專題驗(yàn)收評價(jià)（三十） 蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全與倫理

專題驗(yàn)收評價(jià)（三十）蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全與倫理一、選擇題1.(2023·杭州3地二模)生物技術(shù)的安全和倫理問題是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.鼓勵(lì)發(fā)展基因編輯技術(shù)來設(shè)計(jì)試管嬰兒解決不孕問題B.我國在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存生物武器C.克隆技術(shù)還不成熟，與社會(huì)倫理有嚴(yán)重沖突，應(yīng)禁止生殖性克隆人D.應(yīng)嚴(yán)格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因，避免產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì)解析：選A可通過試管嬰兒解決不孕問題，禁止濫用基因編輯技術(shù)選擇性設(shè)計(jì)試管嬰兒，A錯(cuò)誤。2.(2023·新昌月考)蛛絲的強(qiáng)度和柔韌度得益于蛛絲蛋白的特殊結(jié)構(gòu)，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。有人試圖通過破解蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)從而推測出其相應(yīng)的基因結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)對蠶絲蛋白的修改，從而讓蠶也吐出像蛛絲蛋白一樣堅(jiān)韌的絲。此過程運(yùn)用的技術(shù)及流程分別是()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：選D通過蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測出其相應(yīng)的基因結(jié)構(gòu)，進(jìn)而通過改造基因來實(shí)現(xiàn)對蛋白質(zhì)(蠶絲蛋白)的改造，屬于蛋白質(zhì)工程；根據(jù)題干信息可知，該工程的流程是蛋白質(zhì)→RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)。3.生殖性克隆和治療性克隆既有相同點(diǎn)，又有本質(zhì)的區(qū)別。下列敘述正確的是()A.二者均涉及體細(xì)胞核移植技術(shù)B.二者均能夠豐富人類基因的多樣性C.二者均可運(yùn)用DNA重組技術(shù)進(jìn)行研究D.二者均受到我國政府的反對解析：選A兩種技術(shù)都涉及體細(xì)胞核移植技術(shù)，A正確；克隆屬于無性繁殖，二者都不能豐富人類基因的多樣性，也都不涉及DNA重組技術(shù)，B、C錯(cuò)誤；生殖性克隆涉及嚴(yán)重的倫理問題，我國政府不允許進(jìn)行任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)，但支持治療性克隆，D錯(cuò)誤。4.(2023·嘉興平湖月考)利用蛋白質(zhì)工程改造源于溶珊瑚弧菌的幾丁質(zhì)酶：保留該酶N端，在C端增加陸生真菌幾丁質(zhì)結(jié)合保守域，從而增加酶與底物的結(jié)合能力。改造后的酶活性顯著高于原始幾丁質(zhì)酶。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.幾丁質(zhì)是海洋中含量豐富的多糖之一B.溶珊瑚弧菌分泌的幾丁質(zhì)酶須在其細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮作用C.該技術(shù)的直接操作對象是溶珊瑚弧菌的幾丁質(zhì)酶基因D.表達(dá)改造后的幾丁質(zhì)酶需要借助于受體細(xì)胞解析：選B幾丁質(zhì)是一種多糖，廣泛存在于甲殼類動(dòng)物和昆蟲的外骨骼中，是海洋中含量豐富的多糖之一，A正確；酶在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外，都能發(fā)揮其催化作用，B錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程直接操作的對象為基因，C正確；改造后的幾丁質(zhì)酶基因若要成功表達(dá)，需要將其導(dǎo)入相應(yīng)的受體細(xì)胞中，經(jīng)轉(zhuǎn)錄翻譯后合成相應(yīng)蛋白質(zhì)，D正確。5.(2023·紹興適應(yīng)考)越來越多的“轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品”進(jìn)入我們的生活，但是人們對轉(zhuǎn)基因生物及其相關(guān)產(chǎn)品的安全性充滿了擔(dān)心，不需要對轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行安全評估的是()A.轉(zhuǎn)基因作物的蛋白質(zhì)含量B.轉(zhuǎn)基因作物對原有棲息地物種生存的影響C.轉(zhuǎn)入的基因是否會(huì)擴(kuò)散到其他植物中D.食用轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對人體健康的影響解析：選A轉(zhuǎn)基因作物的安全評估主要指其遺傳穩(wěn)定性、環(huán)境安全、食用安全等方面，不需要評估其營養(yǎng)價(jià)值(例如蛋白質(zhì)含量)，A符合題意。6.(2023·浙江強(qiáng)基聯(lián)盟統(tǒng)測)“糧食安全”大主題下，轉(zhuǎn)基因相關(guān)政策密集出臺，預(yù)計(jì)后續(xù)品種審定證書將相繼落地。下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因作物安全問題的敘述，正確的是()A.轉(zhuǎn)基因作物的安全問題就是指其食品安全問題B.應(yīng)杜絕轉(zhuǎn)基因作物上餐桌，以防食物中毒C.與轉(zhuǎn)基因相關(guān)的作物，應(yīng)進(jìn)行安全評價(jià)與管理D.轉(zhuǎn)基因作物對人類生活和生態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)是可預(yù)測的解析：選C轉(zhuǎn)基因作物安全問題不僅指食品安全，還包括環(huán)境安全等，A錯(cuò)誤；對轉(zhuǎn)基因作物，要進(jìn)行客觀評價(jià)，不能一概而論，因此不能完全杜絕轉(zhuǎn)基因作物上餐桌，B錯(cuò)誤；所有與轉(zhuǎn)基因相關(guān)的作物，可能存在安全問題，應(yīng)進(jìn)行安全評價(jià)與管理，C正確；由于遺傳機(jī)制的復(fù)雜性，到目前為止不能完全預(yù)測轉(zhuǎn)基因作物的風(fēng)險(xiǎn)，D錯(cuò)誤。7.水蛭素是一種蛋白質(zhì)，可用于預(yù)防和治療血栓，但在治療過程中發(fā)現(xiàn)其抗凝血活性低。研究人員欲提高水蛭素抗凝血活性，正確的操作步驟是()①確定影響活性的氨基酸序列②分析水蛭素的空間結(jié)構(gòu)，找到影響其活性的結(jié)構(gòu)域③推測需要替換的氨基酸序列④構(gòu)建表達(dá)載體，使其在受體細(xì)胞中表達(dá)⑤PCR技術(shù)獲得改造后的水蛭素基因⑥確定基因中的堿基序列A.②①③⑤⑥④ B.②③⑥①⑤④C.②①③⑥⑤④ D.①②③④⑤⑥解析：選C欲提高水蛭素抗凝血活性，需要利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，根據(jù)蛋白質(zhì)工程的基本途徑可知，C符合題意。8.乳酸菌厭氧呼吸過程產(chǎn)生的丙酮酸會(huì)在LDH酶的催化下產(chǎn)生乳酸，如圖所示。由于工業(yè)需求，需要利用苯丙酮酸生產(chǎn)①處基團(tuán)體積更大的苯乳酸，因此科研人員擬改造原有的LDH酶，使其第52位的酪氨酸替換為亮氨酸，使其成為能催化生產(chǎn)苯乳酸的mLDH酶。下列說法錯(cuò)誤的是()A.上述改造過程屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)，mLDH酶編碼基因原本不存在于自然界中B.蛋白質(zhì)工程的操作是在蛋白質(zhì)分子水平上進(jìn)行氨基酸的增減、替換等C.改造后的mLDH酶可能因空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變導(dǎo)致其催化活性提高D.編碼mLDH酶的基因必須插入到啟動(dòng)子和終止子之間才有機(jī)會(huì)表達(dá)解析：選B分析題意可知，LDH酶是天然存在的酶，mLDH酶是通過蛋白質(zhì)工程改造而來，故mLDH酶編碼基因原本不存在于自然界中，A正確；蛋白質(zhì)工程的直接操作對象是基因，是在基因分子水平上進(jìn)行核苷酸的增減、替換等，B錯(cuò)誤；改造LDH酶時(shí)，使其第52位的酪氨酸替換為亮氨酸，氨基酸序列改變可能會(huì)引起空間結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而導(dǎo)致其催化活性提高，C正確；啟動(dòng)子和終止子是調(diào)控基因表達(dá)的關(guān)鍵部位，故編碼mLDH酶的基因必須插入到啟動(dòng)子和終止子之間才有機(jī)會(huì)表達(dá)，D正確。9.(2023·溫州二模)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品是指利用基因工程技術(shù)獲得的生物制品，其安全性問題一直是大眾關(guān)注和爭論的熱點(diǎn)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.通過轉(zhuǎn)基因育種可增加或消除原有生物品種的某些性狀B.轉(zhuǎn)基因食品風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)還需考慮標(biāo)記基因的安全性問題C.嚴(yán)格選擇種植區(qū)域可減少轉(zhuǎn)基因作物發(fā)生外源基因擴(kuò)散的可能性D.轉(zhuǎn)基因作物的長期、大規(guī)模種植不利于侵染力更強(qiáng)的害蟲的出現(xiàn)解析：選D通過轉(zhuǎn)基因育種，按照人們的需要，可增加或消除原有生物品種的某些性狀，A正確；在重組DNA分子上一般會(huì)存在標(biāo)記基因，而具有篩選作用的標(biāo)記基因一般為抗性基因，故轉(zhuǎn)基因食品風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)還需考慮標(biāo)記基因的安全性問題，B正確；轉(zhuǎn)基因作物所攜帶的外源基因使得作物高產(chǎn)的同時(shí)，也可能會(huì)向自然界擴(kuò)散，從而打破自然界原有的物種平衡，嚴(yán)格選擇種植區(qū)域可減少轉(zhuǎn)基因作物發(fā)生外源基因擴(kuò)散的可能性，C正確；轉(zhuǎn)基因作物的長期、大規(guī)模種植，可能使目標(biāo)害蟲或非目標(biāo)害蟲對轉(zhuǎn)基因作物的適應(yīng)在群體水平上產(chǎn)生抗性，有可能產(chǎn)生抵抗力更強(qiáng)的“超級害蟲”，造成更大的危害，D錯(cuò)誤。10.自從第一株轉(zhuǎn)基因植物問世以來，已有數(shù)十種乃至上百種轉(zhuǎn)基因植物在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中誕生，隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，“基因污染”應(yīng)運(yùn)而生。下列有關(guān)“基因污染”的敘述，錯(cuò)誤的是()A.轉(zhuǎn)基因作物的外源基因可以通過花粉擴(kuò)散到它的近親作物上，從而污染生物基因庫B.雜草、害蟲從它的近親中獲得的抗性基因，可能會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.“基因污染”是一種不增殖不擴(kuò)散的污染，故不必過分擔(dān)心D.“基因污染”的危害在于引起了遺傳物質(zhì)的改變，難以立即消除解析：選C“基因污染”是一種可增殖、可擴(kuò)散的污染，C錯(cuò)誤。閱讀下列材料，回答11～12題。血友病是一種伴X染色體隱性遺傳病，其中A型血友病是由于FⅧ基因(主要在肝臟中表達(dá))發(fā)生基因突變導(dǎo)致凝血因子Ⅷ含量降低或功能異常，已發(fā)現(xiàn)FⅧ基因突變類型達(dá)3000多種。腺病毒載體(AAV)是A型血友病基因治療常用載體，為單鏈DNA。FⅧ基因的結(jié)構(gòu)域包括A1—A2—B—A3—C1—C2，改變A1結(jié)構(gòu)中堿基序列，使第309位的亮氨酸替換為絲氨酸，可增加凝血因子Ⅷ的分泌，利用AAV為載體將編輯后的FⅧ基因插入到A型血友病猴肝細(xì)胞基因組后，成功高表達(dá)出了凝血因子Ⅷ，從而達(dá)到基因治療的目的。11.下列對材料分析，正確的是()A.改變FⅧ基因中的A1結(jié)構(gòu)域?qū)儆诨蛲蛔傿.AAV堿基組成中嘌呤堿基數(shù)等于嘧啶堿基數(shù)C.血友病女性患者的祖母與孫女也都是血友病患者D.FⅧ基因突變類型達(dá)3000多種體現(xiàn)了基因突變的隨機(jī)性解析：選A改變FⅧ基因中的A1結(jié)構(gòu)域，使第309位的亮氨酸替換為絲氨酸，即替換了FⅧ基因的堿基對，屬于基因突變，A正確；AAV為單鏈DNA，堿基組成中嘌呤堿基數(shù)不一定等于嘧啶堿基數(shù)，B錯(cuò)誤；血友病是一種伴X染色體隱性遺傳病，血友病女性患者的祖母與孫女不一定是血友病患者，但至少是攜帶者，C錯(cuò)誤；FⅧ基因突變類型達(dá)3000多種體現(xiàn)了基因突變的多方向性，D錯(cuò)誤。12.下列對材料分析，錯(cuò)誤的是()A.選擇肝細(xì)胞特異性的啟動(dòng)子，可使FⅧ基因表達(dá)嚴(yán)格受限于肝細(xì)胞B.材料中得到高表達(dá)凝血因子Ⅷ的操作過程屬于蛋白質(zhì)工程C.質(zhì)粒是基因工程常用的一種載體，在真核生物細(xì)胞中也有分布D.將FⅧ基因插入到猴肝細(xì)胞基因組并成功表達(dá)屬于體外基因治療解析：選D選擇肝細(xì)胞特異性的啟動(dòng)子，可使FⅧ基因表達(dá)嚴(yán)格受限于肝細(xì)胞，A正確；由材料可知，根據(jù)人們的需要，通過基因工程手段改造已有的編碼蛋白質(zhì)的基因，得到高表達(dá)凝血因子Ⅷ的操作過程屬于蛋白質(zhì)工程，B正確；質(zhì)粒是基因工程常用的一種載體，在真核生物細(xì)胞(如酵母菌細(xì)胞)中也有分布，C正確；將FⅧ基因插入到猴肝細(xì)胞基因組并成功表達(dá)屬于體內(nèi)基因治療，D錯(cuò)誤。二、非選擇題13.地球上纖維素含量豐富，其酶解產(chǎn)物利用非常廣泛，但通常存在纖維素酶催化活性低下、持續(xù)催化能力較弱等問題，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，影響其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對纖維素酶進(jìn)行分子改造，可有效解決纖維素酶催化活性低下、持續(xù)催化能力較弱的問題。回答下列問題：(1)蛋白質(zhì)工程是通過____________________________________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。(2)酶解法降解實(shí)現(xiàn)了對纖維素的有效利用，其優(yōu)點(diǎn)是____________________________(答兩點(diǎn))。(3)纖維素酶的結(jié)合域(CBM)在纖維素的降解中扮演著重要角色，研究發(fā)現(xiàn)通過對CBM活性部位的2個(gè)色氨酸殘基進(jìn)行改造，會(huì)得到能持續(xù)催化水解纖維素的纖維素酶，請概述獲得該種纖維素酶的大致流程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)纖維素酶連接區(qū)的主要作用是柔性連接催化域和結(jié)合域，該連接區(qū)多數(shù)由脯氨酸、甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸等組成，極易被蛋白酶水解，但經(jīng)糖基化修飾后可以很好地防止蛋白酶的水解。推測原因可能是_____________________________________________________________________。為了深入研究纖維素酶連接區(qū)功能，盡可能地提高纖維素酶的活性，對連接區(qū)的改造研究主要體現(xiàn)在_____________________________________________________(答兩點(diǎn))等方面。(5)對纖維素酶的改造，還可以通過蛋白質(zhì)定向進(jìn)化手段實(shí)現(xiàn)，為了達(dá)到最終的結(jié)果，在研究中只需要人為地為蛋白質(zhì)制造進(jìn)化條件，就能夠使纖維素酶的基因發(fā)生改變。與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)工程相比，該方法具有的優(yōu)點(diǎn)是_____________________________________(答一點(diǎn))。解析：(1)分析題意可知，蛋白質(zhì)工程是通過設(shè)計(jì)和改造編碼蛋白質(zhì)的基因?qū)ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。(2)酶具有專一性，酶解法降解實(shí)現(xiàn)了對纖維素的有效利用，其優(yōu)點(diǎn)是將纖維素催化分解為其他有用的物質(zhì)，增加了經(jīng)濟(jì)效益，且酶催化過程無污染。(3)獲得該種纖維素酶是通過蛋白質(zhì)工程實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合蛋白質(zhì)工程的過程，獲得該種纖維素酶的大致流程見答案。(4)經(jīng)糖基化修飾后可以很好地防止蛋白酶的水解，原因可能是糖基化修飾后酶連接區(qū)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，而不易與蛋白酶結(jié)合；蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性是由氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)等決定的，對連接區(qū)的改造研究主要體現(xiàn)在氨基酸序列和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)等方面。(5)與傳統(tǒng)的