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1、蛋白質(zhì)工程的崛起
[基礎(chǔ)對點(diǎn)]
知識點(diǎn) 蛋白質(zhì)工程的崛起
1.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述中，錯誤的是( )
A．蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是改造基因
B．利用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的依據(jù)是現(xiàn)有基因的脫氧核苷酸序列
C．蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)是基因工程
D．蛋白質(zhì)工程遵循的原理包括中心法則
答案 B
解析 蛋白質(zhì)工程是根據(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(jì)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，最終得到特定的脫氧核苷酸序列，B錯誤。
2．科學(xué)家將β－干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)誘變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第17位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高β－干擾素的抗病毒活性，并且提高了儲存穩(wěn)定
2、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．細(xì)胞工程
答案 B
解析 基因工程是通過對基因的操作，將符合人們需要的目的基因?qū)脒m宜的生物體，使其高效表達(dá)，從中提取所需的基因控制合成的蛋白質(zhì)，或表現(xiàn)某種性狀，蛋白質(zhì)產(chǎn)品仍然為天然存在的蛋白質(zhì)；而蛋白質(zhì)工程卻是對控制蛋白質(zhì)合成的基因進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)對其編碼的蛋白質(zhì)的改造，所得到的已不是天然的蛋白質(zhì)。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β－干擾素也不是天然β－干擾素，而是經(jīng)過改造的，是人類所需的蛋白質(zhì)，因而整個過程利用的生物技術(shù)應(yīng)為蛋白質(zhì)工程，B正確。
3．下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的敘述，不正
3、確的是( )
A．蛋白質(zhì)工程需要用到限制酶和DNA連接酶
B．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)
C．T4溶菌酶中引入二硫鍵提高了它的熱穩(wěn)定性是蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的體現(xiàn)
D．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要
答案 B
解析 蛋白質(zhì)工程是對基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，然后進(jìn)行表達(dá)，故蛋白質(zhì)工程需要用到限制酶和DNA連接酶，A正確；通過蛋白質(zhì)工程，可產(chǎn)生自然界沒有的蛋白質(zhì)，B錯誤；T4溶菌酶中引入二硫鍵提高了它的熱穩(wěn)定性屬于對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，是蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的體現(xiàn)，C正確；蛋白質(zhì)工程能通過基因修飾或基因合成，定向?qū)ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造
4、，使之更加符合人類需要，D正確。
4．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，只是熱穩(wěn)定性較差，進(jìn)入人體后容易失效。現(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑，臨床治療消化不良，最佳方案是將此酶中的少數(shù)氨基酸替換，而不是直接改造這種酶，原因是( )
A．蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序千變?nèi)f化，操作難度大
B．改造基因易于操作且改造后能夠遺傳
C．蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜
D．缺乏改造蛋白質(zhì)所必需的工具酶
答案 B
解析 要獲得大量所需的蛋白質(zhì)，最好是讓細(xì)胞(或生物體)能不斷地合成產(chǎn)生該種所需蛋白質(zhì)。基因控制蛋白質(zhì)的合成，并能穩(wěn)定遺傳，所以要通過改造基因并讓其隨細(xì)胞(或生物體)遺傳
5、，B正確。
5．在設(shè)計(jì)合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)時，首先應(yīng)該設(shè)計(jì)( )
A．基因結(jié)構(gòu) B．mRNA結(jié)構(gòu)
C．氨基酸序列 D．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
答案 D
解析 合成自然界不存在的蛋白質(zhì)屬于蛋白質(zhì)工程，應(yīng)根據(jù)蛋白質(zhì)功能，從設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)入手，依次推測相
應(yīng)的氨基酸和核酸序列，然后通過基因修飾或基因合成，合成出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，D正確。
6．下列哪項(xiàng)不是蛋白質(zhì)工程的研究內(nèi)容( )
A．分析蛋白質(zhì)分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)
B．對蛋白質(zhì)進(jìn)行有目的地改造
C．分析氨基酸的化學(xué)組成
D．按照人的意愿將天然蛋白質(zhì)改造成新的蛋白質(zhì)
答案 C
解析 蛋白質(zhì)工程就是指根據(jù)蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與
6、生物功能之間的關(guān)系，按照人的意愿改造蛋白質(zhì)分子，合成自然界不存在的蛋白質(zhì)分子。為了改造某種蛋白質(zhì)分子，必須對其精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，但不包括對組成蛋白質(zhì)的氨基酸的化學(xué)組成進(jìn)行分析，C符合題意。
7．蛋白質(zhì)工程的研究，將對生命科學(xué)產(chǎn)生重大影響。下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，不正確的是( )
A．實(shí)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．基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)
C．蛋白質(zhì)工程是對蛋白質(zhì)分子的直接改造
D．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程
答案 C
解析 蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，是在基因水平上改造蛋白質(zhì)，C錯誤。
7、
8．蛋白質(zhì)工程在實(shí)施中遇到的最大的難題是( )
A．生產(chǎn)的蛋白質(zhì)無法應(yīng)用
B．發(fā)展前景太窄
C．對大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)不清楚
D．無法人工合成目的基因
答案 C
解析 多數(shù)蛋白質(zhì)具有復(fù)雜的高級結(jié)構(gòu)，即空間結(jié)構(gòu)，而很多蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是人們目前還不清楚的，所以蛋白質(zhì)工程仍需要經(jīng)歷艱辛的探索，C正確。
9．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法不正確的是( )
A．蛋白質(zhì)工程能將人抗體的某些區(qū)段替代鼠單克隆抗體的區(qū)段，降低鼠單克隆抗體的免疫原性
B．蛋白質(zhì)工程可對酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性等加以改變
C．理論上通過對關(guān)鍵氨基酸的置換與增刪是進(jìn)行蛋白質(zhì)工程的唯一方法
8、
D．蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要
答案 C
解析 蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界沒有的人—鼠抗體，減少過敏等異常免疫反應(yīng)的發(fā)生，A正確；蛋白質(zhì)工程能
通過改造基因?qū)ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，如改變酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性等，B正確；蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)，C錯誤；人類生產(chǎn)和生活中的需求，以及理論研究的需要，造成了蛋白質(zhì)工程的崛起，D正確。
10．在當(dāng)前醫(yī)學(xué)上，第二代生物技術(shù)藥物正逐漸取代第一代多肽蛋白質(zhì)類藥物作為治療劑，則第一代藥物與第二代重組藥物分別是( )
A．都與天然產(chǎn)物完全相同
B．都與天然產(chǎn)
9、物不相同
C．第一代藥物與天然產(chǎn)物相同，第二代藥物與天然產(chǎn)物不同
D．第一代藥物與天然產(chǎn)物不同，第二代藥物與天然產(chǎn)物相同
答案 C
解析 第一代藥物是基因工程的產(chǎn)物，與天然產(chǎn)物相同；第二代藥物是通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的，蛋白質(zhì)工程是延伸出來的第二代基因工程，它通過對天然蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造來實(shí)現(xiàn)對其編碼的蛋白質(zhì)的改造，它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋白質(zhì)，而是經(jīng)過改造的具有人類所需優(yōu)點(diǎn)的與天然產(chǎn)物不同的蛋白質(zhì)，C正確。
[能力提升]
11．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( )
①推測藍(lán)色熒光蛋白的氨基酸序
10、列和基因的核苷酸序列?、谒{(lán)色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)序列?、鬯{(lán)色熒光蛋白基因的合成?、鼙磉_(dá)出藍(lán)色熒光蛋白
A．①②③④ B．②①③④
C．②③①④ D．④②①③
答案 B
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)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)→表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，故正確順序應(yīng)該是②①③④。
12．基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是( )
A．基因工程需對基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對基因進(jìn)行操作
B．基因工程合成的是天然存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的可以不是天然存在的蛋白質(zhì)
C．基因工程是分子水平操作，蛋白
11、質(zhì)工程是細(xì)胞水平(或性狀水平)操作
D．蛋白質(zhì)工程完全不同于基因工程
答案 B
解析 基因工程需對基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程也是通過對基因進(jìn)行分子水平操作，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或合成新的蛋白質(zhì)，A錯誤；基因工程是將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀，但只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的可以不是天然存在的蛋白質(zhì)，B正確；基因工程和蛋白質(zhì)工程都是分子水平操作，C錯誤；基因工程是蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)，故蛋白質(zhì)工程又被稱為第二代基因工程，D錯誤。
13．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
12、程操作思路的過程是__________，代表中心法則內(nèi)容的是________。(填圖中序號)
(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：
①__________，②__________，③__________，
④__________，⑤__________。
(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。
答案 (1)④⑤?、佗?
(2)轉(zhuǎn)錄 翻譯 折疊 分子設(shè)計(jì) DNA合成
(3)獲
13、得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì) 基因修飾或基因合成
(4)相反
解析 (1)圖中④⑤過程代表蛋白質(zhì)工程操作思路；①②過程代表中心法則。
(2)圖中①為轉(zhuǎn)錄過程，②為翻譯過程，③表示折疊，④為分子設(shè)計(jì)，⑤表示DNA合成。
(3)蛋白質(zhì)工程指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，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)和生活的需要?？梢姡鞍踪|(zhì)工程的目的是獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)，通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)。
(4)蛋白質(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，因此中心法則與蛋白質(zhì)工
14、程的基本途徑相反。
14．鐮刀型細(xì)胞貧血癥是人類的一種單基因遺傳病，患者的血紅蛋白分子β－肽鏈第6位的谷氨酸被纈氨酸代替，導(dǎo)致功能異常?；卮鹣铝袉栴}：
(1)將正常的血紅蛋白基因?qū)牖颊叩墓撬柙煅杉?xì)胞中，可以合成正常的血紅蛋白，達(dá)到治療目的。此操作________(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質(zhì)工程，理由是該操作__________________________________________________。
(2)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和____________，進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因。
(
15、3)所獲得的基因表達(dá)時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括________________的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：__________________________________________________________________。
答案 (1)不屬于 沒有對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造(或沒有對基因進(jìn)行修飾)
(2)推測氨基酸序列
(3)DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))
DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)
解析 (1)該過程屬于基因治療，不屬于蛋白質(zhì)工程，原因是沒有對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造。
(2)蛋白質(zhì)工程基本途徑
16、為從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和推測其氨基酸序列，確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，獲得基因。
(3)中心法則內(nèi)容包括DNA和RNA的復(fù)制，以及轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯。
15．胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時間才能進(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。下圖表示用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)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)通過人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與___________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到
17、________________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？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________
答案 (1)新胰島素的預(yù)期功能
(2)載體 大腸桿菌等受體細(xì)胞
18、
(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。
解析 (1)蛋白質(zhì)工程是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(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)是新胰島素的預(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)胞中才能得以表達(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)，需對原有的胰島素進(jìn)行改造，根據(jù)新的胰島素中氨基酸序列推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后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)基本思路：根據(jù)其氨基酸序列推測出其基因的核苷酸序列，然后人工合成其基因。
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2020高中生物 專題1 基因工程 1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起課時精練（含解析）新人教版選修3
