人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》专题1 基因工程1.4 蛋白质工程的崛起课时训练

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A．改造基因结构 B．改造蛋白质结构
C．改变肽链结构D．改变氨基酸结构
【解析】 蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，其实质就是改造基因结构。
【答案】 A
2．蛋白质工程的基本操作程序正确的是( )
【导学号：72240016】
①蛋白质分子结构合成 ②DNA合成 ③mRNA合成 ④蛋白质的预期功能 ⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A．①→②→③→④→⑤→①
B．⑤→④→③→②→①→②
C．④→①→⑤→②→③→①
D．②→③→⑤→①→②→④
【解析】 蛋白质工程的操作流程为：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(即基因)→修改或合成的基因表达出相应的蛋白质。
【答案】 C
3．下列有关蛋白质工程的说法正确的是( )
A．蛋白质工程无需构建基因表达载体
B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质
C．蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质
【解析】 蛋白质工程的基本流程：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。这是蛋白质工程特有的途径，接下来是按照基因工程的一般步骤进行。因此，基因工程技术利用的工具(限制酶、DNA连接酶、载体)以及操作流程也适用于蛋白质工程技术中，A项错误，C项正确；蛋白质工程生产的蛋白质是改造后的蛋白质或者是新的蛋白质，B项错误；蛋白质工程的操作对象是基因，属于分子水平，D项错误。
【答案】 C
4．以下蛋白质工程中目前已成功的是( )
A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品
B．蛋白质工程应用于微电子方面
C．用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米
D．生产生物体外耐保存的干扰素
【解析】 蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，A项所述已经成功。
【答案】 A
5．下列关于蛋白质工程应用的叙述不正确的是 ( )
A．蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳定性
B．通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性
C．利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素
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
【解析】 蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子的结构，来改造基因，进而控制合成新的蛋白质或改变自然界中的蛋白质，而在大肠杆菌中生产人胰岛素利用基因工程技术便可达到。
【答案】 C
6．下列关于基因工程和蛋白质工程的说法中正确的是( )
A．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别
B．基因工程是蛋白质工程的关键技术
C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然的蛋白质
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质
【解析】 本题考查基因工程与蛋白质工程的区别与联系。蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。其中，基因工程是蛋白质工程的关键技术，是蛋白质工程的基础，因为对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的。所以，蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质，改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。
【答案】 B
7．下列操作中采用的技术或方法依次是 ( )
a．美国科学家将生长激素基因注入小白鼠的受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”
b．对胰岛素的改造
c．荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内，牛产出含高铁蛋白的牛奶
d．遨游过太空的青椒种子培育的“太空椒”比正常青椒大一倍
①基因工程 ②蛋白质工程 ③诱变育种 ④杂交育种
A．②③②④B．①①②③
C．①②①③D．①②①④
【解析】 a、c均是将目的基因导入受体细胞中使其表达，均属于基因工程；b对胰岛素的改造是通过对控制胰岛素合成的基因进行改造，从而生产出新的胰岛素，属于蛋白质工程；d青椒种子在太空的微重力、空间辐射等条件下发生基因突变，产生“太空椒”，属于诱变育种。
【答案】 C
8．科学家将β­干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌中表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了β­干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为( )
A．基因工程B．蛋白质工程
C．基因突变D．组织培养
【解析】 题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β­干扰素也不是天然β­干扰素，而是经过改造的、具有人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。
【答案】 B
9．下列说法错误的是( )
A．科学家通过对胰岛素的改造已经使其成为速效型药品
B．我们可以将蛋白质工程应用于微电子方面
C．用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点
D．蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质种类太少，原料不足
【解析】 蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，这种结构十分复杂，而目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还不够。
【答案】 D
10．科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—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，据图回答问题。
(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠—人嵌合抗体，属于____________(生物工程)的范畴。
(2)图示过程是根据预期的________________，设计________________，最终必须对________进行操作，此操作中改变的是__________________________。
(3)经过改造的鼠—人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是____________________(从免疫角度考虑)。
(4)上述过程中对科学家来说难度最大的是__________________________。
【解析】 (1)通过图示可知鼠—人嵌合抗体是通过人工设计而形成的特定功能蛋白质，其生产过程应属于蛋白质工程的范畴。
(2)蛋白质工程的流程：预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→通过基因工程操作生产预期的蛋白质。
(3)从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则排斥作用会减轻，对人体的副作用会减少。
(4)由于蛋白质空间结构比较复杂，不易确定，所以成为蛋白质工程中最大的障碍。
【答案】 (1)蛋白质工程 (2)嵌合抗体的功能 嵌合抗体的结构 基因 脱氧核苷酸的排列顺序
(3)对人体的不良反应减少 (4)设计嵌合抗体的空间结构
[能力提升]
11．下列有关蛋白质工程的叙述中，错误的是( )
A．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
B．蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发最终推测出脱氧核苷酸序列的过程
C．T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现
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
【解析】 蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性，在实施蛋白质工程的准备阶段，只有收集到大量的蛋白质结构的信息，才能从其中寻求到某一结构跟预期的蛋白质功能之间的关系，从而据其构建出某一段氨基酸序列，此氨基酸序列成为构建脱氧核苷酸序列(即基因)的依据，A、B项正确。T4溶菌酶是蛋白质，对其改造属于蛋白质工程，C项正确。在蛋白质工程中，基因修饰后可以表达出改造的蛋白质，基因合成后可以制造出新的蛋白质。
【答案】 D
12．从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是( )
A．合成编码目的肽的DNA片段
B．构建含目的肽DNA片段的表达载体
C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽
D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽
【解析】 如果对多肽P1进行改造，首先根据预期功能设计多肽的分子结构，即根据P1氨基酸序列设计多条模拟肽，再根据模拟肽的氨基酸序列合成编码模拟肽的DNA片段，从而构建含目的肽DNA片段的表达载体，最后从表达产生的模拟肽中筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽。
【答案】 C
13．猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗糖尿病，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是( )
A．对猪胰岛素中不同于人的那个氨基酸进行替换
B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C．将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病
D．根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素
【解析】 由于猪胰岛素分子中只有一个氨基酸与人胰岛素不同，所以蛋白质工程中蛋白质的分子设计，只需替换这一个不同的氨基酸即可。虽然根据人胰岛素分子的结构设计一种全新的胰岛素也可以用于临床治疗，但分子设计和胰岛素的生产方面都存在很多困难，所以不是最佳方案。
【答案】 A
14．2007年诺贝尔生理学或医学奖授予在“基因靶向”技术方向作出突出贡献的三位科学家。“基因靶向”技术，指的是应用DNA同源重组原理，通过一定的载体，用设计好的目的基因替代靶基因，从而达到使靶基因功能丧失的目的。借助这一技术，科学家可以用小鼠进行实验，使其体内的某项特定基因丧失功能，以帮助人们找到治疗疾病的有效方法。下面是该实验的基本过程，请回答有关问题。
(1)获取目的基因。
①目的基因是靶基因的同源片段。经过修饰使靶基因的功能改变或丧失，就可获得目的基因。如果要获得活性降低了的x酶蛋白的目的基因，可以采用蛋白质工程技术，请简述其过程。_____________________________________________
________________________________________________________________。
②为了提高实验成功率，需要通过PCR技术获得目的基因的大量拷贝。与体内DNA复制相比，PCR反应体系需加入哪两种特别的物质？_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)构建基因表达载体。质粒是具有自我复制能力的双链环状DNA，它所具有的一至多个________位点，使目的基因插入其中成为可能，因此常被选作载体。
(3)将基因表达载体导入胚胎干细胞，从中筛选出成功发生了同源重组的胚胎干细胞，然后培育出小鼠。
(4)通过检测目的基因是否表达出蛋白质产品，可以确定该小鼠体内是否成功发生了基因的同源重组。请简述这种检测方法。________________________。
【解析】 本题重点考查了蛋白质工程的基本原理及其应用。基因工程遵循中心法则，中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图所示：
间结构的蛋白质―→表达生物特有的功能或性状
基因工程基本上是生产出自然界已有的蛋白质。而蛋白质工程是基因工程的延伸和发展，其原理基本上是中心法则的逆推：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，所以蛋白质工程可以创造出自然界不存在的蛋白质。
【答案】 (1)①x酶蛋白的功能分析→x酶蛋白的三维结构预测和设计→x酶多肽的氨基酸序列设计→x酶基因的改造 ②两种引物、耐热的DNA聚合酶(Taq酶) (2)限制酶切割 (4)提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交
15．干扰素是动物体内的一种蛋白质，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”：(填写在方框内)
eq \x( )eq \(――→,\s\up10(设计))eq \x( )eq \(――→,\s\up10(推测))eq \x( )eq \(――→,\s\up10(找到))eq \x( )
(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________________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________________或________________，对现有蛋白质进行________________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，主要原因是蛋白质具有十分复杂的________结构。
(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是对基因进行操作来实现？________。其原因是(答出1点即可)______________________。
【解析】 (1)蛋白质工程的前期操作流程是：预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。(2)基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质，这种蛋白质可能不符合人类生产和生活的需要，而蛋白质工程既可以通过基因修饰(改造)生产出改造后的符合需要的蛋白质，也可以通过基因合成生产出自然界不存在的符合需要的蛋白质。(3)蛋白质的空间结构十分复杂，根据预期功能来推测蛋白质结构相当困难。(4)蛋白质工程直接操作的对象是基因，应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去；如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传。②对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。
【答案】 (1)预期蛋白质的功能 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 相对应的脱氧核苷酸序列(基因) (2)自然界已存在 人类生产和生活 基因修饰 基因合成 改造 (3)空间(或高级) (4)对基因进行操作 改造基因才会遗传，改造蛋白质不遗传(或基因改造比蛋白质改造容易操作)