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2019-2020年高中生物專題1基因工程1.4蛋白質(zhì)工程的崛起練習新人教版選修 1．下列對物質(zhì)的改造不屬于蛋白質(zhì)工程范疇的是(　　) A．胰島素改造　　　 B．抗體改造 C．酶的改造 D．性激素改造 解析：蛋白質(zhì)工程是通過改造基因來改造蛋白質(zhì)，生產(chǎn)自然界中原不存在的蛋白質(zhì)，性激素不是蛋白質(zhì)。 答案：D 2．下列不屬于蛋白質(zhì)工程成果的是(　　) A．改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性 B．生產(chǎn)出鼠—人嵌合抗體 C．將tPA分子中的天門冬酰胺替換為谷氨酰胺 D．將人的胰島素基因整合到大腸桿菌體內(nèi)生產(chǎn)胰島素 解析：將人的胰島素基因整合到大腸桿菌體內(nèi)生產(chǎn)胰島素屬于基因工程的成果。 答案：D 3．下列關于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的是(　　) A．蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是獲得人類需要的蛋白質(zhì)，所以二者沒有區(qū)別 B．基因工程是蛋白質(zhì)工程的關鍵技術 C．通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍然是天然的蛋白質(zhì) D．蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上直接改造蛋白質(zhì)的 解析：本題考查基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別與聯(lián)系。蛋白質(zhì)工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設計。其中，基因工程是關鍵技術，是蛋白質(zhì)工程的基礎，因為對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改造是通過改造基因來實現(xiàn)的，所以蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造，改造后的蛋白質(zhì)不再是天然的蛋白質(zhì)。 答案：B 4．蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是(　　) ①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設計　②DNA合成?、垲A期蛋白質(zhì)功能　④據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列 A．①→②→③→④ B．④→②→①→③ C．③→①→④→② D．③→④→①→② 解析：蛋白質(zhì)工程的基本流程：根據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預期蛋白質(zhì)功能→設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應有氨基酸序列→據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列(基因)→DNA合成，最終還是回到基因工程上來解決蛋白質(zhì)的合成。因此，蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是③→①→④→②。 答案：C 5．干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當困難，如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可在－70 ℃下保存半年，給廣大患者帶來福音。 (1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設計實驗流程，讓動物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”(請?zhí)顚?。 (2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)____________的蛋白質(zhì)，不一定符合人類生產(chǎn)和生活的需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過____________或__________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行________，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。 (3)蛋白質(zhì)工程實施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復雜的____________結(jié)構(gòu)。 (4)對天然蛋白質(zhì)進行改造，應該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？______________________________。 原因是_______________________________________________。 解析：基因工程遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進行的：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應有的高級結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應具備的折疊狀態(tài)→應有的氨基酸序列→應有的堿基排列→創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)。 答案：(1)預期蛋白質(zhì)的功能　蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)　應有的氨基酸序列　相應的脫氧核苷酸序列(基因) (2)自然界已存在　基因修飾　基因合成　改造 (3)空間(或高級) (4)對基因的操作　基因控制蛋白質(zhì)的合成，并且基因能遺傳給下一代 A級　基礎鞏固 1．蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是(　　) A．改造蛋白質(zhì)　　　 B．改造mRNA C．改造基因 D．改造氨基酸 解析：蛋白質(zhì)工程的目的是獲取人類需要的蛋白質(zhì)，由于蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設計改造，最終通過改造基因來實現(xiàn)。 答案：C 2．蛋白質(zhì)工程制造的蛋白質(zhì)是(　　) A．天然蛋白質(zhì) B．稀有蛋白質(zhì) C．自然界中不存在的蛋白質(zhì) D．尚沒有制造出來 解析：蛋白質(zhì)工程是對基因進行改造進而產(chǎn)生符合人們需要的蛋白質(zhì)，因此不再是天然的蛋白質(zhì)。 答案：C 3．蛋白質(zhì)工程中，直接進行操作改造的是(　　) A．氨基酸結(jié)構(gòu) B．蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) C．肽鏈結(jié)構(gòu) D．基因結(jié)構(gòu) 解析：蛋白質(zhì)工程是通過改造基因的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，原因有兩個：①任何一種天然的蛋白質(zhì)都是由基因決定的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進行改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳；②對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。 答案：D 4．下列哪項不是蛋白質(zhì)工程的研究內(nèi)容(　　) A．分析蛋白質(zhì)分子的精細結(jié)構(gòu) B．對蛋白質(zhì)進行有目的改造 C．分析氨基酸的化學組成 D．按照人的意愿將天然蛋白質(zhì)改造成新的蛋白質(zhì) 解析：蛋白質(zhì)工程是根據(jù)預期蛋白質(zhì)功能設計預期的蛋白質(zhì)分子的精細結(jié)構(gòu)，A項錯誤；蛋白質(zhì)工程通過修改基因或創(chuàng)造合成新基因來對蛋白質(zhì)進行有目的制造，B項正確；蛋白質(zhì)工程分析、設計蛋白質(zhì)分子不分析氨基酸的化學組成，C項錯誤；按照人的意愿將天然蛋白質(zhì)改造成新的蛋白質(zhì)，D項正確。 答案：C 5．綠色熒光蛋白(GFP)能在藍光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光，這樣借助GFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)部的移動情況，幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。GFP基因可作為目的基因用于培育綠色熒光小鼠，下圖表示培育綠色熒光小鼠的基本流程： 請根據(jù)上述材料回答下列問題。 (1)用于培育綠色熒光小鼠的基因表達載體的組成必須有啟動子、標記基因、__________和__________。圖中過程②常用的方法是______________________。 (2)GFP基因與目的基因一起構(gòu)建到載體上不影響目的基因的表達，也不影響由目的基因控制合成的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，且對細胞無毒性作用，因此GFP基因可以作為基因表達載體上的_________。 (3)目前科學家們通過______________工程制造出了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等，該工程是直接改造GFP分子，還是改造GFP基因？___________________________________________________。 請寫出該工程的基本流程。 答案：(1)GFP基因　終止子　顯微注射法 (2)標記基因 (3)蛋白質(zhì)　改造GFP基因(綠色熒光蛋白基因) 預期蛋白質(zhì)功能→設計預期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測氨基酸序列→推知基因的核苷酸序列→修飾(合成)相應基因→表達出相應蛋白質(zhì) B級　能力訓練 6．下列關于蛋白質(zhì)工程說法不正確的是(　　) A．蛋白質(zhì)工程能將人抗體某些區(qū)段替代鼠單克隆抗體的區(qū)段，降低鼠單克隆抗體免疫原性 B．蛋白質(zhì)工程可對酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性等加以改變 C．理論上通過對關鍵氨基酸的置換與增刪是進行蛋白質(zhì)工程的唯一方法 D．蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎理論研究的需要 解析：蛋白質(zhì)工程的類型主要有兩種：一是從頭設計，即完全按照人的意志設計合成蛋白質(zhì)；二是定位突變與局部修飾，即在已有的蛋白質(zhì)基礎上，只進行局部的修飾，通過造成一個或幾個堿基定位突變，以達到修飾蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的目的，A項正確。蛋白質(zhì)工程可以在已有的蛋白質(zhì)基礎上，只進行局部的修飾，通過造成一個或幾個堿基定位突變，以達到修飾蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的目的，蛋白質(zhì)工程可對酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性等加以改變，B項正確。蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行基因改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，C項錯誤。蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎理論研究的需要，D項正確。 答案：C 7．蛋白質(zhì)工程目前成功的是(　　) A．對胰島素進行改造，生產(chǎn)速效型藥品 B．蛋白質(zhì)工程應用于微電子方面 C．體外耐保存的干擾素 D．用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)賴氨酸玉米 解析：A項已經(jīng)實現(xiàn)，B、C、D三項目前尚未實現(xiàn)，只是蛋白質(zhì)工程的發(fā)展前景，有待進一步研究和設計。 答案：A 8．人們發(fā)現(xiàn)蛛絲蛋白比蠶絲蛋白更細，但強度卻更大，于是有人試圖通過破解蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)從而推出其基因結(jié)構(gòu)，以指導對蠶絲蛋白基因的修改，從而讓蠶也吐出像蛛絲蛋白一樣堅韌的絲，此過程的名稱和依據(jù)的原理分別是(　　) A．基因突變：DNA→RNA→蛋白質(zhì) B．基因工程：RNA→RNA→蛋白質(zhì) C．基因工程：DNA→RNA→蛋白質(zhì) D．蛋白質(zhì)工程：蛋白質(zhì)→RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì) 解析：通過修改已知蠶絲蛋白的基因，從而創(chuàng)造出全新的蛋白質(zhì)的過程叫蛋白質(zhì)工程，其原理是蛋白質(zhì)→RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)。 答案：D 9．蛋白質(zhì)工程中，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設計的根據(jù)是(　　) A．人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求 B．蛋白質(zhì)中氨基酸序列 C．信使RNA中核糖核苷酸序列 D．基因中脫氧核苷酸序列 解析：蛋白質(zhì)工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設計。 答案：A 10．某醫(yī)學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛。他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高了30多倍，標志著我國轉(zhuǎn)基因研究向產(chǎn)業(yè)化的目標又邁進了一大步。以下與此有關的敘述中，正確的是(　　) A．根據(jù)人白蛋白的氨基酸序列推測出人白蛋白基因的堿基序列后通過化學方法合成的人白蛋白基因的堿基序列和人細胞中的白蛋白基因的堿基序列不一定相同 B．所謂“提高基因表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中含有更多的人白蛋白基因 C．人們只在轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中才能獲取人白蛋白，是因為人白蛋白基因只在轉(zhuǎn)基因牛的乳腺細胞中是純合的，在其他細胞中則是雜合的 D．人白蛋白基因表達時，首先在DNA聚合酶和RNA聚合酶作用下以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA 解析：根據(jù)人白蛋白的氨基酸序列推測出人白蛋白基因的堿基序列后通過化學方法合成的人白蛋白基因的堿基序列和人細胞中的白蛋白基因的堿基序列不一定相同，A項正確；所謂“提高基因表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中合成更多的人白蛋白，B項錯誤；只有乳汁中才能獲取人白蛋白，是因為人白蛋白基因只有在乳腺細胞表達，而在其他細胞中不表達，C項錯誤；人白蛋白基因開始轉(zhuǎn)錄時，在RNA聚合酶的作用下以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA，D項錯誤。 答案：A 11．關于蛋白質(zhì)工程的說法，錯誤的是 (　　) A．蛋白質(zhì)工程中要進行基因修飾或基因合成 B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變其分子結(jié)構(gòu) C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不存在的新型蛋白質(zhì)分子 D．蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程 解析：蛋白質(zhì)工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設計。由于基因決定蛋白質(zhì)，因此，要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行改造，最終還必須通過基因來完成，要進行基因修飾或基因合成，而不是對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變其分子結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不存在的新型蛋白質(zhì)分子，又稱為第二代基因工程。 答案：B 12．科學家為提高玉米中賴氨酸的含量，計劃將天冬氨酸激酶的第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中的第104位的氨基酸由天冬氨酸變成異亮氨酸，這樣就可以使玉米葉片和種子葉的游離賴氨酸含量分別提高5倍和2倍。下列對蛋白質(zhì)改造的敘述，正確的是(　　) A．直接通過分子水平改造蛋白質(zhì) B．直接改造相應的mRNA C．對相應的基因進行操作 D．重新合成新的基因 解析：根據(jù)蛋白質(zhì)被改造部位的多少，可以將這種改造分為“大改”“中改”和“小改”。“小改”是指通過基因工程中的定點誘變技術，有目的改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個或幾個氨基酸殘基，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能。題干中對蛋白質(zhì)的改造屬于“小改”層次，需直接對相應的基因進行改造，即對相應的基因進行定點誘變。 答案：C 13．胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射入人體后，會堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時間才能進入血液，而進入血液的胰島素又容易分解，因此治療效果受到影響。下面是用蛋白質(zhì)工程設計的速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答下面有關問題。 (1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是：____________________________________ _____________________________________________________。 (2)通過人工合成DNA形成的新基因應與________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到________________________中才能得到準確表達。 (3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有________________、________________和發(fā)酵工程。 (4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？ _______________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：本題主要考查蛋白質(zhì)工程的知識。(1)蛋白質(zhì)工程的目的是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分子設計，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是胰島素的預期功能，即速效胰島素。(2)合成的目的基因應與載體形成重組DNA分子后導入受體細胞中才能表達。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自然界原本不存在的蛋白質(zhì)，需對原有的蛋白質(zhì)進行改造。根據(jù)新的胰島素中氨基酸序列推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，人工合成新的胰島素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通過基因工程來生產(chǎn)基因產(chǎn)物，并且在生產(chǎn)過程中要借助工程菌，所以還需要進行發(fā)酵，因此該過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。(4)由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因，其基本設計思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中氨基酸的序列，推測出基因中的脫氧核苷酸序列，然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。 答案：(1)蛋白質(zhì)的預期功能　(2)載體　大腸桿菌等受體細胞　(3)蛋白質(zhì)工程　基因工程　(4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因 14．下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，請據(jù)圖回答下列問題： (1)代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過程是________；代表中心法則內(nèi)容的是________(填寫數(shù)字)。 (2)寫出圖中各數(shù)字代表的生物學過程的名稱或內(nèi)容： ①__________；②__________；③____________；④__________；⑤__________。 (3)蛋白質(zhì)工程的目的是_________________________________ ______________________________________________________， 通過________________實現(xiàn)。 (4)從圖中可以看出蛋白質(zhì)工程的基本途徑與中心法則是________的。 解析：天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進行的，而蛋白質(zhì)工程的基本途徑與之相反，即從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應有的氨基酸序列→找到相應的脫氧核苷酸序列(基因)。 答案：(1)④⑤　①②③　(2)轉(zhuǎn)錄　翻譯　折疊 分子設計　DNA合成　(3)獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)　基因合成或改造 (4)相反