生物选修3《现代生物科技专题》1.4 蛋白质工程的崛起一课一练

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A．基因工程 B．细胞工程
C．发酵工程 D．酶工程
2当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是( )
A．都与天然产物完全相同
B．都与天然产物不相同
C．基因工程药物与天然产物相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同
D．基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
3科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的第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位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸，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，下列对蛋白质的改造，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．对相应的基因进行操作
D．重新合成新的基因
4下列哪项不是蛋白质工程中的蛋白质分子设计( )
A．对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换
B．对不同来源的蛋白质分子进行拼接组装
C．从氨基酸的排列顺序开始设计全新蛋白质
D．设计控制蛋白质合成的基因中的核苷酸序列
5“人类蛋白质组计划”继“人类基因组计划”后于2003年底正式启动，将对生命科学产生重大影响。下列哪项与蛋白质工程技术无关( )
A．干扰素分子的两个半胱氨酸替换成丝氨酸，便于保存
B．神经组织中的一种可溶性蛋白质末端的一个氨基酸发生空间构象变化成为不溶性蛋白质，导致海绵样脑组织病变
C．DNA合成技术用于蛋白质功能片段多肽基因的合成，创造结构和功能全新的蛋白质
D．将编码一种蛋白质的部分基因移植到另一种蛋白质基因上，经基因克隆和表达，产生出新的融合蛋白质
6下列关于蛋白质工程的说法不正确的是( )
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程
7科学家将含人的α胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及( )
A．DNA以其一条链为模板合成RNA
B．DNA按照碱基互补配对原则自我复制
C．RNA以自身为模板自我复制
D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
8猪的胰岛素用于人体降低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。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是( )
A．将猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
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
9葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，科学家对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸(Pr138)替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果最适反应温度提高10～12 ℃。这属于生物工程中的( )
A．基因工程 B．蛋白质工程
C．发酵工程 D．酶工程
10下列关于蛋白质工程说法不正确的是( )
A．蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体免疫原性
B．蛋白工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变
C．理论上通过对关键氨基酸的置换与增删是蛋白质工程的唯一方法
D．蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要
11(2009广州模拟，39)2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面做出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程：
请根据上述材料回答下列问题：
(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必需有启动子、________和________。图中过程②常用的方法是________。
(2)GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒性作用，因此GFP基因可以作为基因表达载体上的________。
(3)目前科学家们通过________工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，该工程是直接改造GFP分子，还是改造GFP基因？________。请写出该工程的基本流程。
12科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请根据图回答问题：
(1)此图表示的是采取________合成基因的方法获取________基因的过程。
(2)图中①DNA是以________为模板，________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。
(3)图中②代表的是________，在它的作用下将质粒(________DNA)切出________末端。
(4)图中③代表________DNA，含________。
(5)图中④表示将________。⑤表示________DNA随大肠杆菌的繁殖而进行________。
(6)采用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造，使之起效时间缩短，保证餐后血糖高峰和血胰岛素高峰的一致。如果您是科研工作者，请写出研制速效胰岛素的思路：________________________________________________________________________。
(7)有人说“蛋白质是所有生命活动的载体和功能执行者”，请判断这种说法是否正确，并加以说明。
13香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大。当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平具有重要意义。请根据上述材料，回答下列问题：
(1)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值，该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到。试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据。(列举两点)
(2)如何利用afp基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？
(3)抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期，请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。
参考答案
1解析：蛋白质工程是基因工程的延续，是在基因工程基础上发展起来的。进行蛋白质分子设计后，需要应用高效的基因工程来进行蛋白质的合成。
答案：A
2答案：C
3答案：C
4解析：蛋白质工程的重要方面是蛋白质的分子设计，它可以分为三类：①对已知蛋白质进行少数氨基酸的替换；②对不同来源的蛋白质进行拼接组装；③设计制造自然界中全新的蛋白质。D项内容属于对基因的设计。
答案：D
5解析：神经组织中的一种可溶性蛋白质末端的一个氨基酸发生空间构象变化成为不溶性蛋白质，导致海绵样脑组织病变，是朊病毒引起的病变。
答案：B
6答案：B
7答案：C
8解析：猪胰岛素同人胰岛素只有一个氨基酸不同，只要替换掉这个氨基酸就可以了，制造一种全新的胰岛素非常困难。而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。
答案：A
9解析：酶工程的重点在于对已存在的酶合理充分利用(如：加酶洗衣粉、嫩肉粉等)，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，答案选B。
答案：B
10解析：蛋白质工程的类型主要有两种：一是从头设计，即完全按照人的意志设计合成蛋白质。从头设计是蛋白质工程中最有意义也是最困难的操作类型，目前技术尚不成熟，但理论上可行。二是定位突变与局部修饰，即在已有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰。通过造成一个或几个碱基定位突变，以达到修饰蛋白质分子结构的目的。“从头设计”的方法：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，可以创造自然界不存在的蛋白质。蛋白质工程的崛起是因为天然蛋白质不能满足人类的需求，例如多数酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。
答案：C
11答案：(1)GFP基因 终止子 显微注射法 (2)标记基因 (3)蛋白质 GFP基因(绿色荧光蛋白基因) 预期蛋白质功能→预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→推知基因的核苷酸序列→修饰(合成)相应基因→表达出相应蛋白质
12答案：(1)人工 原胰岛素目的 (2)原胰岛素mRNA
逆转录 (3)特定的限制性内切酶 环状 黏性 (4)重组 原胰岛素基因 (5)目的基因导入受体细胞
重组 扩增 (6)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→找到相对应的脱氧核苷酸序列。(7)这种说法是片面的。蛋白质几乎是所有生命活动的载体和功能执行者，譬如：遗传信息的传递是生命活动，它的载体是核酸不是蛋白质。即使在细胞、分子的层次上，与蛋白质无关或蛋白质不起功能执行者作用的生命活动也有的是，例如RNA的自我剪接、肽链的合成。(合理即可)
13答案：(1)①选择NaCl溶液的合适浓度，利用DNA和其他杂质在不同NaCl溶液中溶解度不同的特性，达到分离目的；②加入一定量酒精，使部分蛋白质杂质溶解于酒精，与DNA分离；③加入蛋白酶，除去蛋白质杂质的干扰；④控制DNA提取的温度，使大多数蛋白质杂质变性。
(2)将afp基因插入土壤农杆菌的质粒，构建表达载体，通过农杆菌的转化导入香蕉受体细胞，成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。
(3)蛋白质工程方法的步骤为：①果胶裂解酶蛋白的功能分析，②果胶裂解酶蛋白的结构预测和设计，③果胶裂解酶基因的改造。