高中生物人教版 (2019)選擇性必修3第4節(jié) 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用課時(shí)練習(xí)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

【合格考全員做】(學(xué)業(yè)水平一、二)
1．合成天然不存在的蛋白質(zhì)應(yīng)首先設(shè)計(jì)( )
A．基因結(jié)構(gòu)B．RNA結(jié)構(gòu)
C．氨基酸序列D．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
2．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，錯(cuò)誤的是( )
A．蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是改造基因
B．蛋白質(zhì)工程在設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)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
3．下列哪項(xiàng)不是蛋白質(zhì)工程的研究?jī)?nèi)容( )
A．分析蛋白質(zhì)分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)
B．對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行有目的的改造
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)
4．下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的說法正確的是( )
A．蛋白質(zhì)工程無需構(gòu)建基因表達(dá)載體
B．通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍是天然的蛋白質(zhì)
C．蛋白質(zhì)工程需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶
D．蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上改造蛋白質(zhì)
5．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，不正確的是( )
A．可以根據(jù)人類的需要，設(shè)計(jì)并制造出自然界不存在的全新蛋白質(zhì)
B．可以根據(jù)功能的需要替代蛋白質(zhì)中的某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)區(qū)域
C．可以通過基因工程間接地改造蛋白質(zhì)中特定的一個(gè)或幾個(gè)氨基酸
D．可以通過人工化學(xué)合成的方法直接對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸進(jìn)行改造
6．科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸含量，計(jì)劃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第104位的氨基酸由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的含量分別提高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
7．科研人員利用相關(guān)技術(shù)改變了胰島素B鏈的第9位氨基酸，從而避免了胰島素結(jié)合成無活性的二聚體形式。下列相關(guān)敘述中，不正確的是( )
A．胰島素的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，不宜口服使用
B．可通過測(cè)定DNA的序列確定突變是否成功
C．對(duì)胰島素結(jié)構(gòu)的改造屬于蛋白質(zhì)工程
D．該過程的操作對(duì)象是胰島素分子
8．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的敘述不正確的是 ( )
A．蛋白質(zhì)工程可以改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性
B．通過蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的活性
C．利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中得到人的胰島素
D．蛋白質(zhì)工程可以對(duì)胰島素進(jìn)行改造和修飾，合成速效型胰島素制劑
9．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
10．如圖所示為蛋白質(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)工程操作思路的是________________________________________________________________________，
代表中心法則內(nèi)容的是________________________________________________________________________。(填寫序號(hào))
(2)寫出圖中各序號(hào)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)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)________________進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。
(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。
【等級(jí)考選學(xué)做】(學(xué)業(yè)水平三、四)
11．蛛絲的強(qiáng)度和柔韌度得益于蛛絲蛋白的特殊布局，使它產(chǎn)生了一個(gè)由堅(jiān)硬的結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)構(gòu)成的混合區(qū)域。有人試圖通過破解蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)從而推測(cè)出其相應(yīng)的基因結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)對(duì)蠶絲蛋白的修改，從而讓蠶也吐出像蛛絲蛋白一樣堅(jiān)韌的絲。此過程運(yùn)用的技術(shù)及流程分別是( )
A．基因突變；DNA→RNA→蛋白質(zhì)
B．基因工程；RNA→RNA→蛋白質(zhì)
C．基因工程；DNA→RNA→蛋白質(zhì)
D．蛋白質(zhì)工程；蛋白質(zhì)→RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)
12．豬的胰島素用于降低人體血糖濃度效果不明顯，原因是豬胰島素分子中有一個(gè)氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素用于臨床治療糖尿病，用蛋白質(zhì)工程的蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的最佳方案是( )
A．對(duì)豬胰島素中不同于人的那個(gè)氨基酸進(jìn)行替換
B．將豬胰島素和人胰島素進(jìn)行拼接組成新的胰島素
C．將豬和人的胰島素混合在一起治療糖尿病
D．根據(jù)人的胰島素設(shè)計(jì)制造一種全新的胰島素
13．(多選)下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程及其應(yīng)用的說法，錯(cuò)誤的是( )
A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要
B．蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是通過改變氨基酸的結(jié)構(gòu)改變蛋白質(zhì)的功能
C．當(dāng)前限制蛋白質(zhì)工程發(fā)展的關(guān)鍵因素是基因工程技術(shù)還不成熟
D．蛋白質(zhì)工程技術(shù)中的操作對(duì)象是蛋白質(zhì)或控制蛋白質(zhì)合成的基因
14．(多選)蛋白質(zhì)工程是指根據(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)、生產(chǎn)的過程。下面是蛋白質(zhì)工程的基本途徑，據(jù)圖分析下列敘述正確的是( )
Aeq \(――→,\s\up7(設(shè)計(jì)))Beq \(――→,\s\up7(推測(cè)))C―→D―→生產(chǎn)相應(yīng)蛋白
A．過程A所需原料是脫氧核苷酸，過程B所需原料是氨基酸
B．參與C過程的細(xì)胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等
C．D過程主要依據(jù)每種氨基酸都有其對(duì)應(yīng)的密碼子
D．通過蛋白質(zhì)工程可以獲得人類需要的蛋白質(zhì)
15．2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予在“基因靶向”技術(shù)方面作出突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家?！盎虬邢颉奔夹g(shù)指的是應(yīng)用DNA同源重組原理，通過一定的載體，用設(shè)計(jì)好的目的基因替代靶基因，從而達(dá)到使靶基因功能喪失的目的。借助這一技術(shù)，科學(xué)家可以用小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使其體內(nèi)的某項(xiàng)特定基因喪失功能，以幫助人們找到治療疾病的有效方法。下面是該實(shí)驗(yàn)的基本過程，請(qǐng)回答有關(guān)問題。
(1)獲取目的基因。
①目的基因是靶基因的同源片段。經(jīng)過修飾使靶基因的功能改變或喪失，就可獲得目的基因。如果要獲得活性降低了的X酶蛋白的目的基因，可以采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，請(qǐng)簡(jiǎn)述其過程。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②為了提高實(shí)驗(yàn)成功率，需要通過PCR技術(shù)獲得目的基因的大量拷貝。與體內(nèi)DNA復(fù)制相比，PCR反應(yīng)體系需加入哪兩種特別的物質(zhì)？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體。質(zhì)粒是具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA，它所具有的一至多個(gè)________位點(diǎn)，使目的基因插入其中成為可能，因此常被選作載體。
(3)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞，從中篩選出成功發(fā)生了同源重組的胚胎干細(xì)胞，然后培育出小鼠。
(4)通過檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出蛋白質(zhì)產(chǎn)品，可以確定該小鼠體內(nèi)是否成功發(fā)生了基因的同源重組。請(qǐng)簡(jiǎn)述這種檢測(cè)方法。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【素養(yǎng)養(yǎng)成練】
16．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(zhǎng)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？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
課后分層檢測(cè)案15 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用
1．解析：合成天然不存在的蛋白質(zhì)屬于蛋白質(zhì)工程。實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提是了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，首先要從設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)入手，然后再根據(jù)基因工程的方法通過基因修飾或基因合成，合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的改造。
答案：D
2．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)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，合成出特定的脫氧核苷酸序列。
答案：B
3．解析：蛋白質(zhì)工程就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)和生物活性之間的關(guān)系，按照人的意愿改造蛋白質(zhì)分子，形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(duì)其精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，但不包括對(duì)組成蛋白質(zhì)的氨基酸的化學(xué)組成的分析。
答案：C
4．解析：蛋白質(zhì)工程的基本流程：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，找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。這是蛋白質(zhì)工程特有的途徑，接下來是按照基因工程的一般步驟進(jìn)行。因此，基因工程技術(shù)利用的工具(限制酶、DNA連接酶、載體)以及操作流程也適用于蛋白質(zhì)工程技術(shù)中，A錯(cuò)誤，C正確；蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)是改造后的蛋白質(zhì)或者是新的蛋白質(zhì)，B錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程的操作對(duì)象是基因，屬于分子水平，D錯(cuò)誤。
答案：C
5．解析：蛋白質(zhì)工程是在原有蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)人們的需求對(duì)蛋白質(zhì)分子作出的定向的改造，可以設(shè)計(jì)并制造出自然界不存在的全新蛋白質(zhì)，A正確；蛋白質(zhì)工程可以根據(jù)功能的需要替代蛋白質(zhì)中的某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)區(qū)域，B正確；可以通過基因工程有目的地改造蛋白質(zhì)中特定的一個(gè)或幾個(gè)氨基酸，以獲得人類所需要的目的蛋白質(zhì)，C正確；蛋白質(zhì)工程屬于第二代基因工程，不能通過人工化學(xué)合成的方法直接對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸進(jìn)行改造，D錯(cuò)誤。
答案：D
6．解析：蛋白質(zhì)工程的目的是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，從而使蛋白質(zhì)功能可以滿足人們的需求；蛋白質(zhì)行使功能與其高級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)又非常復(fù)雜，所以直接對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造非常困難，而蛋白質(zhì)是由基因控制合成的，對(duì)基因進(jìn)行操作卻容易得多；另外，通過改造基因而改造蛋白質(zhì)可以遺傳，而對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使成功也不能遺傳。
答案：C
7．解析：胰島素的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，只能注射，不宜口服使用，A正確；可通過測(cè)定DNA的序列確定突變是否成功，B正確；對(duì)胰島素結(jié)構(gòu)的改造屬于蛋白質(zhì)工程，C正確；蛋白質(zhì)工程從屬于基因工程，蛋白質(zhì)工程的操作對(duì)象是基因，D錯(cuò)誤。
答案：D
8．解析：蛋白質(zhì)工程是依據(jù)人們?cè)O(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)來改造基因，進(jìn)而控制合成新的蛋白質(zhì)或改變自然界中的蛋白質(zhì)，而在大腸桿菌中生產(chǎn)人胰島素利用基因工程技術(shù)便可達(dá)到。
答案：C
9．解析：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
10．解析：解答本題的關(guān)鍵是理解蛋白質(zhì)工程的原理，尤其要注意以下兩個(gè)方面：①蛋白質(zhì)工程的直接操作對(duì)象是基因；②蛋白質(zhì)工程的設(shè)計(jì)思路是中心法則的逆推。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)④⑤ ①②③
(2)轉(zhuǎn)錄翻譯折疊分子設(shè)計(jì) DNA合成
(3)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
(4)相反
11．解析：根據(jù)題干信息“通過破解蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)從而推測(cè)出其相應(yīng)的基因結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)對(duì)蠶絲蛋白的修改，從而讓蠶也吐出像蛛絲蛋白一樣堅(jiān)韌的絲”可知，該工程運(yùn)用的技術(shù)是蛋白質(zhì)工程，操作的流程是蛋白質(zhì)→RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)。D正確。
答案：D
12．解析：由于豬胰島素分子中只有一個(gè)氨基酸與人胰島素不同，所以蛋白質(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，但分子設(shè)計(jì)和胰島素的生產(chǎn)方面都存在很多困難，所以不是最佳方案。
答案：A
13．解析：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，使之更加符合人類需要，A正確；蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是通過改變基因的結(jié)構(gòu)達(dá)到改變蛋白質(zhì)功能的目的，B錯(cuò)誤；當(dāng)前限制蛋白質(zhì)工程發(fā)展的關(guān)鍵因素是對(duì)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)了解不夠，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程技術(shù)中的操作對(duì)象是控制蛋白質(zhì)合成的基因，D錯(cuò)誤。
答案：BCD
14．解析：識(shí)圖分析可知，過程A是預(yù)期蛋白質(zhì)的功能，過程B是設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，因此A、B過程均不需要原料，A錯(cuò)誤；圖中C過程只是推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列，因此不需要核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等參與，B錯(cuò)誤；D過程是推測(cè)相應(yīng)基因中脫氧核苷酸序列，然后改造或合成目的基因，根據(jù)氨基酸與mRNA中密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系，先推測(cè)出mRNA中的堿基序列，再根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則推測(cè)出相應(yīng)基因中的核苷酸序列，C正確；蛋白質(zhì)工程的目的就是通過對(duì)基因的改造或者合成新的基因，從而獲得人類需要的蛋白質(zhì)，D正確。
答案：CD
15．解析：基因工程遵循中心法則，中心法則告訴我們遺傳信息的流動(dòng)方向如圖所示：
基因工程基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。而蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸和發(fā)展，其原理基本上是中心法則的逆推：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→找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)。
答案：(1)①X酶蛋白的功能分析→X酶蛋白的三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)→X酶多肽的氨基酸序列設(shè)計(jì)→X酶基因的改造 ②兩種引物、耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶) (2)限制酶切割 (4)提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交
16．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

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