2024-2025學年新教材高中生物第3章基因工程第4節(jié)蛋白質工程的原理和應用課后提能集訓新人教版選擇性必修3

PAGEPAGE1第3章第4節(jié)[基礎達標]題組一蛋白質工程的概念1．蛋白質工程崛起的緣由是()A．自然蛋白質使生物適應環(huán)境B．自然蛋白質均為自然界應存在的種類C．自然蛋白質不能夠完全滿意人類生產(chǎn)生活的須要D．自然蛋白質的結構和種類是長期自然選擇的結果【答案】C【解析】蛋白質工程崛起的緣由：基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質，而自然蛋白質不能夠完全滿意人類生產(chǎn)生活的須要，C正確。2．蛋白質工程與基因工程相比，其突出的特點是()A．蛋白質工程原則上能生產(chǎn)出任何蛋白質B．蛋白質工程能夠對現(xiàn)有的蛋白質進行改造，或者制造一種新的蛋白質C．蛋白質工程可以不通過轉錄和翻譯實現(xiàn)D．蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延長出的第三代基因工程【答案】B【解析】蛋白質工程不能生產(chǎn)沒弄清高級結構的蛋白質，A錯誤；蛋白質工程的突出特點是對原有的蛋白質加以改造或制造出自然界中沒有的蛋白質，B正確；蛋白質工程也要通過轉錄和翻譯生產(chǎn)蛋白質，C錯誤；蛋白質工程是在基因工程的基礎上延長出的其次代基因工程，D錯誤。3．下列關于蛋白質工程的敘述，錯誤的是()A．通過蛋白質工程可以變更蛋白質的活性B．蛋白質工程可以改造酶的結構從而提高酶的熱穩(wěn)定性C．利用蛋白質工程可以在大腸桿菌細胞中得到人的胰島素D．蛋白質工程是在基因工程基礎上延長出來的其次代基因工程【答案】C【解析】通過蛋白質工程可以變更蛋白質的結構，進而變更蛋白質的活性，A正確；絕大多數(shù)酶是蛋白質，蛋白質工程可以改造化學本質為蛋白質的酶的結構，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胞中得到人的胰島素，C錯誤；蛋白質工程是在基因工程基礎上延長出來的其次代基因工程，D正確。題組二蛋白質工程的原理4．下列關于蛋白質工程的設計思路不正確的是()A．從蛋白質的功能推想蛋白質應有的結構B．從蛋白質的結構推想氨基酸的排列依次C．從氨基酸的排列依次推想脫氧核苷酸的排列依次D．蛋白質工程完全不遵循中心法則【答案】D【解析】蛋白質工程的基本途徑是從預期的蛋白質功能動身→設計預期的蛋白質結構→推想應有的氨基酸序列→找到并變更相對應的脫氧核苷酸序列→獲得所須要的蛋白質。由適合需求的新基因表達出具有特定結構和功能的蛋白質的過程遵循中心法則，也在蛋白質工程的流程之內。綜上所述，D錯誤，A、B、C正確。5．下圖是蛋白質工程的示意圖，有關敘述錯誤的是()A．實施蛋白質工程的前提條件是了解蛋白質結構和功能的關系B．目前蛋白質工程最大的困難是E過程，即設計預期的蛋白質結構C．G過程的完成依靠于基因修飾或基因合成D．蛋白質工程流程的依次是A、B、C、D、E、F、G【答案】D【解析】實施蛋白質工程的前提條件是了解蛋白質結構和功能的關系，A正確；目前蛋白質工程最大的困難是E過程，即設計預期的蛋白質結構，B正確；G過程的完成依靠于基因修飾或基因合成，C正確；蛋白質工程流程的依次是E、F、G、A、B、C、D，D錯誤。6．蛋白質工程中對蛋白質分子的設計，主要包括()①進行少數(shù)氨基酸的替換②對不同來源的蛋白質的拼接③從預期蛋白質的功能動身去推想氨基酸排列依次④干脆變更蛋白質的空間結構A．①② B．①②③C．②③④ D．①②④【答案】B【解析】蛋白質工程中對蛋白質分子的設計主要包括：制造出自然界中不存在的全新蛋白質；在蛋白質分子中替代一個肽段或一個特定的結構域；改造蛋白質分子中的幾個氨基酸殘基。由于蛋白質分子通常都較大，而干脆變更蛋白質的空間結構不易于操作，因此蛋白質工程是在基因的水平上進行操作的，故①②③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()A．能產(chǎn)生干擾素的酵母菌是基因工程創(chuàng)建的新物種B．干擾素是由淋巴細胞產(chǎn)生的，所以只有淋巴細胞中才有干擾素基因C．該過程所運用的生物學原理是基因重組D．若要獲得更耐儲存的干擾素，可利用蛋白質工程來干脆改造蛋白質【答案】C【解析】能產(chǎn)生干擾素的酵母菌是基因工程創(chuàng)建的新品種而不是新物種，A錯誤；全部細胞都有干擾素基因，只有淋巴細胞中干擾素基因才表達，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，可利用蛋白質工程來改造干擾素基因，D錯誤。題組三蛋白質工程的應用8．添加在洗衣粉中的某種酶在低溫下活性較低，影響了洗衣粉的洗滌效果。若要用生物工程的方法變更此酶的特性，首先考慮的是()A．基因工程 B．蛋白質工程C．誘變 D．細胞工程【答案】B【解析】可通過蛋白質工程實現(xiàn)對蛋白質改造的目的。9．下列不屬于蛋白質工程成果的是()A．改造酶的結構，提高酶的熱穩(wěn)定性B．生產(chǎn)出鼠—人嵌合抗體C．將t－PA分子中的天冬酰胺替換為谷氨酰胺D．將人的胰島素基因整合到大腸桿菌體內生產(chǎn)胰島素【答案】D【解析】絕大多數(shù)酶是蛋白質，A正確；抗體化學本質是蛋白質，B正確；替換氨基酸是對蛋白質的改造，C正確；將人的胰島素基因整合到大腸桿菌體內生產(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構和功能很相像，只是熱穩(wěn)定性較差，進入人體后簡潔失效?，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．削減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．重新設計與創(chuàng)建一種全新的蛋白酶D．替換此酶中的少數(shù)氨基酸，改善其功能【答案】D【解析】削減此酶的含量會減弱療效，且剩余的酶仍舊簡潔失效，A錯誤；蛋白質之間不能進行簡潔的拼接，B錯誤；只需將此酶進行改造以滿意需求即可，不需重新設計與創(chuàng)建一種全新的蛋白酶，C錯誤；要提高該酶的熱穩(wěn)定性，可以采納蛋白質工程技術替換此酶中的少數(shù)氨基酸，改善其功能，D正確。[實力提升]11．科研小組利用蛋白質工程將某細胞中的一種轉運蛋白X進行改造，并使改造后的轉運蛋白X基因在細胞中正常表達。下列說法不正確的是()A．蛋白質工程可能會構建出一種全新的基因B．該過程須要限制性內切核酸酶和DNA連接酶的作用C．經(jīng)改造后的蛋白質不須要再進行功能鑒定D．經(jīng)改造后的基因的表達過程也遵循中心法則【答案】C【解析】蛋白質工程可構建出一種全新的基因，A正確；蛋白質工程最終須要基因工程來實現(xiàn)，基因表達載體構建須要限制酶和DNA連接酶，B正確；經(jīng)改造后的蛋白質仍須要再進行功能鑒定，C錯誤；經(jīng)改造后的基因的表達過程遵循中心法則，D正確。12．從某高等動物漿細胞(L)中提取全部的mRNA，并以此為模板合成相應的DNA單鏈(L－cDNA)，提取來自同一個體的胰島B細胞(P)的全部mRNA(P－mRNA)。下列敘述正確的是()A．P－mRNA與L－cDNA進行分子雜交時，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分子的某種特定核苷酸序列，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mRNAD．漿細胞不能分泌胰島素是因為缺乏編碼胰島素的相關基因【答案】C【解析】由于基因選擇表達不同，胰島B細胞中提取的P－mRNA與L－cDNA不能全部發(fā)生互補，A錯誤；限制性內切核酸酶具有專一性，能識別DNA分子的某種特定核苷酸序列并切斷特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，B錯誤；漿細胞和胰島B細胞中合成呼吸酶的基因都表達，故能與L－cDNA互補的P－mRNA中含有編碼呼吸酶的mRNA，C正確；漿細胞不能合成胰島素，是因為與胰島素合成相關的基因在漿細胞中不表達，D錯誤。13．干擾素是動物體內合成的一種蛋白質，臨床上可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當困難。假如將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可在－70℃條件下保存半年。(1)蛋白質的合成是受基因限制的，因此獲得能夠限制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關鍵，依據(jù)蛋白質工程原理，設計試驗流程，讓動物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”。蛋白質工程的基本途徑是________________→設計預期蛋白質的結構→推想應有的氨基酸序列→______________________________________→獲得所須要的蛋白質。(2)基因工程和蛋白質工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)____________________的蛋白質，不肯定符合______________的須要；而蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系為基礎，通過__________________，對____________進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿意人類的生產(chǎn)和生活須要。(3)蛋白質工程實施的難度很大，緣由是蛋白質具有非常困難的______________結構?！敬鸢浮?1)從預期的蛋白質功能動身找到并變更相對應的脫氧核苷酸序列(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(3)高級【解析】(1)蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能動身→設計預期蛋白質的結構→推想應有的氨基酸序列→找到并變更相對應的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所須要的蛋白質。(2)基因工程和蛋白質工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質，不肯定符合人類生產(chǎn)和生活的須要；而蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系為基礎，通過基因的修飾或合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿意人類的生產(chǎn)和生活須要。(3)由于蛋白質具有非常困難的高級結構，所以蛋白質工程實施的難度很大。14．綠色熒光蛋白(GFP)能在藍光或紫外光的激發(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在細胞內部的移動狀況，幫助推斷蛋白質的功能。下圖為我國首例綠色熒光蛋白(GFP)轉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形成重組質粒，須要限制酶切取目的基因、切割質粒。限制酶Ⅰ的識別序列和切點是－eq\o(GG,\s\up6(↓))ATCC－，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是eq\o(－G,\s\up6(↓))ATC－。在質粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側各有1個酶Ⅱ的切點。①請畫出質粒被限制酶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_________________________________________。(2)過程③將重組質粒導入豬胎兒成纖維細胞時，采納最多也最有效的方法是______________________。(3)假如將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達的基因一起構建到載體上，GFP基因可以作為基因表達載體上的標記基因，其作用是_________________________。獲得的轉基因克隆豬，可以解決的醫(yī)學難題是______________________。(4)目前科學家們通過蛋白質工程制造出了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等，采納蛋白質工程技術制造出藍色熒光蛋白過程的正確依次是____________(填序號)。①推想藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列②藍色熒光蛋白的功能分析和結構設計③藍色熒光蛋白基因的修飾(合成)④表達出藍色熒光蛋白【答案】(1)①eq\a\vs4\al(—\o(GG,\s\up11(↓))ATCC—,—CCTA\o(GG,\s\do4(↑))—)eq\o(→,\s\up7(用限制酶Ⅰ切割))eq\a\vs4\al(—G,—CCTAG)＋eq\a\vs4\al(GATCC—,

G—) ②可以連接由兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互補的)(2)顯微注射法(3)鑒定受體細胞中是否含有目的基因供體器