新教材高中生物第3章基因工程第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用課后提能集訓(xùn)新人教版選擇性必修3

第3章第4節(jié)

______________課后超能集訓(xùn)____________________

［基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)］

題組一蛋白質(zhì)工程的概念

1.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由是］）

A.天然蛋白質(zhì)使生物適應(yīng)環(huán)境

B.天然蛋白質(zhì)均為自然界應(yīng)存在的種類

C.天然蛋白質(zhì)不能夠完全滿足人類生產(chǎn)生活的需要

D.天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和種類是長期自然選擇的結(jié)果

【答案】C

【解析】蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而天然蛋

白質(zhì)不能夠完全滿足人類生產(chǎn)生活的需要，C正確。

2.蛋白質(zhì)工程與基因工程相比，其突出的特點是（）

A.蛋白質(zhì)工程原則上能生產(chǎn)出任何蛋白質(zhì)

B.蛋白質(zhì)工程能夠?qū)ΜF(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或者制造一種新的蛋白質(zhì)

C.蛋白質(zhì)工程可以不通過轉(zhuǎn)錄和翻譯實現(xiàn)

D.蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出的第三代基因工程

【答案】B

【解析】蛋白質(zhì)工程不能生產(chǎn)沒弄清高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，A錯誤；蛋白質(zhì)工程的突出特

點是對原有的蛋白質(zhì)加以改造或制造出自然界中沒有的蛋白質(zhì)，B正確；蛋白質(zhì)工程也要通

過轉(zhuǎn)錄和翻譯生產(chǎn)蛋白質(zhì)，C錯誤；蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出的第二代基因

工程，D錯誤。

3.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，錯誤的足（）

A.通過蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的活性

B.蛋白質(zhì)工程可以改造酶的結(jié)構(gòu)從而提高酶的熱穩(wěn)定性

C.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

D.蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程

【答案】C

【解析】通過蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)的活性，A正確；絕

大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程可以改造化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)的酶的結(jié)構(gòu)，從而提高酶的熱穩(wěn)

定性，B正確；利用基因工程可以在真菌細(xì)胞中得到人的胰島素，C錯誤；蛋白質(zhì)工程是在基

因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程，D正確。

題組二蛋白質(zhì)工程的原理

4.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的設(shè)計思路不正確的是（）

A.從蛋白質(zhì)的功能推測蛋白質(zhì)應(yīng)有的結(jié)構(gòu)

B.從蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸的排列順序

C.從氨基酸的排列順序推測脫氧核甘酸的排列順序

D.蛋白質(zhì)工程完全不遵循中心法則

【答案】D

【解析】蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一

推測應(yīng)有的氨基酸序列f找到并改變相對應(yīng)的脫氧核甘酸序列f獲得所需要的蛋白質(zhì)。由適

合需求的新基因表達(dá)出具有特定結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)的過程遵循中心法則，也在蛋白質(zhì)工程

的流程之內(nèi).綜上所述，D錯誤，A、B、C正確。

5.下圖是蛋白質(zhì)工程的示意圖，有關(guān)敘述錯誤的是（）

7TWI*-----做?列卜F—一一卜EI的期砥

Ml0~HinRxTI----^結(jié)構(gòu)―「布加加"

A.實施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系

B.目前蛋白質(zhì)工程最大的困難是E過程，即設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

C.G過程的完成依賴于基因修飾或基因合成

D.蛋白質(zhì)工程流程的順序是A、B、C、D、E、F、G

【答案】D

【解析】實施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，A正確；目前蛋

白質(zhì)工程最大的困難是E過程，即設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，B正確；G過程的完成依賴于基因

修飾或基因合成，C正確；蛋白質(zhì)工程流程的順序是E、F、G、A、B、C、D,D錯誤。

6.蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子的設(shè)計，主要包括（）

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.??B.

C.D.

【答案】B

【解析】蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子的設(shè)計主要包括：制造出自然界中不存在的全新蛋

白質(zhì)；在蛋白質(zhì)分子中替代一個肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)域；改造蛋白質(zhì)分子中的幾個氨基酸

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進(jìn)行操作的，故①@③正確

④錯誤，B正確。

7.某生物制品公司用下圖所示的方法生產(chǎn)干擾素。下列說法正確的是（）

?X

（^\細(xì)曲質(zhì)，尊

楙匕印胞卜猶泰基因因的質(zhì)粒

酵母菌

A.能產(chǎn)生干擾素的酵母菌是基因工程創(chuàng)造的新物種

B.干擾素是由淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的，所以只有淋巴細(xì)胞中才有干擾素基因

C.該過程所運用的生物學(xué)原理是基因重組

D.若要獲得更耐儲存的干擾素，可利用蛋白質(zhì)工程來直接改造蛋白質(zhì)

【答案】C

【解析】能產(chǎn)生干擾素的酵母菌是基因工程創(chuàng)造的新品種而不是新物種，A錯誤；所有

細(xì)胞都有干擾素基因，只有淋巴細(xì)胞中干擾素基因才表達(dá)，B錯誤；基因工程的原理就是基

因重組，C正確；若要獲得更耐儲存的干擾素，可利用蛋白質(zhì)工程來改造干擾素基因，D錯誤。

題組三蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

8.添加在洗衣粉中的某種睡在低溫下活性較低，影響了洗衣粉的洗滌效果。若要用生物

工程的方法改變此酶的特性，首先考慮的是（）

A.基因工程B.蛋白質(zhì)工程

C.誘變D.細(xì)胞工程

【答案】B

【解析】可通過蛋白質(zhì)工程實現(xiàn)對蛋白質(zhì)改造的目的。

9.下列不屬于蛋白質(zhì)工程成果的是（）

A.改造睡的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性

B.生產(chǎn)出鼠一人嵌合抗體

C.將t—PA分子中的天冬酰接替換為谷氨酰胺

D.將人的胰島素基因整合到大腸桿菌體內(nèi)生產(chǎn)胰島素

【答案】D

【解析】絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，A正確：抗體化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，B正確：替換氨基酸是

對蛋白質(zhì)的改造，C正確；將人的胰島素基因整合到大腸桿菌體內(nèi)生產(chǎn)胰島素是基因工程，D

錯誤。

10.某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶結(jié)構(gòu)和功能很相似，只是熱穩(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，用于臨床治療消化不良，最佳

方案是（）

A.減少此酶在片劑中的含量

B.將此酶與人蛋白酶拼接，形成新的蛋白酶

C.重新設(shè)計與創(chuàng)造一種全新的蛋白酹

D.替換此酶中的少數(shù)員基酸，改善其功能

【答案】D

【解析】減少此酶的含量會減弱療效，且剩余的酶仍然容易失效，A錯誤；蛋白質(zhì)之間

不能進(jìn)行簡單的拼接，B錯誤；只需將此酶進(jìn)行改造以滿足需求即可，不需重新設(shè)計與創(chuàng)造

一種全新的蛋白酶，C錯誤；要提高該酶的熱穩(wěn)定性，可以采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)替換此酶中

的少數(shù)氨基酸，改善其功能，D正確。

［能力提升］

11.科研小組利用蛋白質(zhì)工程將某細(xì)胞中的一種轉(zhuǎn)運蛋白X進(jìn)行改造，并使改造后的轉(zhuǎn)

運蛋白X基因在細(xì)胞中正常表達(dá)。下列說法不正確的是()

A.蛋白質(zhì)工程可能會構(gòu)建出一種全新的基因

B.該過程需要限制性內(nèi)切核酸陶和DNA連接酹的作用

C.經(jīng)改造后的蛋白質(zhì)不需要再進(jìn)行功能鑒定

D.經(jīng)改造后的基因的表達(dá)過程也遵循中心法則

【答案】C

【解析】蛋白質(zhì)工程可構(gòu)建出一種全新的基因，A正確；蛋白質(zhì)工程最終需要基因工程

來實現(xiàn)，基因表達(dá)載體構(gòu)建需要限制酶和DNA連接酶，B正確；經(jīng)改造后的蛋白質(zhì)仍需要再

進(jìn)行功能鑒定，C錯誤；經(jīng)改造后的基因的表達(dá)過程遵循中心法則，D正確。

12.從某高等動物漿細(xì)胞(L)中提取全部的mRNA,并以此為模板合成相應(yīng)的DNA單鏈(L

-cDNA),提取來自同一個體的胰島B細(xì)胞(P)的全部mRNA(P-mRNA)o下列敘述正確的是

()

A.P-mRNA與L-cDNA進(jìn)行分子雜交時，全部片段都能發(fā)生堿基互補配對

B.限制酶能特異性識別RNA分子的某種特定核甘酸序列，破壞磷酸二酯鍵

C.能與L-cDNA互補的P-mRNA中含有編碼呼吸酶的mRNA

D.漿細(xì)胞不能分泌胰島素是因為缺乏編碼胰島素的相關(guān)基因

【答案】C

【解析】由于基因選擇表達(dá)不同，胰島B細(xì)胞中提取的P-mRNA與L-cDNA不能全部發(fā)

生互補，A錯誤；限制性內(nèi)切核酸酶具有專一性，能識別DNA分子的某種特定核甘酸序列并

切斷特定部位的兩個脫氧核甘酸之間的磷酸二酯鍵，B錯誤；漿細(xì)胞和胰島B細(xì)胞中合成呼

吸酶的基因都表達(dá)，故能與L-cDNA互補的P-mRNA中含有編碼呼吸酶的mRNA,C正確；漿

細(xì)胞不能合成胰島素，是因為與胰島素合成相關(guān)的基因在漿細(xì)胞中不表達(dá)，D錯誤。

13.干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，臨床上可以用于治療病毒感染和癌癥，但體

外保存相當(dāng)困難。如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可在一70C條件下保存半

年。

(1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因

是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計實驗流程，讓動物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”。蛋

白質(zhì)工程的基本途徑是-設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一推測應(yīng)有的氨基酸序列

一f獲得所需要的蛋白質(zhì)C

(2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)

的蛋白質(zhì)，不一定符合的需要；而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及

其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過,對____________進(jìn)行改造，或制造

一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。

(3)蛋白質(zhì)工程實施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

【答案】(1)從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)找到并改變相對應(yīng)的脫氧核昔酸序列(基因)或合

成新的基因

(2)自然界已存在人類生產(chǎn)和生活基因的改造或合成現(xiàn)有蛋白質(zhì)

(3)高級

【解析】(1)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)一設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

一推測應(yīng)有的氨基酸序列f找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苜酸序列(基因)或合成新的基因一獲

得所需要的蛋白質(zhì)。(2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已

存在的蛋白質(zhì)，不一定符合人類生產(chǎn)和生活的需要；而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)

律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過基因的修飾或合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造

一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。(3)由于蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的高級結(jié)構(gòu),

所以蛋白質(zhì)工程實施的難度很大。

14.綠色熒光蛋白(GFP)能在藍(lán)光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光，這樣借助GFP發(fā)出的熒光

就可以追蹤蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部的移動情況，幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。下圖為我國首例綠色熒

光蛋白(GFP)轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示意圖，據(jù)圖回答：

(1)圖中通過過程①②形成重組質(zhì)粒，需要限制酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制酶I的

識別序列和切點是一G,GATCC-,限制酶II的識別序列和切點是「GATC-o在質(zhì)粒上有酶I

的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶H的切點。

①請畫出質(zhì)粒被限制酷I切割后形成黏性末端的過程。(只寫出切割后形成的部分即可)

②在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？

,理由是o

⑵過程③將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬胎兒成纖維細(xì)胞時，采用最多也最有效的方法是

⑶如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達(dá)的基因一起構(gòu)建到載體上，GFP基因可以

作為基因表達(dá)載體上的標(biāo)記基因，其作用是