2019-2020学年新突破同步生物人教版选修三练习：专题11．4　蛋白质工程的崛起

2019-2020学年新突破同步生物人教版选修三练习：专题11．4　蛋白质工程的崛起

[基础全练] 1．蛋白质工程在实施中最大的难题是( ) A．生产的蛋白质无法应用 B．发展前景太窄 C．对于大多数蛋白质的高级结构不清楚 D．无法人工合成目的基因 解析：多数蛋白质除具有一级结构即氨基酸顺序外，还具有复杂的高级结构，即 空间结构，而很多蛋白质的空间结构是人们目前还不清楚的。空间结构不清楚也 就无法合成制造具有生物活性的蛋白质。 答案：C 2．关于蛋白质工程的设计思路，不正确的是( ) A．从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构 B．从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序 C．从氨基酸的顺序推测基因的脱氧核苷酸的排列顺序 D．蛋白质工程完全不遵循中心法则 解析：蛋白质工程需要以基因工程为指导，蛋白质工程中也有基因的表达过程， 遵循中心法则。 答案：D 3．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种( ) ①进行少数氨基酸的替换 ②对不同来源的蛋白质的拼接 ③从预期蛋白质的功 能出发去推测氨基酸排列顺序 ④直接改变蛋白质的空间结构 A．①② B．①②③ C．②③④ D．①②④ 解析：蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括：制造出自然界中不存 在的全新蛋白质；在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域；改造蛋白 质分子中的几个氨基酸残基。由于蛋白质分子通常都较大，而直接改变蛋白质的 空间结构不易于操作，因此蛋白质工程是在基因的水平上进行操作的。 答案：B 4．猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度的效果不明显，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，用蛋白质工程对蛋 白质分子设计的最佳方案是( ) A．对猪胰岛素中与人胰岛素不同的氨基酸进行替换 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：根据题干信息可知，因猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同，所以可 利用蛋白质工程对该氨基酸进行替换。 答案：A 5．中华鲟是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白 质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境，以下说法 错误的是( ) A．该工程可以定向改变蛋白质分子的结构 B．改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的 C．改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种 D．改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质 解析：蛋白质工程可以定向改造蛋白质分子的结构，A 正确；改造蛋白质是通过 改造基因结构而实现的，B 正确；改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现有中华 鲟仍是同一物种，C 正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造 后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质，D 错误。 答案：D 6．下列关于蛋白质工程的说法，错误的是( ) A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要 B．根据人们的需要，直接对氨基酸的分子结构进行设计 C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子 D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程 解析：由于基因的结构决定蛋白质的结构，所以要对蛋白质的结构进行设计改造， 最终还必须通过改造基因来完成。 答案：B 7．下列有关蛋白质工程的叙述，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 8．下面各项中与蛋白质工程没有直接关系的是( ) A．利用各种高科技手段分析蛋白质的分子结构 B．研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列 C．设计和制造自然界中没有的人工蛋白质 D．用基因替换的方法治疗人的某种遗传病 解析：用基因替换的方法治疗人的某种遗传病属于基因工程。 答案：D 9．下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题： (1)代表蛋白质工程操作思路的过程是__________________________， 代表中心法则内容的是________________________________。(填写数字) (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容： ①________，②________，③________，④________，⑤________。 (3)蛋白质工程的目的是__________________________________________， 通过_______________________________________________________实现。 (4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是________的。 解析：天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工程的基本途径 与之相反，即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→找到相应的脱氧核苷酸序列(基因)。 答案：(1)④⑤ ①②③ (2)转录 翻译 折叠 分子设计 DNA 合成 (3)对蛋白质的结构进行分子设计 基因修饰或基因合成 (4)相反 10．枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。 1985 年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第 222 位氨基酸替换后，虽 然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添 加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。 (1)改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是____________。 (2)改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有________个 碱基对发生变化。 (3)利用生物技术改造蛋白质，提高了蛋白质的稳定性，埃斯特尔所做的工作是对 已知蛋白质进行__________________________________。 (4)若要获得新型蛋白质，需用到的生物工程有蛋白质工程、________和发酵工程。 解析：(1)改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是蛋白质工程。(2)由于将枯草杆菌蛋白 酶分子中的第 222 位氨基酸替换，改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因 与原来相比，至少有 1 个碱基对发生变化。(3)利用生物技术改造蛋白质，提高了 蛋白质的稳定性，埃斯特尔所做的工作是对已知蛋白质进行少数氨基酸的替换。(4) 若要获得新型蛋白质，需用到的生物工程有蛋白质工程、基因工程和发酵工程。 答案：(1)蛋白质工程 (2)1 (3)少数氨基酸的替换 (4)基因工程 [素养提升] 11．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的 DNA 中， 发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量 的药物蛋白；而且这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的 鸡蛋。据此分析不正确的一项是( ) A．这些鸡是基因工程的产物 B．这种变异属于可遗传的变异 C．该过程属于蛋白质工程技术 D．该种变异属于定向变异 解析：根据题干信息分析，将目的基因(控制某药物蛋白合成的基因)导入了来亨鸡 胚胎细胞的 DNA 中，发育成的鸡产生了该药物蛋白的鸡蛋，说明目的基因在这些 鸡中表达了，A 正确；这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋 白的鸡蛋，说明这种变异属于可遗传的变异，B 正确；该技术为第一代基因工程技 术，并没有利用蛋白质工程对控制蛋白质合成的基因的结构进行改造，C 错误；基 因工程的原理是基因重组，且是对生物性状的定向改造，即这种变异是定向的，D 正确。 答案：C 12．抗菌肽对治疗癌症有一定的作用，下图表示抗菌肽合成过程。相关说法正确 的是( ) 克隆目 的基因 ⇒ 导入受体 酵母菌 ⇒ 筛选 菌种 ⇒ 甲醇诱导 抗菌肽表达 ⇒ 分离 纯化 ⇒ 功能 研究 A．用 PCR 克隆目的基因不需要 DNA 解旋酶 B．基因表达载体包含起始密码和终止密码 C．用显微注射法导入基因表达载体 D．筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质 解析：PCR 技术中采用的是高温变性，因此用 PCR 克隆目的基因不需要 DNA 解 旋酶，A 正确；基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码和终止密码在 mRNA 上，B 错误；将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C 错误；筛选 菌种时用基因探针检测相关基因或 mRNA，不能用基因探针检测蛋白质，D 错误。 答案：A 13．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只 是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，用于临 床治疗消化不良，最佳方案是( ) A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其热稳定性 B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新设计与创造一种蛋白酶 D．减少此酶在片剂中的含量 解析：要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，解决此类问题 的方法一般是将蛋白质中的个别氨基酸进行替换。 答案：A 14．目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，采 用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是( ) ①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 ②蓝色荧光蛋白的功能 分析和结构设计序列 ③蓝色荧光蛋白基因的合成 ④表达出蓝色荧光蛋白 A．①②③④ B．②①③④ C．②③①④ D．④②①③ 解析：蛋白质工程的基本途径是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)→表达出相应 的蛋白质，故正确顺序应该是②①③④。 答案：B 15．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下， 要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗 效果受到影响。下面是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有 关问题： (1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依 据是：_____________________________________________________。 (2)通过人工合成 DNA 形成的新基因应与________结合后转移到__________中才 能得到准确表达。 (3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有________、________ 和发酵工程。 (4) 图 解 中 从 新 的 胰 岛 素 模 型 到 新 的 胰 岛 素 基 因 的 基 本 思 路 是 什 么 ？ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 解析：(1)蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构 进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的预期功能，即 速效胰岛素。(2)合成的目的基因应与载体形成重组 DNA 分子后导入受体细胞中才 能表达。(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的蛋白质 进行改造。根据新的胰岛素中氨基酸序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人 工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通过基因工程来生 产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵，因此该过 程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因， 其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸 序列。然后用 DNA 合成仪直接合成出新的基因。 答案：(1)蛋白质的预期功能 (2)载体 大肠杆菌等受体细胞 (3)蛋白质工程 基因工程 (4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利 用 DNA 合成仪来合成出新的胰岛素基因