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2019-2020年高中生物 專題1 第4節(jié) 蛋白質(zhì)工程的崛起練習(xí) 新人教版選修3 一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 1．基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的________轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的________，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。 2．蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的________。 1．基因　蛋白質(zhì) 2．蛋白質(zhì) 二、蛋白質(zhì)工程的基本原理 1．蛋白質(zhì)工程的概念：蛋白質(zhì)工程是指以________________________________作為基礎(chǔ)，通過________或________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行________，或____________________________，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。 2．目標(biāo)：根據(jù)人們對________功能的特定需求，對________的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 3．原理：中心法則的逆推。 4．過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的________結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的________序列→找到相應(yīng)的____________序列(基因)。 1．蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系　基因修飾　基因合成　改造　制造一種新的蛋白質(zhì) 2．蛋白質(zhì)　蛋白質(zhì) 4．蛋白質(zhì)　氨基酸　脫氧核苷酸 三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景 1．前景誘人。如用此技術(shù)制成的電子元件，具有________、________和效率高的特點(diǎn)。 2．難度很大。主要是目前科學(xué)家對大多數(shù)蛋白質(zhì)的________的了解還很不夠。 1．體積小　耗電少 2．高級結(jié)構(gòu) 一、選擇題 1．蛋白質(zhì)工程中，直接需要進(jìn)行操作的對象是(　　) A．氨基酸結(jié)構(gòu) B．蛋白質(zhì)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)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。其目標(biāo)是對蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，但因?yàn)榛驔Q定蛋白質(zhì)，因此歸根到底還需要相對應(yīng)基因進(jìn)行設(shè)計(jì)。 答案：D 2．人們發(fā)現(xiàn)蛛絲蛋白比蠶絲蛋白更細(xì)，但強(qiáng)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(dǎo)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(jiān)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 3．蛋白質(zhì)工程中，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)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(biāo)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(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 答案：A 4．關(guān)于蛋白質(zhì)工程的基本流程，正確的是(　　) ①預(yù)期蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)組成?、诤铣蒁NA　③預(yù)期蛋白質(zhì)功能?、軗?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)工程是分析已知結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，主要是改變個(gè)別氨基酸，從而分析出改造后的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，據(jù)此逆推出mRNA的堿基序列，最后合成出相應(yīng)的DNA。 答案：C 5．蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括哪幾種(　　) ①進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換　②對不同來源的蛋白質(zhì)進(jìn)行拼接?、蹚陌被岬呐帕许樞虺霭l(fā)設(shè)計(jì)全新的蛋白質(zhì)?、苤苯痈淖兊鞍踪|(zhì)的空間結(jié)構(gòu) A．①② B．①②③ C．②③④ D．①②④ 解析：蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不能直接改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。但是能進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換，能對不同來源的蛋白質(zhì)進(jìn)行拼接，能夠從氨基酸的排列順序出發(fā)設(shè)計(jì)全新的蛋白質(zhì)。 答案：B 6．關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，正確的是(　　) A．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作 B．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子 C．對蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mRNA來實(shí)現(xiàn)的 D．蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是相同的 解析：蛋白質(zhì)工程，就是利用基因工程手段，包括基因的定點(diǎn)突變和基因表達(dá)對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，以獲得性質(zhì)和功能更加完善的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子。 答案：B 7．蛋白質(zhì)工程目前成功的是(　　) A，對胰島素進(jìn)行改造，生產(chǎn)速效型藥品 B．蛋白質(zhì)工程應(yīng)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(xiàng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，B、C、D三項(xiàng)目前尚未實(shí)現(xiàn)，只是蛋白質(zhì)工程的發(fā)展前景，有待進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)。 答案：A 8．科學(xué)家為提高玉米中的賴氨酸含量，計(jì)劃將天冬氨酸激酶的第352位蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中104位的氨基酸由天冬氨酸變成異亮氨酸，就可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸含量分別提高5倍和2倍，下列對蛋白質(zhì)的改造，操作正確的是(　　) A．直接通過分子水平改造蛋白質(zhì) B．直接改造相應(yīng)的mRNA C．對相應(yīng)的基因進(jìn)行操作 D．重新合成新的基因 解析：蛋白質(zhì)工程的目的是對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，從而使蛋白質(zhì)功能可以滿足人們需求。而蛋白質(zhì)功能與其高級結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)又非常復(fù)雜，所以直接對蛋白質(zhì)改造非常困難，而蛋白質(zhì)是由基因控制合成的，對基因進(jìn)行操作卻容易得多。另外，改造后的基因可以遺傳，如對蛋白質(zhì)直接改造，即使成功也不能遺傳。 答案：C 二、非選擇題 9．綠色熒光蛋白(GFP)能在藍(lán)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(xì)胞內(nèi)部的移動(dòng)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(dá)載體的組成必須有啟動(dòng)子、標(biāo)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(dá)，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(xì)胞無毒性作用，因此GFP基因可以作為基因表達(dá)載體上的________________________________________________________________________。 (3)目前科學(xué)家們通過______________工程制造出了藍(lán)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(biāo)記基因 (3)蛋白質(zhì)　改造GFP基因(綠色熒光蛋白基因)　 預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)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(yīng)基因→表達(dá)出相應(yīng)蛋白質(zhì) 10．已知有三種氨基酸的密碼子是：甲硫氨酸(AUG)、色氨酸(UGG)、苯丙氨酸(UUU或UUC)。某多肽鏈的一段氨基酸序列：…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—… (1)怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因(DNA)？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：根據(jù)中心法則，DNA的脫氧核苷酸的排列順序決定mRNA中核糖核苷酸(密碼子)的排列順序，mRNA中核糖核苷酸的排列順序決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序，因此根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序可以反推出DNA中堿基對的排列順序。由于一種氨基酸可能有一種或多種密碼子，所以反推出來的結(jié)果不唯一。 答案：(1)根據(jù)氨基酸序列推出mRNA密碼子序列，再根據(jù)mRNA推出DNA上脫氧核苷酸序列　其DNA堿基序列為： …—ATGTGGTTCTGG—… …—TACACCAAGACC—… 或 (2)根據(jù)DNA的堿基對序列或改造后的DNA堿基序列，利用四種脫氧核苷酸進(jìn)行人工合成 11．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(xué)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(shí)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(jìn)行的，而蛋白質(zhì)工程的基本途徑與之相反，即從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相應(yīng)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(shè)計(jì)　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