2020-2021学年高中生物-专题1-基因工程-4-蛋白质工程的崛起课时达标训练新人教版选修3.doc

2020-2021学年高中生物 专题1 基因工程 4 蛋白质工程的崛起课时达标训练新人教版选修3

2020-2021学年高中生物 专题1 基因工程 4 蛋白质工程的崛起课时达标训练新人教版选修3

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蛋白质工程的崛起
1.(2018·北京高二检测)科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的第9位氨基酸,从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述中,不正确的是 (　　)
A.该过程的操作对象是胰岛素分子
B.可通过测定DNA序列确定突变是否成功
C.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程
D.胰岛素的本质是蛋白质,不宜口服使用
【解析】选A。蛋白质工程从属于基因工程,蛋白质工程的操作对象是基因,A错误;可通过测定DNA的序列确定突变是否成功,B正确;对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程,C正确;胰岛素的本质是蛋白质,只能注射,不宜口服使用,D正确。
2.下列有关蛋白质工程的叙述,不正确的是 (　　)
A.收集大量的蛋白质分子结构的信息,以便分析结构与功能之间的关系
B.可以预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能
C.根据特定的生物功能,设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构
D.根据人们的需要,直接对氨基酸的分子结构进行重新设计
【解析】选D。 蛋白质工程是按照以下思路进行的:确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基序列→创造出自然界不存在的蛋白质,因此A、B、C项正确;蛋白质工程是通过对基因的改造来实现对蛋白质的改造,而不是直接对氨基酸的分子结构进行重新设计,D项错误。
【补偿训练】
下列围绕蛋白质工程的叙述中错误的是 (　　)
A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构,使之更加符合人类的需要
B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改变分子的结构
C.蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在的新型蛋白质分子
D.蛋白质工程的操作起点是从预期蛋白质功能出发,设计出相应的基因,并借助基因工程实现
【解题指南】解答本题的关键在于理解蛋白质工程的操作是通过对基因的改造实现对蛋白质的改造。
【解析】选B。蛋白质工程操作是从预期蛋白质功能出发,设计出相应的目的基因,通过基因工程来实现,它可以定向地改造蛋白质的分子结构,使生产出的蛋白质更符合人类的需要,但这些蛋白质与天然蛋白质不同,可以是自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子,因此A、C、D三项正确。B项中蛋白质工程是对基因进行操作,而不是对蛋白质直接进行操作,故错误。
3.凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶,不需要的步骤是 (　　)
A.蛋白质的结构设计
B.蛋白质的功能分析
C.凝乳酶基因的定向改造
D.将定向改造的凝乳酶导入受体细胞
【解析】选D。蛋白质的结构设计、功能分析属于蛋白质工程的步骤,A、B正确;蛋白质工程通过改造基因来实现对蛋白质的改造,C正确;将定向改造的凝乳酶基因导入受体细胞,而不是将定向改造的凝乳酶导入受体细胞,D错误。
【补偿训练】
猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗糖尿病,用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是 (　　)
A.对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C.将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病
D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素
【解析】选A。由于猪胰岛素分子中只有一个氨基酸与人胰岛素不同,所以蛋白质工程中蛋白质的分子设计只需替换这一个不同的氨基酸即可。虽然根据人胰岛素分子的结构设计一种全新的胰岛素也可以用于临床治疗,但分子设计和胰岛素的生产方面都存在很多困难,所以不是最佳方案。
4.研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质,使其更加适应现在的水域环境。以下说法错误的是 (　　)
A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构
B.改造蛋白质是通过改造基因结构来实现的
C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种
D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质
【解析】选D。蛋白质工程可以定向改变蛋白质分子的结构,A正确;改造蛋白质是通过改造基因结构来实现的,B正确;改造后的中华鲟具有新的性状,但其和现有中华鲟仍是同一物种,C正确;蛋白质工程改造的是基因,可以遗传给子代,因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质,D错误。
【补偿训练】
蛋白质工程是新崛起的一项生物工程,又称第二代基因工程。下图为蛋白质工程流程示意图,图中A、B在遗传学上依次表示 (　　)

A.转录和翻译　　　　　　 B.翻译和转录
C.复制和转录 D.传递和表达
【解析】选A。在蛋白质工程流程示意图中,A表示以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程,即转录;B表示以mRNA为模板合成多肽链的过程,即翻译。
5.下列不属于蛋白质工程成果的是 (　　)
A.改造酶的结构,提高酶的热稳定性
B.生产出鼠—人嵌合抗体
C.将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸
D.将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素
【解析】选D。将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素属于基因工程的成果。
6.下列关于蛋白质工程和基因工程的比较,不合理的是 (　　)
A.基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造,从而制造一种新的蛋白质
B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成
C.当得到可以在-70 ℃条件下保存半年的干扰素后,在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下,干扰素可以大量自我合成
D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的
【解析】选C。基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造,从而制造一种新的蛋白质;蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成,这样产生的改变才能遗传下去;蛋白质不是遗传物质,不可能自我合成;由于基因工程和蛋白质工程都是对基因进行操作,因此,基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的。
【补偿训练】
蛋白质工程与基因工程相比,其突出特点是 (　　)
A.基因工程原则上能生产任何蛋白质
B.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质
C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现
D.蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第三代基因工程
【解析】选B。蛋白质工程通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需求,是延伸出来的第二代基因工程。
7.材料1:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。
材料2:枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性,但因极易被氧化而失效。1985年,美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后,虽然其水解活性有所下降,但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂,可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。
(1)根据材料1回答:
①材料中叙述的过程属于______________工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对______________进行改造,或制造一种______________的技术。 
②在该实例中,T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的______________序列发生了改变。 
(2)根据材料2回答:
①改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是_________________________________。  
②改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比,至少有__________个碱基对发生变化。  
③利用生物技术改造的枯草杆菌蛋白酶,提高了蛋白质的__________性,埃斯特尔所做的工作,是对已知蛋白质进行________________,从而创造出了自然界中没有的蛋白质。 
【解析】(1)①材料1中叙述的过程属于蛋白质工程范畴,该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过对基因修饰或基因合成,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质的技术。②在该实例中,T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变。
(2)①对材料2中蛋白酶进行改造的技术是蛋白质工程技术。②基因中3个碱基对决定蛋白质中1个氨基酸,但是任意1个碱基对发生改变,所对应密码子就可能发生改变,从而导致氨基酸发生改变。③根据题干中的信息,对枯草杆菌蛋白酶的改造是通过改变蛋白质中个别氨基酸,提高了抗氧化性,即稳定性。由于氨基酸发生了改变,新形成的蛋白质就是一种不同于原来蛋白质的新蛋白质。
答案:(1)①蛋白质　现有蛋白质　新的蛋白质　②氨基酸
(2)①蛋白质工程　②1　③稳定　少数氨基酸的替换