2018-2019學(xué)年高二生物選修1-3專題二-基因工程課時(shí)跟蹤檢測(cè)(八)-蛋白質(zhì)工程的崛起

1、課時(shí)跟蹤檢測(cè)（八） 蛋白質(zhì)工程的崛起一、選擇題1下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A科學(xué)家通過(guò)對(duì)胰島素的改造已經(jīng)使其成為速效型藥品B我們可以將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有體積小、耗電少和效率高的特點(diǎn)D蛋白質(zhì)工程成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)種類太少，原料不足解析：選D蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還不夠。2下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較，不合理的是()A基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程可以對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，

2、從而制造一種新的蛋白質(zhì)B蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，蛋白質(zhì)工程最終還是要通過(guò)基因修飾或基因合成來(lái)完成C基因工程遵循中心法則，蛋白質(zhì)工程完全不遵循中心法則D基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的解析：選C蛋白質(zhì)工程的基本途徑是根據(jù)中心法則反推出來(lái)的。3蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括()進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換對(duì)不同來(lái)源的蛋白質(zhì)進(jìn)行拼接從氨基酸的排列順序出發(fā)設(shè)計(jì)全新的蛋白質(zhì)直接改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)ABC D解析：選B蛋白質(zhì)工程中對(duì)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(duì)不同來(lái)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

3、新的蛋白質(zhì)。4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?，F(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：選A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(wèn)題一般是對(duì)蛋白質(zhì)中的個(gè)別氨基酸進(jìn)行替換。5蛛絲的強(qiáng)度和柔韌度得益于蛛絲蛋白的特殊布局，使它產(chǎn)生了一個(gè)由堅(jiān)硬的結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)構(gòu)成的混合區(qū)域。有人試圖通過(guò)破解蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)從而推測(cè)出其相應(yīng)的基因結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)對(duì)蠶絲蛋白的修改，

4、從而讓蠶也吐出像蛛絲蛋白一樣堅(jiān)韌的絲。此過(guò)程運(yùn)用的技術(shù)及流程分別是()A基因突變：DNARNA蛋白質(zhì)B基因工程：RNARNA蛋白質(zhì)C基因工程：DNARNA蛋白質(zhì)D蛋白質(zhì)工程：蛋白質(zhì)RNADNARNA蛋白質(zhì)解析：選D該過(guò)程采用的是蛋白質(zhì)工程。從預(yù)期蛋白質(zhì)功能入手，對(duì)蛋白質(zhì)控制的基因進(jìn)行改造以達(dá)到改造蛋白質(zhì)的目的。6玉米中賴氨酸的含量比較低，原因是賴氨酸合成過(guò)程中的兩種關(guān)鍵酶天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶，其活性受細(xì)胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響較大，當(dāng)賴氨酸濃度達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)抑制這兩種酶的活性。增加玉米細(xì)胞中賴氨酸含量最有效的途徑是()A將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胗衩准?xì)胞B切除玉米細(xì)胞中天冬

5、氨酸激酶基因和二氫吡啶二羧酸合成酶基因C修飾天冬氨酸激酶基因和二氫吡啶二羧酸合成酶基因的個(gè)別堿基D將根瘤菌的固氮基因?qū)胗衩准?xì)胞解析：選C如果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104位的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分別提高5倍和2倍。因此可通過(guò)修飾天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶基因的個(gè)別堿基來(lái)達(dá)到目的。7下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法正確的是()A蛋白質(zhì)工程無(wú)需構(gòu)建基因表達(dá)載體B蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造C蛋白質(zhì)工程也需要限制酶和DNA連接酶D蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上改造蛋白質(zhì)的解析：選C蛋白質(zhì)工程是在基因工程

6、的基礎(chǔ)之上延伸出來(lái)的，最終改造的對(duì)象仍是DNA分子，因此需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。8下列關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說(shuō)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(guò)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利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中得到人的胰島素解析：選B蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)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?duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改造是通過(guò)改造基因來(lái)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)。利

7、用大腸桿菌生產(chǎn)人的胰島素屬于基因工程。9關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和應(yīng)用前景的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A通過(guò)對(duì)基因結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)突變實(shí)現(xiàn)玉米賴氨酸合成的關(guān)鍵酶結(jié)構(gòu)的改變屬于蛋白質(zhì)工程B將人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞內(nèi)，使大腸桿菌產(chǎn)生胰島素的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程C對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)必須從蛋白質(zhì)的功能特點(diǎn)入手D通過(guò)對(duì)基因結(jié)構(gòu)的改造生產(chǎn)出自然界中從來(lái)不存在的蛋白質(zhì)種類目前還很少解析：選BB項(xiàng)所涉及的生物工程技術(shù)為基因工程。10從某海洋動(dòng)物中獲得一基因，其表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是()A合成編碼目的肽的DNA片段B構(gòu)建含目的肽DNA

8、片段的表達(dá)載體C依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模擬肽D篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽解析：選C該基因的表達(dá)產(chǎn)物多肽P1的抗菌性和溶血性均較強(qiáng)，要研發(fā)出抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先應(yīng)根據(jù)P1的氨基酸序列設(shè)計(jì)模擬肽，再構(gòu)建相應(yīng)的DNA片段。二、非選擇題11科學(xué)家通過(guò)利用PCR定點(diǎn)突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提髙了光合作用過(guò)程中Rubisco酶對(duì)CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)PCR過(guò)程所依據(jù)的原理是_，該過(guò)程需要加入的酶是_。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成_。(2)該技術(shù)不直接改造Rub

9、isco酶，而通過(guò)對(duì)Rubisco酶基因進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Rubisco酶的改造，其原因是_。和傳統(tǒng)基因工程技術(shù)相比較，定點(diǎn)突變技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是_，PCR定點(diǎn)突變技術(shù)屬于_的范疇。(3)可利用定點(diǎn)突變的DNA構(gòu)建基因表達(dá)載體，常用_將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，將該細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成幼苗，從細(xì)胞水平分析所依據(jù)的原理是_。解析：(1)PCR技術(shù)是DNA擴(kuò)增的技術(shù)，所以其原理是DNA雙鏈復(fù)制，但該過(guò)程需要耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)的催化。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。(2)由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改造困難，所以

10、該技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過(guò)對(duì)Rubisco酶基因進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Rubisco酶的改造；和傳統(tǒng)基因工程技術(shù)相比，定點(diǎn)突變技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)，PCR定點(diǎn)突變技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。(3)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理是植物細(xì)胞的全能性。 答案：(1)DNA雙鏈復(fù)制耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)引物(2)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改造困難能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法植物細(xì)胞的全能性12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(yùn)蛋白，由305個(gè)氨基酸組成。如果將P分子中158位的

11、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?；卮鹣铝袉?wèn)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(duì)蛋白質(zhì)的_進(jìn)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(dá)時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括_的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)，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(guò)_和_，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物_進(jìn)行鑒定。解析：(1)從題中所述

12、資料可知，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后，該蛋白質(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過(guò)程是通過(guò)對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也可以通過(guò)人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內(nèi)容如下圖所示：由圖可知，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括：DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA通過(guò)轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過(guò)翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如H

13、IV)，這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列合成DNA表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過(guò)該過(guò)程得到的蛋白質(zhì)，需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也可)(2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列功能13如圖是某種動(dòng)物蛋白質(zhì)工程的示意圖，請(qǐng)分析回答：(1)目前，蛋白質(zhì)工程中難度最大的是圖中編號(hào)_所示的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的依據(jù)有_。(2)若相關(guān)蛋白質(zhì)的核酸片段是從細(xì)胞質(zhì)獲取的，則過(guò)程包括_、_。(3)過(guò)程中對(duì)核苷酸序列有嚴(yán)格要求的工具酶是_，進(jìn)行過(guò)程的目的是_。解析：在蛋白質(zhì)工程中，根據(jù)預(yù)期蛋白質(zhì)的功能設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)工程的首要任務(wù)，也是難度較大的任務(wù)。過(guò)程根據(jù)蛋白質(zhì)應(yīng)有的