阅读下面的材料,回答问题
胰岛素的应用是糖尿病治疗历史上的一个里程碑。胰岛素自1922年用于临床以来,就成为治疗糖尿病的特效药物。目前全世界糖尿病患者已超过四亿,为临床提供充足、质量可靠的胰岛素制剂是现代生物制药领域的一项重要工程。
人胰岛素由胰岛 β 细胞合成,核糖体上最初形成的是前胰岛素原单链多肽,进入内质网腔后,信号肽被切除,形成胰岛素原。高尔基体内的特异性肽酶将胰岛素原的 C 肽区域切除,A 链和 B 链通过二硫键形成共价交联的活性胰岛素(如图)。
[Failed to download image : http://192.168.0.10:8086/QBM/2020/7/11/2503768099495936/2504264952176640/STEM/cff6da5af2614495a142daf6da14831a.png]
最初用于临床的胰岛素几乎都是从猪、牛胰脏中提取的。猪、牛胰岛素与人胰岛素生理功能相似,但氨基酸序列有微小差异。接受动物胰岛素治疗的患者有5%~10%出现不同程度的过敏反应,抗动物胰岛素抗体还可能对患者的胰岛 β 细胞功能产生负面影响。
随着基因工程技术的发展,重组人胰岛素逐渐取代动物胰岛素。早期的重组人胰岛素生产,采用A、B链分别表达法。后来该方法被胰岛素原表达法取代,即由大肠杆菌合成胰岛素原,然后经细胞外酶切获得胰岛素。1987年用酵母菌生产重组人胰岛素的方法出现。重组人胰岛素的结构与人体自身分泌的胰岛素结构完全相同,但无法完全模拟生理胰岛素曲线,容易导致血糖波动,甚至导致低血糖发生。
上世纪90年代,科学家通过改变胰岛素的氨基酸序列和结构,研制出能更好模拟生理胰岛素分泌特点的胰岛素类似物,包括速效胰岛素和长效胰岛素类似物。例如,将人胰岛素 B 链第28位的脯氨酸替换为天门冬氨酸,可有效抑制胰岛素单体的聚合,皮下注射这种速效胰岛素类似物后,起效快(10-20分钟起效)、血药浓度峰值高、药效消失快,已经在临床上广泛应用。
(1)用猪胰岛素进行治疗,易诱导人体产生抗猪胰岛素抗体,原因是_____。
(2)人胰岛素基因有 2 个内含子。利用大肠杆菌通过胰岛素原法生产重组人胰岛素,获取目的基因时,不宜采用的方法是_____
a.直接从细胞内总 DNA 中分离目的基因
b.用化学方法直接人工合成目的基因
c.以 mRNA 为模板逆转录合成目的基因
d.利用 PCR 扩增人胰岛素原基因的编码序列
(3)与大肠杆菌相比,利用酵母菌生产胰岛素的优势有_____。
(4)重组人胰岛素工程菌构建完成后,还需要通过_____工程技术进行胰岛素的生产。
(5)正常人胰岛素的生理性分泌,可分为基础胰岛素分泌(24小时持续脉冲式分泌微量胰岛素,维持空腹状态下血糖稳定)和进餐后的胰岛素分泌。能更好地模拟餐时生理胰岛素曲线的是_____(选填速效或长效)胰岛素类似物。
(6)请写出通过蛋白质工程,构建胰岛素类似物工程菌的基本过程_______________________。
高二生物综合题困难题
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胰岛素的应用是糖尿病治疗历史上的一个里程碑。胰岛素自1922年用于临床以来,就成为治疗糖尿病的特效药物。目前全世界糖尿病患者已超过四亿,为临床提供充足、质量可靠的胰岛素制剂是现代生物制药领域的一项重要工程。
人胰岛素由胰岛 β 细胞合成,核糖体上最初形成的是前胰岛素原单链多肽,进入内质网腔后,信号肽被切除,形成胰岛素原。高尔基体内的特异性肽酶将胰岛素原的 C 肽区域切除,A 链和 B 链通过二硫键形成共价交联的活性胰岛素(如图)。
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最初用于临床的胰岛素几乎都是从猪、牛胰脏中提取的。猪、牛胰岛素与人胰岛素生理功能相似,但氨基酸序列有微小差异。接受动物胰岛素治疗的患者有5%~10%出现不同程度的过敏反应,抗动物胰岛素抗体还可能对患者的胰岛 β 细胞功能产生负面影响。
随着基因工程技术的发展,重组人胰岛素逐渐取代动物胰岛素。早期的重组人胰岛素生产,采用A、B链分别表达法。后来该方法被胰岛素原表达法取代,即由大肠杆菌合成胰岛素原,然后经细胞外酶切获得胰岛素。1987年用酵母菌生产重组人胰岛素的方法出现。重组人胰岛素的结构与人体自身分泌的胰岛素结构完全相同,但无法完全模拟生理胰岛素曲线,容易导致血糖波动,甚至导致低血糖发生。
上世纪90年代,科学家通过改变胰岛素的氨基酸序列和结构,研制出能更好模拟生理胰岛素分泌特点的胰岛素类似物,包括速效胰岛素和长效胰岛素类似物。例如,将人胰岛素 B 链第28位的脯氨酸替换为天门冬氨酸,可有效抑制胰岛素单体的聚合,皮下注射这种速效胰岛素类似物后,起效快(10-20分钟起效)、血药浓度峰值高、药效消失快,已经在临床上广泛应用。
(1)用猪胰岛素进行治疗,易诱导人体产生抗猪胰岛素抗体,原因是_____。
(2)人胰岛素基因有 2 个内含子。利用大肠杆菌通过胰岛素原法生产重组人胰岛素,获取目的基因时,不宜采用的方法是_____
a.直接从细胞内总 DNA 中分离目的基因
b.用化学方法直接人工合成目的基因
c.以 mRNA 为模板逆转录合成目的基因
d.利用 PCR 扩增人胰岛素原基因的编码序列
(3)与大肠杆菌相比,利用酵母菌生产胰岛素的优势有_____。
(4)重组人胰岛素工程菌构建完成后,还需要通过_____工程技术进行胰岛素的生产。
(5)正常人胰岛素的生理性分泌,可分为基础胰岛素分泌(24小时持续脉冲式分泌微量胰岛素,维持空腹状态下血糖稳定)和进餐后的胰岛素分泌。能更好地模拟餐时生理胰岛素曲线的是_____(选填速效或长效)胰岛素类似物。
(6)请写出通过蛋白质工程,构建胰岛素类似物工程菌的基本过程_______________________。
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“细胞核重编程”是指将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态,它们就有再分化形成多种类型细胞的可能,可应用于临床医学。下列有关叙述错误的是
A. 干细胞可用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病
B. 干细胞分化成多种类型的细胞体现了细胞的全能性
C. 细胞核重编程和干细胞的再分化均与细胞内基因的选择性表达相关
D. 该项研究为临床上解决器官移植的免疫排斥反应带来希望
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猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病,用于蛋白质工程的蛋白质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
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猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病,用蛋白质工程的蛋白质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
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猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同.为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病,用蛋白质工程进行蛋白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
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猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。
为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病,用蛋白质工程对蛋白质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
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猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗糖尿病,用蛋白质工程设计的最佳方案是 ( )
A.直接对猪的胰岛素进行一个不同氨基酸的替换 |
B.将猪的胰岛素和人的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.直接对控制猪的胰岛素基因进行修饰,使组成猪胰岛素的一个氨基酸进行替换 |
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(2015秋•朔州校级期末)猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同.为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病,用蛋白质工程的蛋白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
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猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病,用蛋白质工程的蛋白质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
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猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病,用蛋白质工程的蛋白质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
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