2020-2021學(xué)年高中生物 專題1 基因工程 4 蛋白質(zhì)工程的崛起課時提升訓(xùn)練新人教版選修3

1、2020-2021學(xué)年高中生物 專題1 基因工程 4 蛋白質(zhì)工程的崛起課時提升訓(xùn)練新人教版選修32020-2021學(xué)年高中生物 專題1 基因工程 4 蛋白質(zhì)工程的崛起課時提升訓(xùn)練新人教版選修3年級：姓名：- 6 -蛋白質(zhì)工程的崛起(20分鐘50分)1.(10分)蛋白質(zhì)工程是指根據(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,并生產(chǎn)出新蛋白質(zhì)的過程。下圖是蛋白質(zhì)工程的基本途徑,試回答下列有關(guān)問題:預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有氨基酸序列推測相應(yīng)基因中脫氧核苷酸序列生產(chǎn)相應(yīng)蛋白質(zhì)(1)圖中過程的主要依據(jù)是每種氨基酸都有其對應(yīng)的_,后者位于_上,其上的核苷酸序列與基因中的脫氧核苷

2、酸序列之間存在著_關(guān)系。(2)通過過程獲得的脫氧核苷酸序列不是完整的基因,要使這一序列能夠表達(dá)、發(fā)揮作用,還必須在序列的上、下游加上_和_,在這個過程中需要_酶的參與。(3)完成過程需要涉及_技術(shù)。【解析】(1)蛋白質(zhì)工程根據(jù)氨基酸序列推測基因中的脫氧核苷酸序列,氨基酸與脫氧核苷酸之間的聯(lián)系紐帶是信使rna,信使rna由脫氧核苷酸轉(zhuǎn)錄形成,而密碼子是信使rna上特定的決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基序列。(2)人工合成的基因只是基因的編碼序列,完整的基因還包括啟動子、終止子等結(jié)構(gòu),把啟動子、終止子等dna片段連接到基因的編碼區(qū)需要dna連接酶。(3)由基因合成蛋白質(zhì)涉及基因工程。答案:(1)密碼

3、子信使rna堿基互補配對(2)啟動子終止子dna連接(3)基因工程2.(10分)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_。(填寫序號)(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:_,_,_。(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_?！窘馕觥康鞍踪|(zhì)工程是根據(jù)具有相應(yīng)功能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列,進(jìn)而推測出脫氧核苷酸序列,所以應(yīng)為圖中的過程;過程代表中心法則,與蛋白質(zhì)工程的基本途徑相反。答案:(1)(2)折疊分子設(shè)計dna合成(3)獲取符合人類需要的蛋白質(zhì)基因合成或

4、修飾(4)相反【規(guī)律方法】有關(guān)蛋白質(zhì)工程的解題方法蛋白質(zhì)工程體現(xiàn)著當(dāng)代生命科學(xué)前沿的最新成果,通?？勺鳛樾卤尘邦}材進(jìn)行命題,具體的解題可遵循“一找二聯(lián)三綜合”原則?！耙徽摇?即找尋題干中有無“新穎蛋白質(zhì)”“前所未有的蛋白質(zhì)”“設(shè)計創(chuàng)造蛋白質(zhì)”等字樣,以確定是否考查蛋白質(zhì)工程。“二聯(lián)”,即考題一定會聯(lián)系基因工程,善于和基因工程中操作工具的運用、具體操作的過程及基因工程應(yīng)用進(jìn)行聯(lián)系?！叭C合”,即綜合性聯(lián)系現(xiàn)代分子遺傳學(xué)的部分內(nèi)容,如中心法則的內(nèi)容,有時也會綜合性聯(lián)系遺傳規(guī)律的應(yīng)用、變異的知識等。3.(14分)(2018蘭州高二檢測)黃曲霉毒素b1(afb1)存在于被黃曲霉污染的飼料中,它可以通過

5、食物鏈進(jìn)入動物體內(nèi)并積累,引起癌變。某些微生物能合成afb1解毒酶。將該酶添加在飼料中可以降解afb1,清除其毒性。如圖為采用基因工程技術(shù)生產(chǎn)afb1解毒酶的流程圖。請回答:(1)afb1屬于_致癌因子,使細(xì)胞內(nèi)的原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變,導(dǎo)致正常細(xì)胞癌變。(2)基因工程常見的運載工具(載體)有_等(至少寫兩個)。將目的基因?qū)虢湍讣?xì)胞,最常用的化學(xué)方法是_。(3)酵母細(xì)胞導(dǎo)入afb1解毒酶基因后,采用_技術(shù),檢測到afb1解毒酶基因存在于酵母細(xì)胞內(nèi)。實驗發(fā)現(xiàn)酵母菌中沒有檢測到合成的afb1解毒酶,分析原因可能是_。(4)采用蛋白質(zhì)工程進(jìn)一步改造該酶的基本途徑是:從提高酶的活性出發(fā),設(shè)計預(yù)期

6、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_?！窘馕觥糠治鲱}圖和題干可知,該題考查基因工程、蛋白質(zhì)工程,圖中的是提取rna,是從cdna文庫中獲取目的基因后用pcr技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增,然后構(gòu)建基因表達(dá)載體進(jìn)行表達(dá)。(1)黃曲霉毒素b1(afb1)是黃曲霉產(chǎn)生的,屬于化學(xué)致癌因子。(2)基因工程中常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體的衍生物和動植物病毒等。酵母細(xì)胞屬于微生物,所以將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞用cacl2處理,使其處于感受態(tài)容易接受外源dna。(3)要檢測目的基因是否導(dǎo)入,可以用dna分子雜交技術(shù),如果出現(xiàn)雜交帶,說明該基因已經(jīng)導(dǎo)入成功。酵母菌中沒有檢測到表達(dá)產(chǎn)物,是因為酵母細(xì)胞中afb1解毒酶基因

7、沒有轉(zhuǎn)錄或翻譯,即沒有表達(dá)。(4)采用蛋白質(zhì)工程進(jìn)一步改造該酶的基本途徑是:從提高酶的活性出發(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,根據(jù)氨基酸和密碼子的對應(yīng)關(guān)系及堿基互補配對原則,找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。答案:(1)化學(xué)(2)質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒cacl2處理(3)dna分子雜交酵母細(xì)胞中afb1解毒酶基因沒有表達(dá)(或沒有轉(zhuǎn)錄和翻譯)(4)脫氧核苷酸序列【補償訓(xùn)練】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

8、示過程是根據(jù)預(yù)期的_,設(shè)計_,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】嵌合抗體是鼠抗體和人抗體兩種蛋白質(zhì)的組合體,屬新型蛋白質(zhì)。改造鼠源雜交瘤抗體,生產(chǎn)新型嵌合體,利用了蛋白質(zhì)工程技術(shù)。蛋白質(zhì)工程的一般過程:首先預(yù)期蛋白質(zhì)的功能,然后設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),最終通過改造基因來改造蛋白質(zhì)。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)基因堿基對(3)對人體的不良反應(yīng)減少(4)設(shè)計嵌合抗體的空間結(jié)構(gòu)4.(16分)胰島素可以用于治療糖尿病,但是胰島素被注射

9、入人體后,會堆積在皮下,要經(jīng)過較長時間才能進(jìn)入血液,而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解,治療效果受到影響。下圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計的速效胰島素的生產(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)圖中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是_。(3)新的胰島素基因與載體(質(zhì)粒)結(jié)合過程中需要限制酶和dna連接酶。已知限制酶的識別序列和切點是-ggatcc-。請畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所形成的黏性末端:_。dna連接酶對所連接的dna兩端堿基序列是否有專一性要求?_。(4)若將含有新的胰島素基因的表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞中,最常用的方法是_。(5)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_、_等。【解析】(1)構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是蛋白質(zhì)的預(yù)期功能。(2)根據(jù)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能,推測新的胰島素中氨基酸的序列,進(jìn)而推斷基因中的脫氧核苷酸序列來合成新的胰島素基因。(3)限制酶識別特定的核苷酸序列,產(chǎn)生特定的黏性末端或平末端,而dna連接酶對所連接的dna兩端堿基序列卻沒有專一性要求。(4)將目