2024-2025學(xué)年高中生物專題1基因工程4蛋白質(zhì)工程的崛起精練含解析新人教版選修3

PAGEPAGE6蛋白質(zhì)工程的崛起(建議用時(shí)：40分鐘)考點(diǎn)基本目標(biāo)發(fā)展目標(biāo)1．蛋白質(zhì)工程及其基本操作1,2,3,4,5,611,12,13,14,152．蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較7,8,9,10[基本目標(biāo)]1．下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的敘述，不正確的是()A．收集大量的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的信息，以便分析結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系B．可以預(yù)料具有肯定氨基酸序列的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和生物功能C．依據(jù)特定的生物功能，設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)D．依據(jù)人們的須要，干脆對(duì)氨基酸的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造D解析蛋白質(zhì)工程是依據(jù)人們的須要，通過對(duì)基因的改造從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的改造，而不是對(duì)氨基酸的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。2．當(dāng)前，蛋白質(zhì)工程是發(fā)展較好、較快的分子工程。它將蛋白質(zhì)與酶的探討推動(dòng)到嶄新的時(shí)代，為蛋白質(zhì)和酶在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面的應(yīng)用開拓了迷人的前景。蛋白質(zhì)工程開創(chuàng)了依據(jù)人類意愿改造、創(chuàng)建符合人類須要的蛋白質(zhì)的新時(shí)期。那么，蛋白質(zhì)工程中須要干脆進(jìn)行操作的對(duì)象是()A．氨基酸的結(jié)構(gòu)B．蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)C．肽鏈的結(jié)構(gòu)D．基因結(jié)構(gòu)D解析蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿意人類的生產(chǎn)和生活的需求。3．某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能很相像，只是其熱穩(wěn)定性較差，進(jìn)入人體后簡單失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑，用于治療臨床消化不良，最佳方案是()A．替換此酶中的少數(shù)氨基酸，以改善其熱穩(wěn)定性B．將此酶與人蛋白酶進(jìn)行拼接，形成新的蛋白酶C．重新設(shè)計(jì)與創(chuàng)建一種蛋白酶D．削減此酶在片劑中的含量A解析要想使蛋白酶熱穩(wěn)定性有所提高，就要變更蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，解決此類問題的方法一般是將蛋白質(zhì)中的個(gè)別氨基酸進(jìn)行替換。4．2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了三位在探討綠色熒光蛋白(GFP)方面做出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍(lán)色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等，采納蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍(lán)色熒光蛋白過程的正確依次是()①推想藍(lán)色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列②藍(lán)色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)③藍(lán)色熒光蛋白基因的合成④表達(dá)出藍(lán)色熒光蛋白A．②①③④ B．①②③④C．②③①④ D．④②①③A解析蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動(dòng)身→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推想應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列→相應(yīng)基因的修飾改造或人工合成→蛋白質(zhì)的表達(dá)。因此，采納蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍(lán)色熒光蛋白過程的正確依次是②①④③。5．蛋白質(zhì)工程在實(shí)施中最大的難題是()A．生產(chǎn)的蛋白質(zhì)無法應(yīng)用B．發(fā)展前景太窄C．對(duì)于大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)不清晰D．無法人工合成目的基因C解析多數(shù)蛋白質(zhì)除具有一級(jí)結(jié)構(gòu)即氨基酸依次外，還具有困難的高級(jí)結(jié)構(gòu)，即空間結(jié)構(gòu)，而許多蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是人們目前還不清晰的，要設(shè)計(jì)出更加符合人類須要的蛋白質(zhì)還需經(jīng)過艱辛的探究。6．下列對(duì)物質(zhì)的改造不屬于蛋白質(zhì)工程范疇的是()A．胰島素改造B．抗體改造C．限制酶的改造D．性激素改造D解析蛋白質(zhì)工程改造的是蛋白質(zhì)，而性激素屬于脂質(zhì)。7．蛋白質(zhì)工程中，要對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，必需通過基因修飾或基因合成來完成，而不干脆改造蛋白質(zhì)的緣由是()A．缺乏改造蛋白質(zhì)所必需的工具酶B．改造基因易于操作且改造后能夠遺傳C．人類對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)知之甚少D．蛋白質(zhì)中氨基酸的排列依次千變?nèi)f化，操作難度大B解析蛋白質(zhì)工程是通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿意人類的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程的干脆操作對(duì)象是基因，并且改造后能夠遺傳；若干脆改造蛋白質(zhì)，其性狀則不能遺傳。8．蛋白質(zhì)工程與基因工程相比，其突出的特點(diǎn)是()A．基因工程原則上能生產(chǎn)任何蛋白質(zhì)B．蛋白質(zhì)工程能對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)C．蛋白質(zhì)工程可以不通過轉(zhuǎn)錄和翻譯來實(shí)現(xiàn)D．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延長出來的第三代基因工程B解析基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)；蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿意人類生產(chǎn)和生活的需求，是在基因工程的基礎(chǔ)上，延長出來的其次代基因工程。9．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較，不合理的是()A．基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程可以對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，從而制造一種新的蛋白質(zhì)B．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成C．當(dāng)?shù)玫娇梢栽冢?0℃條件下保存半年的干擾素后，在相關(guān)酶、氨基酸和相宜的溫度、pH條件下，干擾素可以大量自我合成D．基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的C解析基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程可以通過對(duì)基因的改造實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造，從而制造一種新的蛋白質(zhì)，A項(xiàng)正確；蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延長出來的其次代基因工程，蛋白質(zhì)工程不是干脆對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，而是通過修改基因或創(chuàng)建合成新基因來變更生物的遺傳和表達(dá)性狀，合成新的蛋白質(zhì)，B項(xiàng)正確；干擾素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，不能自我復(fù)制，C項(xiàng)錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是改造基因，基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的，D項(xiàng)正確。10．醫(yī)學(xué)上，蛋白質(zhì)工程藥物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白質(zhì)類替代治療劑。下列關(guān)于基因工程藥物與蛋白質(zhì)工程藥物的說法，正確的是()A．都與自然產(chǎn)物完全相同B．都與自然產(chǎn)物完全不相同C．基因工程藥物與自然產(chǎn)物完全相同，蛋白質(zhì)工程藥物與自然產(chǎn)物可不相同D．基因工程藥物與自然產(chǎn)物不相同，蛋白質(zhì)工程藥物與自然產(chǎn)物完全相同C解析基因工程合成的藥物與自然產(chǎn)物完全相同，而蛋白質(zhì)工程可以合成出自然界不存在的蛋白質(zhì)，即與自然產(chǎn)物可不相同。[發(fā)展目標(biāo)]11．科學(xué)家將限制某藥物蛋白合成的基因轉(zhuǎn)移到白色來亨雞胚胎細(xì)胞的DNA中，發(fā)育后的雌雞就能產(chǎn)出含該藥物蛋白的雞蛋，在每一只雞蛋的蛋清中都含有大量的藥物蛋白，而且這些含該藥物蛋白的雞蛋孵出的雞，仍能產(chǎn)出含該藥物蛋白的雞蛋。據(jù)此分析，下列說法中不正確的是()A．這些雞是基因工程的產(chǎn)物B．這種變異屬于可遺傳的變異C．該過程屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)D．該種變異屬于定向變異C解析據(jù)題意可知這些雞屬于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，是基因工程的產(chǎn)物，不屬于蛋白質(zhì)工程。基因工程是依據(jù)人們的愿望，通過DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)建出符合人們須要的新的生物類型或生物產(chǎn)品，依據(jù)的原理是基因重組，屬于可遺傳的定向變異。12.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，錯(cuò)誤的是()A．蛋白質(zhì)工程能定向地改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類的須要B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上干脆對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，定向變更分子的結(jié)構(gòu)C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不存在的新型蛋白質(zhì)分子D．蛋白質(zhì)工程與基因工程密不行分，又稱為其次代基因工程B解析蛋白質(zhì)工程是通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，而不是干脆對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作。13．閱讀如下資料。材料T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性。科學(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔谠摪腚装彼崤c第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性?；卮鹣铝袉栴}：(1)資料中的技術(shù)屬于________工程的范疇。(2)該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)__________________進(jìn)行改造，或制造一種____________的技術(shù)。(3)在該實(shí)例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)變更的緣由是組成該酶肽鏈的________序列發(fā)生了變更。解析蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)的技術(shù)。該實(shí)例中，T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)變更的緣由是該酶肽鏈的氨基酸序列發(fā)生了變更。答案(1)蛋白質(zhì)(2)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì)(3)氨基酸14．在體內(nèi)，人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質(zhì)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(jìn)入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后，產(chǎn)生A、B兩條肽鏈，再經(jīng)酶丙作用生成由51個(gè)氨基酸殘基組成的胰島素。目前，利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素。請(qǐng)回答下列問題：(1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是______________，合成胰高血糖素的細(xì)胞是______________。(2)可依據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的________________序列，用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體，再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成________的基因工程菌。(3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培育物時(shí)，培育液無抗原—抗體反應(yīng)，菌體有抗原—抗體反應(yīng)，則用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)，應(yīng)從________(填“菌體”或“培育液”)中分別、純化胰島素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。解析(1)人體合成前胰島素原的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞，合成胰高血糖素的細(xì)胞是胰島A細(xì)胞。(2)蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素時(shí)，需依據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的脫氧核苷酸序列(目的基因)，然后再構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體，導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成胰島素原的工程菌。(3)運(yùn)用抗原—抗體法雜交檢測胰島素原時(shí)，培育液無抗原—抗體反應(yīng)，菌體有抗原—抗體反應(yīng)，表明胰島素原在菌體內(nèi)，故應(yīng)從菌體中分別、純化胰島素原。答案(1)胰島B細(xì)胞胰島A細(xì)胞(2)DNA中的脫氧核苷酸胰島素原(3)菌體15．胰島素是治療依靠型糖尿病的特效藥物，但是自然胰島素在人體內(nèi)的壽命只有幾個(gè)小時(shí)，重癥病人每天需注射好幾次藥物，給患者帶來不便并增加了苦痛。通過蛋白質(zhì)工程變更胰島素的空間結(jié)構(gòu)，以延長胰島素的半衰期，可以得到長效胰島素，還可以在不變更胰島素活性部位結(jié)構(gòu)的前提下，增加其他部位的結(jié)合強(qiáng)度，使之難以被酶破壞，從而增加其穩(wěn)定性。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)長效胰島素的生產(chǎn)過程。(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是________________________________________________________________________。(2)通過人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到__________________中才能得到精確表達(dá)。(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)上述長效胰島素，需用到的生物工程有______________、______________和發(fā)酵工程。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)蛋白質(zhì)工程首先要依據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，因此圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是胰島素的預(yù)期功能，即長效胰島素。(2)合成的目的基因應(yīng)與載體結(jié)合，構(gòu)建基因表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能表達(dá)。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)長效胰島素，需合成新的胰島素