2017-2018學(xué)年高中生物 專題1 基因工程 1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起優(yōu)化練習(xí) 新人教版選修3.doc

1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起課時(shí)作業(yè)一、選擇題1下列不屬于蛋白質(zhì)工程崛起理由的是()A自然界已有的蛋白質(zhì)能滿足特定物種生存的需要B轉(zhuǎn)基因生物表達(dá)出的新型蛋白質(zhì)是其他物種早已存在的C自然界現(xiàn)有蛋白質(zhì)的功能與特點(diǎn)不一定能滿足人類的需要D現(xiàn)有蛋白質(zhì)的特點(diǎn)可能限制了其自身的大量合成解析：蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的，其崛起的主要緣由是：基因工程只能生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)雖然能滿足特定物種生存的需要，卻不一定能滿足人類的某種特殊需要，所以需要對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造。A項(xiàng)敘述與改造蛋白質(zhì)的緣由無關(guān)，真正的緣由還是現(xiàn)有的蛋白質(zhì)不一定能滿足人類的需要。D項(xiàng)是對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)不能滿足人類某項(xiàng)需求的特點(diǎn)的描述。答案：A2蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是()A通過對(duì)基因進(jìn)行誘變，產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)B通過基因重組，合成生物體本來沒有的蛋白質(zhì)C根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，改造或制造蛋白質(zhì)D生產(chǎn)大量的蛋白質(zhì)解析：蛋白質(zhì)工程是指為了滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要，以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律和生物功能為基礎(chǔ)，通過對(duì)基因修飾或合成新的基因，對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。答案：C3當(dāng)前醫(yī)學(xué)上，蛋白質(zhì)工程藥物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白質(zhì)類治療劑，則基因工程藥物與蛋白質(zhì)工程藥物的區(qū)別是()A都與天然產(chǎn)物完全相同B都與天然產(chǎn)物不相同C基因工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同，蛋白質(zhì)工程藥物與天然產(chǎn)物不相同D基因工程藥物與天然產(chǎn)物不相同，蛋白質(zhì)工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同解析：基因工程合成的是自然界已存在的蛋白質(zhì)，與相應(yīng)天然產(chǎn)物完全相同。蛋白質(zhì)工程可以合成自然界不存在的蛋白質(zhì)，與天然產(chǎn)物不相同。答案：C4下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程和基因工程的說法正確的是()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蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上直接改造蛋白質(zhì)的解析：蛋白質(zhì)工程是根據(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)的改造是通過改造基因而實(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)。答案：B5蛋白質(zhì)工程在實(shí)施中最大的難題是()A生產(chǎn)的蛋白質(zhì)無法應(yīng)用B發(fā)展前景太窄C對(duì)于大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)不清楚D無法人工合成目的基因解析：蛋白質(zhì)發(fā)揮功能依賴于其高級(jí)結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還很不夠，這是蛋白質(zhì)工程在實(shí)施中的最大難題。答案：C6蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是()A改造基因結(jié)構(gòu) B改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)C改變肽鏈結(jié)構(gòu) D改變氨基酸結(jié)構(gòu)解析：蛋白質(zhì)工程是通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，其實(shí)質(zhì)就是改造基因結(jié)構(gòu)。答案：A7下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的敘述中，錯(cuò)誤的是()A收集大量的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的信息，以便分析結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系B蛋白質(zhì)工程的原理是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)最終推測(cè)出脫氧核苷酸序列的過程CT4溶菌酶中引入二硫鍵提高了它的熱穩(wěn)定性是蛋白質(zhì)工程的體現(xiàn)D蛋白質(zhì)工程只能改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)而不能制造新的蛋白質(zhì)解析：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性決定蛋白質(zhì)功能的多樣性，在實(shí)施蛋白質(zhì)工程的準(zhǔn)備階段，只有收集到大量的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，才能從其中尋求到某一結(jié)構(gòu)跟預(yù)期的蛋白質(zhì)功能之間的關(guān)系，從而據(jù)其構(gòu)建出某一段氨基酸序列，此氨基酸序列成為構(gòu)建脫氧核苷酸序列(即基因)的依據(jù)，A、B項(xiàng)正確。T4溶菌酶是蛋白質(zhì)，對(duì)其改造屬于蛋白質(zhì)工程，C項(xiàng)正確。在蛋白質(zhì)工程中，基因修飾后可以表達(dá)出改造的蛋白質(zhì)，基因合成后可以制造出新的蛋白質(zhì)。答案：D8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：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)包括一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，一級(jí)結(jié)構(gòu)是指組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序，蛋白質(zhì)的功能是由一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)共同決定的，特別是空間結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的功能關(guān)系更密切。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)，此類問題一般是對(duì)蛋白質(zhì)中的個(gè)別氨基酸進(jìn)行替換。答案：A9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C更換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：玉米中賴氨酸的含量比較低，原因是賴氨酸合成過程中的兩個(gè)關(guān)鍵酶天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，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)抑制這兩個(gè)酶的活性。通過更換控制合成這兩種酶基因的個(gè)別堿基，可大大提高玉米葉片和種子中的游離賴氨酸的含量。答案：C10科學(xué)家將干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)入大腸桿菌中表達(dá)，使干擾素第十七位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高了干擾素的抗病活性，并且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為()A基因工程 B蛋白質(zhì)工程C基因突變 D組織培養(yǎng)解析：題目中的操作中涉及的基因顯然不再是原來的基因，其合成的干擾素也不是天然干擾素，而是經(jīng)過改造的、具有人類所需優(yōu)點(diǎn)的蛋白質(zhì)，因而整個(gè)過程利用的生物技術(shù)應(yīng)為蛋白質(zhì)工程。答案：B11科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸含量，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含量分別提高5倍和2倍，下列對(duì)蛋白質(zhì)的改造，操作正確的是()A直接通過分子水平改造蛋白質(zhì)B直接改造相應(yīng)的mRNAC對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行操作D重新合成新的基因解析：蛋白質(zhì)工程的直接操作對(duì)象是基因。答案：C12豬的胰島素用于人體降低血糖濃度的效果不明顯，原因是豬的胰島素分子中有一個(gè)氨基酸與人的不同。為了使豬的胰島素用于臨床治療人的糖尿病，用蛋白質(zhì)工程對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)的最佳方案是()A對(duì)豬的胰島素進(jìn)行一個(gè)不同氨基酸的替換B將豬的胰島素和人的胰島素進(jìn)行拼接，組成新的胰島素C將豬的胰島素和人的胰島素混合在一起治療人的糖尿病D根據(jù)人的胰島素設(shè)計(jì)制造一種新的胰島素解析：由于豬的胰島素分子中只有一個(gè)氨基酸與人的胰島素不同，所以可通過蛋白質(zhì)工程中蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)，只需替換這一個(gè)不同的氨基酸即可。雖然根據(jù)人胰島素分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一種全新的胰島素也可以用于臨床治療，但在分子設(shè)計(jì)和胰島素的生產(chǎn)方面都存在著很多困難，所以不是最佳方案。答案：A二、非選擇題13下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，請(qǐng)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_。(填寫數(shù)字)(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(shí)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是_的。解析：天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進(jìn)行的，而蛋白質(zhì)工程的基本途徑與之相反，即從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。答案：(1)(2)轉(zhuǎn)錄翻譯折疊分子設(shè)計(jì)DNA合成(3)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)基因修飾或基因合成(4)相反14胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時(shí)間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。下面是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過程，請(qǐng)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)通過人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與_結(jié)合后轉(zhuǎn)移到_中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。(3)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_、_和發(fā)酵工程。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？_。解析：(1)蛋白質(zhì)工程的目的是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是胰島素的預(yù)期功能，即速效胰島素。(2)合成的目的基因應(yīng)與載體形成重組DNA分子后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能表達(dá)。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自然界原本不存在的蛋白質(zhì)，需對(duì)原有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造。根據(jù)新的胰島素中氨基酸序列推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，人工合成新的胰島素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通過基因工程來生產(chǎn)基因產(chǎn)物，并且在生產(chǎn)過程中要借助工程菌，所以還需要進(jìn)行發(fā)酵，因此該過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。(4)由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因，其基本設(shè)計(jì)思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中氨基酸的序列，推測(cè)出基因中的脫氧核苷酸序列。然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。答案：(1)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能(2)載體大腸桿菌等受體細(xì)胞(3)蛋白質(zhì)工程 基因工程(4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因。15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)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部的移動(dòng)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。限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有酶的1個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)。請(qǐng)畫出質(zhì)粒被限制酶切割后形成黏性末端的過程。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)過程將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬胎兒成纖維細(xì)胞時(shí)，采用最多也最有效的方法是_。(3)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 _。獲得的轉(zhuǎn)基因克隆豬，可以解決的醫(yī)學(xué)難題是_。(4)目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍(lán)色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等，采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍(lán)色熒光蛋白過程的正確順序是：_(用序號(hào)表示)。推測(cè)藍(lán)色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列藍(lán)色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)藍(lán)色熒光蛋白基因的修飾(合成)表達(dá)出藍(lán)色熒光蛋白解析：(1)中問相對(duì)比較簡單，書寫要關(guān)注DNA序列與限制酶識(shí)別序列的區(qū)別，不要遺漏了酶和黏性末端的正確表達(dá)。問中由于兩種限制酶切割形成的黏性末端是相同的，可以互補(bǔ)配對(duì)，因此可用DNA連接酶進(jìn)行相互“縫合”。(2)基因工程中目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的方法是顯微注射法。(3)基因表達(dá)載體上標(biāo)記基因的作用是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因；獲得轉(zhuǎn)基因豬，可以解決醫(yī)學(xué)上供體器官不足和免疫排斥問題。(4)蛋白質(zhì)工程正確的操作過程是。答案：(1)(只寫出切割后形成的部分即可)可以連接因?yàn)橛蓛煞N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(bǔ)的)(2)顯微注射法(3)鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因供體器官不足和免疫排斥(4)