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

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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：A 2．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：C 3．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：C 4．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：B 5．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：C 6．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：A 7．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)最終推測出脫氧核苷酸序列的過程 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：D 8．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：A 9．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：C 10．科學(xué)家將β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β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β干擾素也不是天然β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：B 11．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mRNA C．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：C 12．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： 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。 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)④⑤?、佗冖? (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(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的1個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶Ⅱ的切點(diǎn)。 ①請(qǐng)畫出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后形成黏性末端的過程。 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(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)。 ①推測藍(lán)色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 ②藍(lán)色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ③藍(lán)色熒光蛋白基因的修飾(合成) ④表達(dá)出藍(lán)色熒光蛋白 解析：(1)中①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)。②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②①③④。 答案：(1)①(只寫出切割后形成的部分即可) ②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)②①③④