北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第五节 蛋白质工程课后练习题

第五节　蛋白质工程

1.下列关于蛋白质工程的说法,正确的是(　　)。

A.蛋白质工程无须构建基因表达载体

B.蛋白质工程需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶

C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的

D.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的

答案:B

解析:蛋白质工程是依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造,生产目标蛋白的过程,故需要构建基因表达载体,也需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶。蛋白质工程要对基因改造后再合成蛋白质,与天然蛋白质的合成过程不同。

2.科学家为提高玉米中赖氨酸的含量,计划将天冬氨酸激酶第352位的苏氨酸变成异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬氨酸变成异亮氨酸,这样就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。下列操作正确的是(　　)。

A.直接通过分子水平改造蛋白质

B.直接改造相应的mRNA

C.对相应的基因进行改造

D.重新合成新的基因

答案:C

3.下列各项不属于蛋白质工程研究内容的是(　　)。　

A.分析蛋白质分子的精细结构

B.对蛋白质进行有目的地改造

C.分析氨基酸的化学组成

D.按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质

答案:C

解析:蛋白质工程不需要分析氨基酸的化学组成,因为组成蛋白质的氨基酸的基本组成元素都是C、H、O、N,元素组成不会影响设计新的蛋白质。

4.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,主要包括(　　)。

①进行少数氨基酸的替换　②从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质　③直接改变蛋白质的空间结构

A.①③　　　　　　　B.①②

C.①②③　 D.②③

答案:B

5.下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是(　　)。

A.收集大量蛋白质分子结构的信息,以便分析结构与功能之间的关系

B.蛋白质工程需要改造蛋白质的编码基因

C.蛋白酶中导入二硫键提高了它的热稳定性,属于蛋白质工程

D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质

答案:D

解析:蛋白质工程以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,因此需要收集大量的蛋白质分子结构的信息,以便分析结构与功能之间的关系,A项正确。蛋白质工程需要利用基因工程原理,定点改变负责编码蛋白质的基因序列,从而合成更符合人类需求的蛋白质,B项正确。蛋白质工程可以通过改造酶的结构,有目的地提高酶的热稳定性,如在蛋白酶中导入了二硫键提高了它的热稳定性,C项正确。蛋白质工程可以定向改造蛋白质,也能制造新的蛋白质,D项错误。

6.下列关于蛋白质工程和基因工程的比较,错误的是(　　)。

A.基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质

B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,蛋白质工程最终还是要通过基因改造来完成

C.当得到可以在-70 ℃条件下保存半年的干扰素后,在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下,干扰素可以大量自我合成

D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的

答案:C

解析:干扰素作为一种表达产物,其化学本质为蛋白质,蛋白质不具有自我合成的能力。

7.水蛭素是由65个氨基酸缩合而成的凝血酶特异性抑制剂,在临床上可用来治疗血栓疾病。为提高水蛭素的活性,科学家将水蛭素的第47位的天冬酰胺变为赖氨酸,其抗血栓形成的效率提高了20倍。这一生物技术是(　　)。

A.基因工程　 B.蛋白质工程

C.基因突变　 D.基因修复

答案:B

8.(不定项选择题)图3-5-1表示蛋白质工程的操作流程。下列叙述正确的是(　　)。

图3-5-1

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.蛋白质工程为改造蛋白质的结构和功能提供了新的途径

答案:ACD

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,蛋白质工程是基因工程的延伸。题图中a、b过程分别表示转录、翻译。蛋白质工程是依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造,生产目标蛋白的过程,为改造蛋白质的结构和功能提供了新的途径。

9.凝乳酶是一种催化奶凝结的关键酶,从牛胃液中分离得到的凝乳酶因催化能力强而被广泛应用于奶酪和酸奶的制作。研究发现,如果将该凝乳酶第20位和24位氨基酸改变为半胱氨酸,其催化能力将提高2倍。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶,所需步骤可能有a、b、c、d、e、f(未按操作顺序)。请把需要的步骤选出来并按照操作顺序排列(　　)。

a.蛋白质的结构设计　b.蛋白质的结构和功能分析　c.蛋白质结构的定向改造　d.凝乳酶基因的定向改造　e.将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞　f.将定向改造的凝乳酶导入受体细胞

A.abcdef　 B.bade

C.baef　 D.bacd

答案:B

解析:蛋白质工程的改造过程为根据需要的蛋白质功能设计蛋白质结构,推测氨基酸序列,再对目的基因进行定向改造,然后将目的基因导入受体细胞。

10.为提高粮食产量,解决世界粮食问题,科学家在基因工程和蛋白质工程方面作出了不懈的努力。下面是科学家提高光合作用效率的尝试。下列有关叙述正确的是(　　)。

①改良二磷酸核糖羧化酶,使它的反应平衡偏向于对二氧化碳的固定,减少呼吸的浪费,增加对二氧化碳的固定速率,提高农作物的产量

②C3植物向C4植物的转化。将二磷酸核糖羧化酶除去或灭活,引入基因改造过的叶绿体,同时增加导致C4固定的酶的活性。即使C3型叶绿体与C4型叶绿体共存于一个细胞内

③对光调节基因进行改造,提高光合作用的效率

④将固氮基因转移到不能固氮的农作物中,提高对氮的利用,增加作物产量

A.①②③④都属于基因工程,都是通过基因来改变生物性状的

B.①②③④都属于蛋白质工程,都在一定程度改造了蛋白质

C.①②③属于蛋白质工程,④属于基因工程

D.②③属于蛋白质工程,①④属于基因工程

答案:C

11.请回答下列与基因工程和蛋白质工程有关的问题。

(1)利用化学反应合成目的基因常用的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,目的基因进入受体细胞需要　　　　的协助。 

(2)基因工程的关键是　　　　　　,此过程用到的工具酶是　　　　　　　　　。 

(3)为获得能大量产生人干扰素的转基因牛,经常采用的受体细胞是　　　　　。 

(4)在蛋白质工程中,引起蛋白质空间结构改变的原因是组成该蛋白质肽链的　　　　　序列发生了改变。 

答案:(1)固相磷酸三酯合成法　载体　(2)目的基因表达载体的构建　限制酶和DNA连接酶　(3)受精卵　(4)氨基酸

12.降钙素是一种多肽类激素,临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低,半衰期较短。某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素,从预期新型降钙素的功能出发,推测相应的脱氧核苷酸序列,并人工合成了两条含72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,再利用Klenow酶补平,获得双链DNA,过程如图3-5-2所示。在此过程中发现,合成较长的核苷酸单链易产生碱基缺失的现象。分析回答下列问题。

图3-5-2

(1)Klenow酶是一种　　　　　　酶,合成的双链DNA有　　　　个碱基对。 

(2)获得的双链DNA经EcoRⅠ(识别序列和切割位点是—G↓AATTC—)和BamHⅠ(识别序列和切割位点是—G↓GATCC—)双酶切后,插入大肠杆菌质粒中,筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。

①大肠杆菌是理想的受体细胞,这是因为它　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②设计EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切的目的是 　　　　　　　　。 

③要进行重组质粒的鉴定和选择,需要大肠杆菌质粒中含有　　　　　　。 

(3)经DNA测序表明,最初获得的多个重组质粒,均未发现完全正确的核苷酸序列,最可能的原因是 　　　　　　　　。 

(4)制备该新型降钙素运用的现代生物工程技术是　　　　　　　　。 

答案:(1)DNA聚合　126

(2)①繁殖快、是单细胞生物、遗传物质相对较少　②保证目的基因和载体定向连接(防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接)　③标记基因

(3)合成的核苷酸单链序列较长,产生碱基缺失的现象

(4)蛋白质工程