2019-2020新人教版生物選修3同步練習：1.4蛋白質工程的崛起

1、1 1.4 4蛋白質工程的崛起課時過關能力提升一、基礎鞏固i下列關于蛋白質工程的說法，正確的是（）A. 蛋白質工程以基因工程為基礎B. 蛋白質工程就是酶工程的延伸C. 蛋白質工程就是用蛋白酶對蛋白質進行改造D. 蛋白質工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質解析蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn) 和生活的需求。蛋白質工程是以基因工程為基礎的，所以又稱為第二代基因工程。蛋白質工程不僅能對現(xiàn)有蛋白質進行改造，而且可以制造新的蛋白質。答案：|A2. 下列不屬于蛋白質工程的研究內(nèi)容的是（）A. 分析蛋白

2、質分子的精細結構B. 對蛋白質進行有目的的改造C. 分析氨基酸的化學成分D. 按照人的意愿將天然蛋白質改造成新的蛋白質解仍蛋白質工程就是指根據(jù)蛋白質的精細結構和生物功能之間的關系，按照人的意愿改 造蛋白質分子，形成自然界不存在的蛋白質分子。為了改造某種蛋白質分子，必須對其精 細結構進行分析，但不包括對組成蛋白質的氨基酸的化學成分的分析。答案C3. 蛋白質工程中需要直接進行操作的對象是（）A. 氨基酸結構B. 蛋白質空間結構C. 肽鏈結構D. 基因結構解析蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造或制造一種新的蛋白質，以滿足人類

3、生產(chǎn)和生 活的需求。其目標是根據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質結構進行分子設計，但因為基因決定蛋白質，因此對蛋白質的結構進行設計改造，歸根到底，還需對相應的基因 進行操作，按要求進行修飾加工改造，使之能控制合成人類需要的蛋白質。答案：| D4. 科學家將干擾素基因進行定點突變，導入大腸桿菌使之表達，使干擾素第十七位的半胱 氨酸改變成絲氨酸，結果大大提高了干擾素的儲存穩(wěn)定性。該生物技術為（）A.基因工程B.蛋白質工程C.基因突變D.細胞工程解析:|基因工程是通過對基因的操作,將符合人們需要的目的基因導入適宜的生物體內(nèi)，使其高效表達，從中提取所需的蛋白質，或表現(xiàn)某種性狀，蛋白質產(chǎn)品仍然為天然

4、存在的 蛋白質;而蛋白質工程卻是對控制蛋白質合成的基因進行改造，從而實現(xiàn)對其編碼的蛋白 質的改造，所得到的已不是天然的蛋白質。題目的操作中涉及的基因顯然不再是原來的 基因,其合成的干擾素也不是天然干擾素，而是經(jīng)過改造的具有人類所需優(yōu)點的蛋白質，因而整個過程利用的生物技術應為蛋白質工程。答案：| B5.蛋白質工程在實施中遇到的最大難題是（）A. 生產(chǎn)的蛋白質無法應用B. 發(fā)展前景太窄C. 對大多數(shù)蛋白質的高級結構不清楚D. 無法人工合成目的基因答案C6當前醫(yī)學上，蛋白質工程藥物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白質類替代治療劑。 基因工程藥物與蛋白質工程藥物的區(qū)別是（）A. 都與天然產(chǎn)物完全相同B.

5、 都與天然產(chǎn)物不相同C. 基因工程藥物與天然產(chǎn)物相同，蛋白質工程藥物與天然產(chǎn)物不相同D. 基因工程藥物與天然產(chǎn)物不相同，蛋白質工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同答案C7. 增加玉米細胞中賴氨酸含量最有效的途徑是（）A. 將富含賴氨酸的蛋白質編碼基因導入玉米細胞B. 切除玉米細胞中天冬氨酸激酶基因和二氫吡啶二羧酸合成酶基因C. 修飾天冬氨酸激酶基因和二氫吡啶二羧酸合成酶基因的個別堿基D. 將根瘤菌的固氮基因導入玉米細胞解析： |玉米中賴氨酸的含量比較低，原因是賴氨酸合成過程中的兩種關鍵酶 天冬氨酸 激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶，其活性受細胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響較大，當賴氨酸濃度達 到一定量時，就會抑制這兩種

6、酶的活性。如果我們將天冬氨酸激酶的第352 位的蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中第 104 位的天冬酰胺變成異亮氨酸，就可以使 玉米葉片和種子中的游離賴氨酸含量分別提高5 倍和 2 倍。通過改變有關基因的個別堿基，從而改變基因控制合成的蛋白質（酶）的結構來達到目的，屬于蛋白質工程。答案C8. 下列對物質的改造不屬于蛋白質工程范疇的是（）A. 胰島素的改造B. 抗體的改造C. 酶的改造D. 性激素的改造解析:性激素屬于固醇，不是蛋白質。答案：| D9.蛋白質工程又稱第二代基因工程。下圖為蛋白質工程流程圖，圖中 A、B 在遺傳學上依次表示()A.轉錄和翻譯C.復制和轉錄 答案 1A10

7、. 下圖是將某細菌的基因 A 導入大腸桿菌內(nèi)，制備 工程菌”的示意圖A)- _)轉化堀胞丁穆mD據(jù)圖回答下列問題。(1) 獲得 A 有兩條途徑：一是以 A 的 mRNA 為模板，在_ 酶的催化下，合成互補的單鏈 DNA,然后在_ 的作用下合成雙鏈 DNA,從而獲得所需基因;二是根據(jù)目標蛋白質的 _ 序列,推測出相應的 mRNA 序列，然后按照堿基互補配對原則，推測其 DNA 的_序列,再通過化學方法合成所需基因。(2) 利用 PCR 技術擴增 DNA 時，需要在反應體系中添加的物質有 _ 、_ 、4 種脫氧核糖核苷酸和耐熱性的 DNA 聚合酶等，擴增過程可以在 PCR 擴增儀中完成。(3) 由

8、 A 和載體 B 拼接形成的 C 通常稱為_。在基因工程中，常用其目的是。解析:|(1)以 A 的 mRNA 為模板,在逆轉錄酶的催化作用下合成單鏈 DNA,然后以該單鏈 DNA為模板,在 DNA 聚合酶的作用下合成雙鏈 DNA;根據(jù)目標蛋白質的氨基酸序列可 推測出相應的 mRNA 序列，然后根據(jù)堿基互補配對原則推測出其 DNA 的脫氧核苷酸序 列,再通過化學方法利用 DNA 合成儀合成所需基因。(2)利用 PCR 技術擴增目的基因時，需要提供目的基因作為模板，添加引物來引導子鏈的 形成，添加 4 種脫氧核糖核苷酸(即 dCTP、dATP、dGTP、dTTP)作為原料，需要耐熱性 的DNA 聚

9、合酶來催化子鏈的形成；擴增過程可在 PCR 擴增儀中完成。(3)目的基因 A 和載體 B 拼接形成的 C 通常稱為重組 DNA。(4)基因工程中，常用 Ca2+處理細菌細胞，使之成為感受態(tài)細胞，有利于其吸收重組 DNA分 子，提高受體細胞的轉化率。答案：|(1)逆轉錄 DNA 聚合酶氨基酸脫氧核苷酸B.翻譯和轉錄D.傳遞和表達引物模板 DNA重組 DNA(其他合答案也可)(4) 提高受體細胞的轉化率(其他合答案也可)二、能力提升1科研人員利用相關技術改變了胰島素B鏈的第 9 位氨基酸，從而避免了胰島素結合成無活性的二聚體形式，下列相關敘述錯誤的是（）A. 胰島素的本質是蛋白質，不宜口服使用B.

10、 可通過測定 DNA 的序列確定突變是否成功C. 該過程的操作對象是胰島素分子D. 對胰島素結構的改造屬于蛋白質工程解析：|該過程的操作對象是胰島素基因，而不是胰島素分子。 答案 C2.干擾素是動物體內(nèi)的一種蛋白質，可以用于治療病毒的感染和癌癥，但在體外保存相當 困難。下圖是利用蛋白質工程設計保存干擾素的生產(chǎn)流程圖，據(jù)圖分析下列敘述錯誤的|禺級堵構|新的干也當轄適人工舍疲映禹的干憂索模型A.圖中構建新的干擾素模型的主要依據(jù)是蛋白質的預期功能B. 圖中新的干擾素基因必須加上啟動子和終止子才能表達C. 圖中改造干擾素結構的實質是改造干擾素基因的結構D.圖中各項技術并沒有涉及基因工程技術 解析將新的

11、干擾素基因導入受體細胞中表達新的干擾素多肽鏈的過程涉及基因工程技 術。答案：D3.某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結構和功能很相似，只是對熱穩(wěn) 定性較差，進入人體后容易失效?，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. 通過改變基因的結構對此酶中的少數(shù)氨基酸進行替換，以改善其功能B. 將此酶與人蛋白酶進行拼接，形成新的蛋白酶C. 重新設計與創(chuàng)造一種全新的蛋白酶D.減少此酶在片劑中的含量頁要想使蛋白酶的熱穩(wěn)定性有所提高，就要改變蛋白質的結構，此類問題一般是對蛋 白質中的個別氨基酸進行替換。答案：A4.下列有關蛋白質工程的說法，正確的是（）A. 蛋白質工程無須

12、構建基因表達載體B. 對蛋白質進行改造是通過直接改造相應的RNA 實現(xiàn)的C. 蛋白質工程需要限制性核酸內(nèi)切酶和 DNA 連接酶D. 蛋白質工程只是中心法則的簡單逆轉解析:|蛋白質工程的基本流程:從預期的蛋白質功能出發(fā)，設計預期的蛋白質結構，推測應 有的氨基酸序列，找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）。這是蛋白質工程特有的途徑，接 下來按照基因工程的一般步驟進行。因此，基因工程技術利用的工具（限制酶、DNA 連 接酶、載體）以及操作流程也適用于蛋白質工程技術中,A 項錯誤,C 項正確;對蛋白質進 行改造是通過改造相應的 DNA 實現(xiàn)的,B 項錯誤。答案 C5. 葡萄糖異構酶（GI）在工業(yè)上應用廣泛

13、，為提高其熱穩(wěn)定性，科學家對 GI 基因進行體外定點誘變，以脯氨酸（Pro138）替代 Gly138,含突變基因的重組質粒在大腸桿菌中表達，產(chǎn)生新 的 GI,其最適反應溫度提高 1012C。這屬于（）A. 基因工程B. 蛋白質工程C. 發(fā)酵工程D. 酶工程解西蛋白質工程的重點在于對已存在的蛋白質分子的改造。通常所說的酶工程是用工 程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設計酶的分子結構，然后由酶的分子結構來確 定相應基因的堿基序列等步驟。因此，應選 B。答案：| B6.下列關于蛋白質工程和基因工程的比較，錯誤的是（）A. 基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質，而蛋白質工程可以對現(xiàn)有蛋白質進

14、 行改造，或制造一種新的蛋白質B. 蛋白質工程是在基因工程的基礎上發(fā)展起來的，蛋白質工程最終還是要通過基因修飾 或基因合成來完成C. 當?shù)玫娇梢栽?70C條件下保存半年的干擾素后，在相關酶、氨基酸和適宜的溫度、 pH條件下，干擾素可以大量自我合成D. 基因工程和蛋白質工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的解西基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質，而蛋白質工程可以對現(xiàn)有蛋白質 進行改造，或制造一種新的蛋白質；蛋白質工程是在基因工程的基礎上發(fā)展起來的，蛋白 質工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成，這樣產(chǎn)生的改變才能遺傳下去；蛋白質不能自我合成；由于基因工程和蛋白質工程都是對基因進行操作，因此,基因

15、工程和蛋 白質工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的。答案 C 7.胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射入人體后，會堆積在皮下，要經(jīng)過較長時間才能進入血液，而進入血液的胰島素又容易被分解，治療效果受到影響。下圖是用蛋 白質工程設計的速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關問題。(1) 構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵，圖中構建新的胰島素模型的主要依據(jù)(3) 新的胰島素基因與載體(質粒)結合過程中需要限制性核酸內(nèi)切酶和 DNA 連接酶。已知限制性核酸內(nèi)切酶I的識別序列和切點是 一GGATCC。請畫出質粒被限制性核酸 內(nèi)切酶I切割后所形成的黏性末端：_ 。DNA 連接酶對所連接的 DNA 兩端堿基序列是

16、否有專一性要求?_。(4) 若將含有新的胰島素基因的表達載體導入植物細胞中，最常用的方法是_o(5) 若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有_ 、發(fā)酵工程等。答案(1)蛋白質(即新的胰島素)的預期功能(2) 根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出相對應的脫氧核苷酸序列，然后利用 DNA 合 成儀來合成新的胰島素基因。一 GCCTAG、GATCC G 否(4) 農(nóng)桿菌轉化法(5) 蛋白質工程8.黃曲霉毒素 Bi(AFBi)存在于被黃曲霉菌污染的飼料中，它可以通過食物鏈進入動物體 內(nèi)并蓄積，引起癌變。某些微生物能表達 AFBi解毒酶,將該酶添加在飼料中可以降解 AFBi,消除其毒性。請回

17、答下列問題。(1) 下圖為采用基因工程技術生產(chǎn) AFBi解毒酶的流程圖。據(jù)圖回答問題。含 AFBi解毒酶基因的菌株 廠總 RNA|CDNA|I口AFBi解毒酶基因竺|酵母工程菌純花AFBi解毒酶1在甲、乙條件下培養(yǎng)含 AFBi解毒酶基因的菌株，經(jīng)測定，甲菌液細胞密度小，細胞含解毒酶;乙菌液細胞密度大，細胞不含解毒酶。過程I應選擇 _菌液的細胞提取總RNA,由是_o2過程U中，與引物結合的模板是 _o3檢測酵母工程菌是否合成了 AFBi解毒酶，應采用_ 法。(2) 采用蛋白質工程進一步改造該酶的基本途徑，是從提高酶的活性出發(fā)，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基酸序列，找到相對應的 _序列。解析

18、(i)因為甲菌液細胞中含解毒酶，說明解毒酶基因在甲菌液細胞中可以表達，細胞 中一定含有解毒酶基因轉錄出的 mRNAoPCR 擴增過程中，需要的模板是 AFBi解毒 酶基因的CDNAo基因工程的檢測與鑒定階段，在分子水平上需要進行三步檢測，其中 檢測目的基因是否成功表達出蛋白質，所用方法是抗原一抗體雜交法。(2)蛋白質工程的基本步驟是，從預期的蛋白質功能出發(fā)，設計預期蛋白質的結構，推測應 有的氨基酸序列，找出相對應的脫氧核苷酸序列。答案(i)甲 甲菌液細胞的 AFBi解毒酶基因已轉錄生成 mRNA,而在乙菌液細胞中該基因未轉錄2AFBi解毒酶基因的 cDNA3抗原一抗體雜交(2)脫氧核苷酸9.在體內(nèi),人胰島素基因表達可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原，進入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙