第三节 蛋白质工程
[随堂检测]
知识点一 蛋白质工程概述
1．下列物质不属于“小改”的产物的是( ) A．速效胰岛素 B．鼠—人嵌合抗体 C．改造后的t-PA
D．热稳定性更高的丙糖磷酸异构酶
解析：选B。速效胰岛素是改造了两个氨基酸，改造后的t-PA改造了一个氨基酸，热稳定性更高的丙糖磷酸异构酶也是改造了两个氨基酸，它们都属于“小改”，而鼠—人嵌合抗体改造了一个特定的结构域，属于“中改”。
2．蛋白质工程是新崛起的一项生物工程。如图为蛋白质工程流程，图中A、B在遗传学上依次表示( )
A．转录和翻译 C．复制和转录
B．翻译和转录 D．传递和表达
解析：选A。根据图示很明显看出A是由基因到信使RNA，故A表示的是转录，B是由信使RNA到氨基酸序列多肽链，故很明显这个过程指的是翻译。
3．蛋白质工程与基因工程相比，其突出的特点是( ) A．基因工程原则上能生产任何蛋白质
B．蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质 C．蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现
D．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程
解析：选B。基因工程在原则上只能生产自然界已经存在的蛋白质，A项错误；蛋白质工程是指以蛋白质分子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需求，B项正确；蛋白质工程中也存在转录和翻译，C项错误；蛋白质工程是在基因工程的基础上，延
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伸出来的第二代基因工程，D项错误。
知识点二 蛋白质工程的应用
4．当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是( )
A．都与天然产物完全相同 B．都与天然产物不相同
C．基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同 D．基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
解析：选C。基因工程导入目的基因到受体细胞，表现出目的性状，为自然界原来存在的性状；而蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，可以创造出自然界不存在的性状。
5．从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是( )
A．合成编码目的肽的DNA片段 B．构建含目的肽DNA片段的表达载体 C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽 D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽
解析：选C。紧扣蛋白质工程的流程(基本途径)进行分析。由题可知，多肽P1为抗菌性和溶血性均较强的多肽，要设计出抗菌性强但溶血性弱的多肽，即在P1的基础上设计出自然界原本不存在的蛋白质，用蛋白质工程技术可以实现。蛋白质工程的基本途径是：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→找到相对应的脱氧核苷酸序列。故要想在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据P1的氨基酸序列设计出多条模拟肽，然后进行改造，从而确定抗菌性强但溶血性弱的多肽的氨基酸序列。
6．已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：
(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________________进行改造。
(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________________基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括
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________________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：______________
________________________________________________________________________。 (3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过________________和________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
解析：(1)从题中所述资料可知，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。
(2)在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。中心法则的内容如图所示：
由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中RNA可自我复制(如烟草花叶病毒等)，在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA(如HIV)，这是对中心法则的补充。
(3)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。
答案：(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)
(2)P P1 DNA和RNA(或遗传物质) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
(3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能
[课时作业]
一、选择题
1．下列有关蛋白质工程的叙述，不正确的是( ) A．蛋白质工程可以合成人们所需的自然界不存在的蛋白质 B．可以预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能 C．根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构 D．根据人们的需要，直接对氨基酸的分子结构进行重新设计
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高中生物 第一章第三节 蛋白质工程知能演练 苏教版选修3
