生物选修3《现代生物科技专题》1.4 蛋白质工程的崛起课时作业

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基础巩固
1.下列关于蛋白质工程的叙述,不正确的是( )
A.蛋白质工程是一项难度很大的工程,目前成功的例子不多
B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性
C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的
D.蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰,合成速效型胰岛素制剂
答案C
解析蛋白质工程是通过改造基因结构来实现对蛋白质的改造。
2.下图表示蛋白质工程的操作流程,下列叙述不正确的是( )
A.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作
B.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术
C.图中a、b过程分别表示转录、翻译
D.通过蛋白质工程可制造出一种新的蛋白质
答案B
解析蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作,如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等,这对于合成或改造基因至关重要;蛋白质工程的进行离不开基因工程,因为对蛋白质的改造要通过对基因的改造来完成;图中a、b过程分别表示转录、翻译;通过蛋白质工程可对现有蛋白质进行改造,也可制造出一种新的蛋白质。
3.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶结构和功能很相似,只是热稳定性较差,进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂,临床治疗食物的消化不良,最佳方案是( )
A.减少此酶在片剂中的含量
B.将此酶与人蛋白酶拼接,形成新的蛋白酶
C.重新设计与创造一种全新的蛋白酶
D.替换此酶中的少数氨基酸,改善其功能
答案D
解析减少此酶的含量会减弱疗效,且剩余的酶仍然容易失效,A项错误;蛋白质之间不能进行简单的拼接,B项错误;只需将此酶进行改造后满足需求即可,不需重新设计与创造一种全新的蛋白酶,C项错误;要提高该酶的热稳定性,可以采用蛋白质工程技术替换此酶中的少数氨基酸,以改善其功能,D项正确。
4.人们发现蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细,但强度却更大,于是有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其基因结构,以指导对蚕丝蛋白基因的改造,从而让蚕吐出的丝也能像蛛丝一样坚韧,此过程应用的生物技术的名称和依据的原理分别是( )
A.基因突变和DNA→RNA→蛋白质
B.基因工程和RNA→RNA→蛋白质
C.基因工程和DNA→RNA→蛋白质
D.蛋白质工程和蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质
答案D
解析通过改造蚕丝蛋白基因,从而实现对蚕丝蛋白的改造的过程属于蛋白质工程,其依据的原理是蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质。
5.科研人员利用相关技术改变了胰岛素β链的第9位氨基酸,从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述不正确的是( )
A.胰岛素的本质是蛋白质,不宜口服使用
B.可通过测定DNA的序列确定基因改造是否成功
C.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程
D.该过程的操作对象是胰岛素分子
答案D
解析胰岛素的本质是蛋白质,只能注射,不宜口服使用,A项正确;可通过测定DNA的序列确定基因改造是否成功,B项正确;对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程,C项正确;蛋白质工程的操作对象是基因,D项错误。
能力提升
6.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质,可以用于治疗病毒感染和癌症,但体外保存相当困难,如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,就可在-70 ℃条件下保存半年,给广大患者带来福音。
(1)蛋白质的合成是受基因控制的,因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键,依据蛋白质工程原理,设计实验流程,让动物生产“可以保存的干扰素”。蛋白质工程的基本途径是 →设计预期蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→ 。
(2)基因工程和蛋白质工程相比较,基因工程在原则上只能生产 的蛋白质,不一定符合 的需要;而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过 ,对 进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需要。
(3)蛋白质工程实施的难度很大,原因是蛋白质具有十分复杂的 结构。
答案(1)预期蛋白质的功能 找到相对应的脱氧核苷酸序列 (2)自然界已存在 人类生产和生活 基因修饰或基因合成 现有蛋白质 (3)高级
解析(1)蛋白质工程的基本途径:预期蛋白质的功能→设计预期蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。(2)基因工程和蛋白质工程相比较,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,不一定符合人类生产和生活的需要;而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因的修饰或合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需要。(3)由于蛋白质具有十分复杂的高级结构,所以蛋白质工程实施的难度很大。
7.科学家利用小鼠的某种特定细胞生产出了一种鼠源抗体,并对其进行改造,生产出一种效果更好的鼠—人嵌合抗体,用于癌症治疗。下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程。请据图回答下列问题。
(1)改造鼠源抗体,生产鼠—人嵌合抗体,属于 (生物工程)的范畴。图示过程中,根据预期的嵌合抗体功能,设计嵌合抗体的结构,最终必须对 进行操作。
(2)从鼠杂交瘤细胞中获得可变区的特定基因,然后与人的抗体恒定区基因连接,需要的工具酶是 、 。重组基因是否翻译出蛋白质,需要从转基因鼠中分离、提取 ,利用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。
(3)在鼠—人嵌合抗体进入人体内后,识别抗原的区域是 区,引起人体免疫反应的主要是 区;与鼠源杂交瘤抗体相比较,经过改造的鼠—人嵌合抗体突出的优点是 。
答案(1)蛋白质工程 基因 (2)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 蛋白质 (3)可变 恒定 对人体的不良反应(或过敏反应等副作用)减少
解析根据题图可以看出该过程是对蛋白质进行了改造,将鼠抗体的可变区与人抗体的恒定区进行了组合,这种操作属于蛋白质工程。蛋白质工程最终要通过对基因的修饰、合成来对蛋白质进行改造。抗原具有特异性,不同的抗原需要不同的抗体来特异性地识别,所以识别不同抗原的区域应该是可变的。