地球上纖維素含量豐富,其酶解產(chǎn)物利用非常廣泛,但通常存在纖維素酶催化活性低下、持續(xù)催化能力較弱等問題,導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高,影響其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對纖維素酶進行分子改造,可有效解決纖維素酶活性低下、催化能力較弱的問題?;卮鹣铝袉栴}:
(1)蛋白質(zhì)工程是通過 基因修飾或基因合成基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。與基因工程相比,蛋白質(zhì)工程可以生產(chǎn) 新的蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì)。
(2)酶解法降解實現(xiàn)了對纖維素的有效利用,其優(yōu)點是 將纖維素催化分解為其他有用的物質(zhì),增加了經(jīng)濟效益;酶催化過程無污染將纖維素催化分解為其他有用的物質(zhì),增加了經(jīng)濟效益;酶催化過程無污染。(答兩點)。
(3)纖維素酶的結(jié)合域(CBM)在纖維素的降解中扮演著重要角色,研究發(fā)現(xiàn)通過對CBM活性部位的2個色氨酸殘基進行改造,會得到能持續(xù)催化水解纖維素的纖維素酶,請概述獲得該種纖維素酶的大致流程:預(yù)期新的纖維素酶的功能,設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),推測在原有序列改造兩個色氨酸殘基后應(yīng)有的氨基酸序列,找到到對應(yīng)的DNA序列人工合成并擴增以得到大量基因片段,導(dǎo)入酵母細胞并使之穩(wěn)定表達,得到表達產(chǎn)物纖維素酶預(yù)期新的纖維素酶的功能,設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),推測在原有序列改造兩個色氨酸殘基后應(yīng)有的氨基酸序列,找到到對應(yīng)的DNA序列人工合成并擴增以得到大量基因片段,導(dǎo)入酵母細胞并使之穩(wěn)定表達,得到表達產(chǎn)物纖維素酶。
(4)纖維素酶連接區(qū)的主要作用是柔性連接催化域和結(jié)合域,多數(shù)由脯氨酸、甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸等組成,極易被蛋白水解酶水解,但經(jīng)糖基化修飾后可以很好地防止蛋白水解酶的水解。推測原因可能是 糖基化修飾后酶連接區(qū)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,使色氨酸殘基暴露而易被水解的氨基酸被隱藏糖基化修飾后酶連接區(qū)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,使色氨酸殘基暴露而易被水解的氨基酸被隱藏。為了深入研究其功能,盡可能地提高纖維素酶的活性,對連接區(qū)的改造研究主要體現(xiàn)在 氨基酸序列和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)氨基酸序列和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)(答兩點)等方面。
(5)對纖維素酶的改造,還可以通過蛋白質(zhì)定向進化手段實現(xiàn),為了達到最終的結(jié)果,在研究中只需要人為地為蛋白質(zhì)制造進化條件,就能夠使纖維素酶的基因發(fā)生改變。與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)工程相比較,該方法具有的優(yōu)點是 減少篩選量,減少人工操作步驟減少篩選量,減少人工操作步驟(答一點)。
【考點】蛋白質(zhì)工程基本原理.
【答案】基因修飾或基因合成;新的蛋白質(zhì);將纖維素催化分解為其他有用的物質(zhì),增加了經(jīng)濟效益;酶催化過程無污染;預(yù)期新的纖維素酶的功能,設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),推測在原有序列改造兩個色氨酸殘基后應(yīng)有的氨基酸序列,找到到對應(yīng)的DNA序列人工合成并擴增以得到大量基因片段,導(dǎo)入酵母細胞并使之穩(wěn)定表達,得到表達產(chǎn)物纖維素酶;糖基化修飾后酶連接區(qū)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,使色氨酸殘基暴露而易被水解的氨基酸被隱藏;氨基酸序列和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu);減少篩選量,減少人工操作步驟
【解答】
【點評】
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