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变

C．理论上通过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法

D．蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要

4.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，然后做细胞培养，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后120 min后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素B链的28号和29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，已通过临床试验。回答下列问题：

(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。将该基因导入正常细胞所用的方法是________。

(2)对遗传型糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步骤是________________。

(3)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为：

其中，流程A是________________，流程B是________________。

(4)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，通过基因________或基因________，对现有蛋白质进行________，制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活需要。

5.绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出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白(GFP)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①、②形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质粒。限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。

①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成黏性末端的过程______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？________，理由是__________________

______________________________________________________________________________________________________。

(2)过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多也最有效的方法是________。

(3)如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上，GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因，其作用是_____ ___________________________。获得的转基因克隆猪，可以解决的医学难题是_____________________________。

(4)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是__ ______(用序号表示)。

①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列

②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计

③蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成)

④表达出蓝色荧光蛋白

6.下图是从酵母菌中获取棉株需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：

(1)图中cDNA文库________(填“大于”“等于”或者“小于”)基因组文库。

(2)①过程提取的DNA需要________的切割，B是________过程。

(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用________扩增的方法，其原理是________。

(4)农杆菌中的Ti质粒上的TDNA具有_____________________________________________的特点。目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是_________________________________，可以用________________________________技术进行检测。

(5)如果要想使该酶活性更高或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要利用基因工程的延伸——蛋白质工程。首先要设计预期的________，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的________。

答案：

1.

(1)从细胞中分离和化学方法人工合成载体