2024-2025學(xué)年高中生物限時規(guī)范訓(xùn)練4蛋白質(zhì)工程的崛起含解析新人教版選修3

PAGEPAGE8蛋白質(zhì)工程的崛起1．合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)應(yīng)首先設(shè)計()A．基因的結(jié)構(gòu) B．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)C．氨基酸序列 D．mRNA的結(jié)構(gòu)答案B解析合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)應(yīng)當(dāng)采納蛋白質(zhì)工程，而蛋白質(zhì)工程的基本途徑為：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動身→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推想應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。因此，合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)應(yīng)首先設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。2．目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等，采納蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍色熒光蛋白過程的正確依次是()①推想藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列②藍色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計序列③藍色熒光蛋白基因的合成④表達出藍色熒光蛋白A．①②③④ B．②①③④C．②③①④ D．④②①③答案B解析蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動身→設(shè)計預(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→相應(yīng)基因的表達。因此，采納蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍色熒光蛋白過程的正確依次是：②藍色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計序列→①推想藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列→③藍色熒光蛋白基因的合成→④表達出藍色熒光蛋白。3．下列關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說法，正確的是()A．都是分子水平上的操作B．基因工程就是改造基因的分子結(jié)構(gòu)C．蛋白質(zhì)工程就是改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)D．基因工程能創(chuàng)建出自然界根本不存在的基因，蛋白質(zhì)工程能創(chuàng)建出自然界根本不存在的蛋白質(zhì)答案A解析基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，給予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)建出更符合人們須要的新的生物類型和生物產(chǎn)品；蛋白質(zhì)工程通過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)，以滿意人類的生產(chǎn)和生活的需求?；蚬こ淘谠瓌t上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程能創(chuàng)建出自然界不存在的蛋白質(zhì)。4．科學(xué)家為提高玉米中的賴氨酸含量，安排將天冬氨酸激酶的第352位蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中104位的氨基酸由天冬氨酸變成異亮氨酸，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。下列對蛋白質(zhì)的改造，操作正確的是()A．干脆通過分子水平改造蛋白質(zhì)B．干脆改造相應(yīng)的mRNAC．對相應(yīng)的基因進行操作D．重新合成新的基因答案C解析蛋白質(zhì)工程的目的是對蛋白質(zhì)進行改造，從而使蛋白質(zhì)功能可以滿意人們需求。而蛋白質(zhì)功能與其高級結(jié)構(gòu)親密相關(guān)，蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)又特別困難，所以干脆對蛋白質(zhì)改造特別困難，而蛋白質(zhì)是由基因限制合成的，對基因進行操作卻簡單得多。另外，改造后的基因可以遺傳，若對蛋白質(zhì)干脆改造，即使勝利也不能遺傳。5．下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的敘述，不正確的是()A．蛋白質(zhì)工程須要用到限制酶和DNA連接酶B．蛋白質(zhì)工程只能改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)而不能制造新的蛋白質(zhì)C．向T4溶菌酶中引入二硫鍵提高它的熱穩(wěn)定性是蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的體現(xiàn)D．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類須要答案B解析蛋白質(zhì)工程需對基因進行修飾或改造，然后構(gòu)建基因表達載體導(dǎo)入受體細胞進行表達，故蛋白質(zhì)工程須要用到限制酶和DNA連接酶，A項正確；通過蛋白質(zhì)工程，可產(chǎn)生自然界沒有的蛋白質(zhì)，B項錯誤；向T4溶菌酶中引入二硫鍵提高它的熱穩(wěn)定性是蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的體現(xiàn)，C項正確；蛋白質(zhì)工程能通過基因修飾或基因改造，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)進行定向改造，使之更加符合人類須要，D項正確。6．下列對蛋白質(zhì)工程的進展和應(yīng)用前景的敘述，錯誤的是()A．通過對基因結(jié)構(gòu)的定點突變實現(xiàn)玉米賴氨酸合成的關(guān)鍵酶結(jié)構(gòu)的變更屬于蛋白質(zhì)工程B．將人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌細胞內(nèi)，使大腸桿菌生產(chǎn)人的胰島素的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程C．對蛋白質(zhì)進行分子設(shè)計必需從蛋白質(zhì)的功能特點入手D．通過對基因結(jié)構(gòu)的改造生產(chǎn)出自然界中從未存在的蛋白質(zhì)種類目前還很少答案B解析基因結(jié)構(gòu)的定點突變實現(xiàn)對賴氨酸合成關(guān)鍵酶的改造屬于蛋白質(zhì)工程；將人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)，使其生產(chǎn)大量胰島素屬于基因工程；對蛋白質(zhì)進行分子設(shè)計必需從蛋白質(zhì)的功能特點入手，設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)；通過對基因結(jié)構(gòu)的改造生產(chǎn)出新型蛋白質(zhì)的種類目前不多。7．蛋白質(zhì)工程是基因工程的延長，下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，正確的是()A．蛋白質(zhì)工程無需構(gòu)建基因表達載體B．通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)的性狀不遺傳給子代C．蛋白質(zhì)工程須要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶D．蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上改造蛋白質(zhì)的答案C解析蛋白質(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，也需構(gòu)建基因表達載體及用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶催化；蛋白質(zhì)工程是通過基因修飾或基因改造，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造出一種新的蛋白質(zhì)，改造后的蛋白質(zhì)的性狀可遺傳給子代；蛋白質(zhì)工程是在DNA分子水平上改造蛋白質(zhì)的。8．閱讀資料，回答下列問題：資料甲：科學(xué)家將牛生長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，得到了體型巨大的“超級小鼠”；科學(xué)家采納農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。資料乙：T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性?？茖W(xué)家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造，使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔摪腚装彼崤c第97位的半胱氨酸之間形成一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。(1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用________法。構(gòu)建基因表達載體常用的工具酶是____________和____________。在培育某些轉(zhuǎn)基因植物時，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)資料乙中的技術(shù)屬于________工程的范疇，該工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對____________進行改造，或制造一種________的技術(shù)。在該實例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)變更的緣由是組成該酶的________序列發(fā)生了變更。答案(1)顯微注射限制酶DNA連接酶可感染植物，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中(2)蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸解析(1)將目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ蔑@微注射法；構(gòu)建基因表達載體須要限制酶對目的基因所在的DNA和載體進行切割，還須要DNA連接酶將目的基因與載體連接起來形成基因表達載體；農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T－DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并整合到受體細胞染色體的DNA上，故可用農(nóng)桿菌感染植物，將目的基因?qū)胫参锛毎?2)資料乙中的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇，通過改造基因，對T4溶菌酶這種蛋白質(zhì)進行了改造，使組成該酶的氨基酸序列發(fā)生了變更，從而提高了T4溶菌酶的耐熱性。9．下列敘述正確的是()A．蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)其氨基酸的排列依次不行能變更B．蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)其氨基酸之間的連接方式發(fā)生變更C．蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)仍為自然存在的蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)工程可合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)答案D解析蛋白質(zhì)工程可依據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)規(guī)律與生物活性及功能的關(guān)系，利用基因工程手段，依據(jù)人類的須要定向改造自然存在的蛋白質(zhì)，從而形成與自然界存在的蛋白質(zhì)不同的蛋白質(zhì)分子，甚至創(chuàng)建出自然界根本不存在的、符合人們需求的蛋白質(zhì)分子。在此過程中并未變更氨基酸之間的連接方式，氨基酸序列一般會變更。10．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(zhì)編碼基因?qū)胗衩准毎鸅．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的個別堿基C．更換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?qū)胗衩准毎鸢窩解析玉米中賴氨酸的含量比較低，緣由是賴氨酸合成過程中的兩個關(guān)鍵酶——天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性受細胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響較大，當(dāng)賴氨酸濃度達到肯定量時，就會抑制這兩個酶的活性。通過更換限制合成這兩種酶基因的個別堿基，可大大提高玉米葉片和種子中的游離賴氨酸的含量。11．中華鱘是地球上最古老的脊椎動物之一，被譽為“水中大熊貓”。探討者試圖利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)改造中華鱘體內(nèi)的某些蛋白質(zhì)，使其更加適應(yīng)現(xiàn)在的水域環(huán)境。以下說法錯誤的是()A．該工程可以定向變更蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)B．改造蛋白質(zhì)是通過改造基因而實現(xiàn)的C．中華鱘的相關(guān)蛋白質(zhì)被改造的過程同樣遵循中心法則D．改造后的中華鱘產(chǎn)生的后代不具有改造后的蛋白質(zhì)答案D解析可以通過改造基因來定向變更蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，A、B兩項正確；蛋白質(zhì)工程的設(shè)計思路事實上是中心法則的逆推，因此中華鱘的相關(guān)蛋白質(zhì)被改造的過程同樣遵循中心法則，C項正確；蛋白質(zhì)工程改造的是基因，可以遺傳給子代，因此改造后的中華鱘產(chǎn)生的后代也具有改造后的蛋白質(zhì)，D項錯誤。12．如圖表示蛋白質(zhì)工程的操作流程，下列說法不正確的是()A．蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是特別關(guān)鍵的工作B．蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術(shù)的一項全新的生物工程技術(shù)C．a(chǎn)、b過程分別表示轉(zhuǎn)錄、翻譯D．通過蛋白質(zhì)工程可制造出一種新的蛋白質(zhì)答案B解析蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是特別關(guān)鍵的工作，如蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、氨基酸的排列依次等，這對于合成或改造基因至關(guān)重要，A項正確；蛋白質(zhì)工程的進行離不開基因工程，因為對蛋白質(zhì)的改造要通過對基因的改造來完成，B項錯誤；圖中a、b過程分別表示轉(zhuǎn)錄、翻譯，C項正確；通過蛋白質(zhì)工程可對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，也可制造出一種新的蛋白質(zhì)，D項正確。13．圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列。現(xiàn)有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性核酸內(nèi)切酶切割的堿基序列和酶切位點分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。請回答下列問題：(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由____________________連接。(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是________末端，其產(chǎn)物長度為_______________________________________________。(3)若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對被T—A堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分別出圖1及其對應(yīng)的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，產(chǎn)物中共有________種不同長度的DNA片段。(4)若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后形成重組質(zhì)粒，應(yīng)選用的限制酶是________。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般須要用添加________的培育基進行培育。經(jīng)檢測，部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達，其最可能的緣由是____________________________________________________________________________________________________________。答案(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamHⅠ抗生素B同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因與質(zhì)粒反向連接解析(1)DNA雙鏈的結(jié)構(gòu)圖如下：一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個堿基之間依次是由脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖連接。(2)若被限制性核酸內(nèi)切酶切割后的DNA末端有幾個未配對的核苷酸片段，這樣的末端為黏性末端；若被限制性核酸內(nèi)切酶切割后的DNA末端是平整的，這樣的末端為平末端。SmaⅠ的識別序列及切割位點為CCC↓GGG，因此限制酶SmaⅠ切割DNA后會產(chǎn)生平末端。圖1所示的DNA分子中含有兩個SmaⅠ的識別位點，第一個識別位點在左端534bp序列向右三個堿基對的位置；其次個識別位點在右端658bp序列向左三個堿基對的位置，SmaⅠ從這兩個位點切割后產(chǎn)生的DNA片段長度分別為534＋3、796－3－3、658＋3，即得到的DNA片段長度分別為537bp、790bp和661bp。14．如圖為利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)某種動物蛋白的流程示意圖，請分析回答下列問題：(1)該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到的現(xiàn)代生物技術(shù)有________工程、________工程。(寫出其中兩種)(2)圖中A、B分別表示________________、________。(3)蛋白質(zhì)工程中，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造，必需通過基因________或基因________來完成，而不干脆改造蛋白質(zhì)，緣由是__________________________。答案(1)蛋白質(zhì)基因(2)推想應(yīng)有的氨基酸序列基因表達載體(3)修飾合成改造后的基因能夠遺傳，且改造基因易于操作解析(1)由圖中“預(yù)期蛋白質(zhì)功能→預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→A→找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列”這一基本流程可知，該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到蛋白質(zhì)工程技術(shù)；由“目的基因與載體結(jié)合形成B→受精卵”可知，該生產(chǎn)流程應(yīng)用到基因工程技術(shù)；由“B→受精卵→早期胚胎→受體”可知，該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到動物細胞培育和胚胎移植等技術(shù)。(2)由蛋白質(zhì)工程的基本流程可知，A表示推想應(yīng)有的氨基酸序列；B表示由目的基因與載體構(gòu)建而成的基因表達載體。(3)蛋白質(zhì)工程中，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造，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)，其緣由是改造后的基因能夠遺傳，且改造基因易于操作。15．從牛胃液中分別到的凝乳酶以催化實力強而被廣泛應(yīng)用，探討人員運用基因工程技術(shù)，將編碼該酶的基因轉(zhuǎn)移到微生物細胞中。請回答下列問題。(1)從牛胃細胞中提取________，反轉(zhuǎn)錄形成cDNA。以此cDNA為模板通過PCR擴增目的基因，有時須要在引物的5′端設(shè)計________(填“限制酶”“DNA連接酶”或“RNA聚合酶”)的識別序列，以便構(gòu)建重組DNA分子。(2)構(gòu)建重組DNA分子(如圖所示)最好選用________(填限制酶種類)，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)工業(yè)化生產(chǎn)過程中，最初多采納重組大腸桿菌或芽孢桿菌生產(chǎn)凝乳酶，現(xiàn)多采納重組毛霉生產(chǎn)，毛霉作為受體細胞的優(yōu)勢是__________________________________________________________