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2019年高中生物 專題 1.4　蛋白質(zhì)工程的崛起課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3 一、選擇題 1．自然界中不存在的蛋白質(zhì)的合成首先應(yīng)設(shè)計(jì)(　　) A．基因結(jié)構(gòu)　　　　　 B．mRNA結(jié)構(gòu) C．氨基酸序列 D．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 【解析】　蛋白質(zhì)工程的第一步是預(yù)期蛋白質(zhì)的功能，然后根據(jù)功能確定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，因此合成自然界不存在的蛋白質(zhì)時(shí)應(yīng)先設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。 【答案】　D 2．某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能很相似，只是其熱穩(wěn)定性較差，進(jìn)入人體后容易失效。現(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑，臨床治療食物消化不良，最佳方案是(　　) A．替換此酶中的少數(shù)氨基酸，以改善其功能 B．將此酶與人蛋白酶進(jìn)行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新設(shè)計(jì)與創(chuàng)造一種蛋白酶 D．減少此酶在片劑中的含量 【解析】　蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)包括一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，一級(jí)結(jié)構(gòu)是指組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序，蛋白質(zhì)的功能是由一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)共同決定的，特別是空間結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的功能關(guān)系更密切。要想使蛋白酶熱穩(wěn)定性有所提高，就要改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，此類問題一般是對蛋白質(zhì)中的個(gè)別氨基酸進(jìn)行替換。 【答案】　A 3．(xx淮北四市聯(lián)考)科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸含量，計(jì)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第104位的氨基酸由天冬酰胺變成異亮氨酸，就可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸的含量分別提高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)功能可以滿足人們的需求。蛋白質(zhì)行使功能與其高級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)又非常復(fù)雜，所以直接對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造非常困難，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，通過改造基因而改造蛋白質(zhì)可以遺傳，而對蛋白質(zhì)直接改造，即使成功也不能遺傳。 【答案】　C 4．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分子中的天冬酰胺替換為谷氨酰胺 D．將人的胰島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 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)的拼接 ③從預(yù)期蛋白質(zhì)的功能出發(fā)去推測氨基酸排列順序 ④直接改變蛋白質(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)，主要包括：制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)；在蛋白質(zhì)分子中替代一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域；改造蛋白質(zhì)分子中的幾個(gè)氨基酸殘基。由于蛋白質(zhì)分子通常都較大，而直接改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，不易于操作，因此蛋白質(zhì)工程是在基因的水平上實(shí)現(xiàn)的。 【答案】　B 6．蛋白質(zhì)工程的流程是(　　) A．基因→表達(dá)(轉(zhuǎn)錄和翻譯)→形成氨基酸序列的多肽鏈→形成具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)→行使生物功能 B．對蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)→改造蛋白質(zhì)分子→行使功能 C．蛋白質(zhì)功能→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 D．蛋白質(zhì)功能→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→合成相應(yīng)mRNA 【解析】　天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進(jìn)行的：基因→表達(dá)(轉(zhuǎn)錄、翻譯)→形成氨基酸序列的多肽鏈→形成具高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)→行使生物功能；而蛋白質(zhì)工程卻相反，它的基本途徑是預(yù)期的蛋白質(zhì)功能→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→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因結(jié)構(gòu))。然后可以根據(jù)推出的脫氧核苷酸序列進(jìn)行人工合成或從基因庫中提取并進(jìn)行加工和修飾。 【答案】　C 7．蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是(　　) A．改變氨基酸結(jié)構(gòu)　　　　 B．改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) C．改變肽鏈結(jié)構(gòu) D．改造基因結(jié)構(gòu) 【解析】　蛋白質(zhì)工程的目的是改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需要，但是它是通過改造基因結(jié)構(gòu)來完成的，所以實(shí)質(zhì)是改造基因結(jié)構(gòu)。 【答案】　D 8．(xx濰坊期末)下列關(guān)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(guān)鍵技術(shù) 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(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)。其中，基因工程是關(guān)鍵技術(shù)，是蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)，因?yàn)閷Φ鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)的改造是通過改造基因來實(shí)現(xiàn)的，所以蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造蛋白質(zhì)，改造后的蛋白質(zhì)不再是天然的蛋白質(zhì)。 【答案】　B 9．下列關(guān)于由我國牽頭的“人類肝臟蛋白組計(jì)劃”的敘述中，不正確的是 (　　) A．揭示并確認(rèn)肝臟合成的蛋白質(zhì) B．為重大肝病預(yù)防、診斷、治療和新藥研發(fā)提供科學(xué)基礎(chǔ) C．用蛋白質(zhì)工程實(shí)現(xiàn)肝臟合成人類需要的蛋白質(zhì) D．是對蛋白質(zhì)工程的有力推動(dòng)和理論支持 【解析】　“人類肝臟蛋白組計(jì)劃”將揭示肝臟合成蛋白質(zhì)的奧秘，這有利于人類改造蛋白質(zhì)，是對蛋白質(zhì)工程的有力推動(dòng)和理論支持，并不是用蛋白質(zhì)工程實(shí)現(xiàn)肝臟合成人類需要的蛋白質(zhì)。 【答案】　C 10．(xx天津高二質(zhì)檢)豬的胰島素用于降低人體血糖濃度效果不明顯，原因是豬胰島素分子中有一個(gè)氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素用于臨床治療糖尿病，用蛋白質(zhì)工程的蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的最佳方案是(　　) A．對豬胰島素進(jìn)行一個(gè)不同氨基酸的替換 B．將豬胰島素和人胰島素進(jìn)行拼接組成新的胰島素 C．將豬和人的胰島素混合在一起治療糖尿病 D．根據(jù)人的胰島素設(shè)計(jì)制造一種全新的胰島素 【解析】　由于豬胰島素分子中只有一個(gè)氨基酸與人胰島素不同，所以蛋白質(zhì)工程中蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)，只需替換這一個(gè)不同的氨基酸即可。雖然根據(jù)人胰島素分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一種全新的胰島素也可以用于臨床治療，但分子設(shè)計(jì)和胰島素的生產(chǎn)方面都存在很多困難，所以不是最佳方案。 【答案】　A 二、非選擇題 11．胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時(shí)間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題． (1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是________________________________________________。 (2)通過DNA合成形成的新基因應(yīng)與________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到________________________中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。 (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】　(1)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)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)。因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是預(yù)期胰島素的功能，即速效胰島素。 (2)合成的目的基因應(yīng)與載體構(gòu)建基因表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能得以表達(dá)。 (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(jìn)行改造，根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的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(jìn)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(shè)計(jì)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(yù)期功能 (2)載體　大腸桿菌等受體細(xì)胞 (3)蛋白質(zhì)工程　基因工程 (4)根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列，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 12．(xx大連高二月考)科學(xué)家對鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造，生產(chǎn)出效果更好的鼠—人嵌合抗體，用于癌癥治療。下圖表示形成鼠—人嵌合抗體的過程，據(jù)圖回答問題。 (1)改造鼠源雜交瘤抗體，生產(chǎn)鼠—人嵌合抗體，屬于____________(生物工程)的范疇。 (2)圖示過程是根據(jù)預(yù)期的________________，設(shè)計(jì)________________，最終必須對____________________進(jìn)行操作，此操作中改變的是________________________________________________________________________。 (3)經(jīng)過改造的鼠—人嵌合抗體，與鼠源雜交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點(diǎn)是____________________(從免疫角度考慮)。 (4)上述過程中對科學(xué)家來說難度最大的是____________________。 【解析】　 (1)通過圖示可知鼠—人嵌合抗體是通過人工設(shè)計(jì)而形成的特定功能蛋白質(zhì)，其生產(chǎn)過程應(yīng)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。 (2)蛋白質(zhì)工程的流程：預(yù)期蛋白質(zhì)的功能→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→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)→通過基因工程操作生產(chǎn)預(yù)期的蛋白質(zhì)。 (3)從免疫的角度考慮，對人體來說鼠源抗體為抗原，若利用人的抗體與之嵌合，則排斥作用會(huì)減輕，對人體的副作用會(huì)減少。 (4)由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易確定，所以成為蛋白質(zhì)工程中最大的障礙。 【答案】　(1)蛋白質(zhì)工程　(2)嵌合抗體功能　嵌合抗體的結(jié)構(gòu)　基因　脫氧核苷酸的排列順序　(3)對人體的不良反應(yīng)減少　(4)設(shè)計(jì)嵌合抗體的空間結(jié)構(gòu)