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第4節(jié)　蛋白質(zhì)工程的崛起 課時過關(guān)能力提升 一、基礎(chǔ)鞏固 1.科學(xué)家將β-干擾素基因進行定點突變后導(dǎo)入大腸桿菌中表達,使干擾素第17位的半胱氨酸變?yōu)榻z氨酸,結(jié)果大大提高β-干擾素的抗病性活性,并且提高了其儲存穩(wěn)定性,該生物技術(shù)為(　　) A.基因工程 B.蛋白質(zhì)工程 C.基因突變 D.細胞工程 答案:B 2.蛋白質(zhì)工程中目前已取得成功的是(　　) 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(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)高產(chǎn)賴氨酸玉米 答案:A 3.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法,正確的是(　　) A.蛋白質(zhì)工程無需構(gòu)建基因表達載體 B.蛋白質(zhì)工程需要限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶 C.對蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mRNA來實現(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)工程是以基因工程為基礎(chǔ)的,即通過對基因改造實現(xiàn)對蛋白質(zhì)的改造,故需要構(gòu)建基因表達載體,也需要限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。蛋白質(zhì)工程要對基因改造后再合成蛋白質(zhì),天然蛋白質(zhì)是直接轉(zhuǎn)錄、翻譯合成的。 答案:B 4.科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸含量,計劃將天冬氨酸激酶的第352位的氨基酸由蘇氨酸變成異亮氨酸或?qū)⒍溥拎ざ人岷铣擅钢械?04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)的基因進行操作 D.重新合成新的基因 解析:對蛋白質(zhì)進行的改造是通過改造基因來完成的。 答案:C 5.下列各項不是蛋白質(zhì)工程的研究內(nèi)容的是(　　) A.分析蛋白質(zhì)分子的精細結(jié)構(gòu) B.對蛋白質(zhì)進行有目的的改造 C.分析氨基酸的化學(xué)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)工程需要分析預(yù)期蛋白質(zhì)功能、結(jié)構(gòu),合成新基因或修飾現(xiàn)有基因,但不需要分析氨基酸的化學(xué)組成,因為組成蛋白質(zhì)的氨基酸的基本組成元素都是C、H、O、N四種元素,元素組成不會影響設(shè)計新的蛋白質(zhì)。 答案:C 6.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:性激素的化學(xué)本質(zhì)是固醇,不是蛋白質(zhì)。 答案:D 二、能力提升 7.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氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素用于臨床治療人類糖尿病,下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程中的蛋白質(zhì)分子設(shè)計的最佳方案是(　　) A.對豬胰島素進行一個不同氨基酸的替換 B.將豬胰島素和人胰島素進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氨基酸與人胰島素不同,所以蛋白質(zhì)工程中進行蛋白質(zhì)的分子設(shè)計時,只需替換這一個不同的氨基酸即可。雖然根據(jù)人胰島素分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計一種全新的胰島素也可以用于臨床治療,但分子設(shè)計和胰島素的生產(chǎn)方面都存在很多困難,所以不是最佳方案。 答案:A 8.蛋白質(zhì)工程在實施中最大的難題是(　　) A.生產(chǎn)的蛋白質(zhì)無法應(yīng)用 B.發(fā)展前景太窄 C.對于大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)不清楚 D.無法人工合成目的基因 解析:多數(shù)蛋白質(zhì)除具有一級結(jié)構(gòu)即氨基酸排列順序外,還具有復(fù)雜的高級結(jié)構(gòu),即空間結(jié)構(gòu),而很多蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是人們目前還不清楚的。空間結(jié)構(gòu)不清楚也就無法進行蛋白質(zhì)合成。 答案:C 9.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述,錯誤的是(　　) A.蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是通過改造基因來改造蛋白質(zhì) B.蛋白質(zhì)工程在設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)時的依據(jù)是現(xiàn)有基因的脫氧核苷酸序列 C.蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)是基因工程 D.蛋白質(zhì)工程遵循的原理包括中心法則 解析:蛋白質(zhì)工程是根據(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(shè)計,然后根據(jù)設(shè)計的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),得到特定的脫氧核苷酸序列,因此B項錯誤。 答案:B 三、綜合應(yīng)用 10.(2015全國高考理綜Ⅱ)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P),該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白,由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列問題。 (1)從上述資料可知,若要改變蛋白質(zhì)的功能,可以考慮對蛋白質(zhì)的　　　　　　　　　　　　　　進行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ),獲得P1基因的途徑有修飾　　　　　基因或合成　　　　　　基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的,中心法則的全部內(nèi)容包括　　　　　　　　　　　　　　　　的復(fù)制;以及遺傳信息在不同分子之間的流動,即:　　　　　　　　　　　　　。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程,其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　,進而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列,據(jù)此獲得基因,再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì),之后還需要對蛋白質(zhì)的生物　　　　　　　進行鑒定。 解析:(1)由題干信息可知,改造蛋白質(zhì)的功能可通過改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。(2)依據(jù)蛋白質(zhì)工程的定義及題中信息可知,獲得P1基因的途徑有修飾現(xiàn)有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法則的全部內(nèi)容包括DNA的復(fù)制、RNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑:從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(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。通過蛋白質(zhì)工程合成的蛋白質(zhì)還需要進行生物活性的鑒定即功能鑒定,看是否達到人們的需求。 答案:(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也可) (2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (3)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測氨基酸序列　功能