
一、選擇題
1.合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)應(yīng)首先設(shè)計(jì)( )
A.基因的結(jié)構(gòu) B.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
C.氨基酸序列 D.mRNA的結(jié)構(gòu)
解析:選B 合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)應(yīng)該采用蛋白質(zhì)工程,而蛋白質(zhì)工程的基本途徑為從預(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)。因此,合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)應(yīng)首先設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
2.下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的說法,正確的是( )
A.必須從預(yù)期蛋白質(zhì)的功能出發(fā)
B.在分子水平上直接改造蛋白質(zhì)
C.可以不涉及轉(zhuǎn)錄和翻譯過程
D.不需要借助基因工程的相關(guān)技術(shù)
解析:選A 由蛋白質(zhì)工程的基本途徑可知,蛋白質(zhì)工程必須從預(yù)期蛋白質(zhì)的功能出發(fā),A正確;蛋白質(zhì)工程是在分子水平上通過直接改造基因?qū)崿F(xiàn)的,B錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)工程涉及轉(zhuǎn)錄和翻譯過程,C錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出的第二代基因工程,需要借助基因工程的相關(guān)技術(shù),D錯(cuò)誤。
3.豬的胰島素用于人體時(shí)降血糖效果不明顯,原因是豬胰島素分子中有一個(gè)氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素適于治療人類糖尿病,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)豬胰島素進(jìn)行一個(gè)氨基酸的替換
B.將豬和人的胰島素進(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)制造一種新的胰島素
解析:選A 依據(jù)題中信息可知,蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的最佳方案應(yīng)為對(duì)豬胰島素進(jìn)行一個(gè)氨基酸的替換使之變成人胰島素。
4.蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸,下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述,正確的是( )
A.蛋白質(zhì)工程無(wú)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)的性狀不遺傳給子代
C.蛋白質(zhì)工程需要限制酶和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)的
解析:選C 蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程,也需構(gòu)建基因表達(dá)載體,此過程離不開限制酶和DNA連接酶;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,或制造出一種新的蛋白質(zhì),改造后的蛋白質(zhì)的性狀可遺傳給子代;蛋白質(zhì)工程是在DNA分子水平上改造蛋白質(zhì)的。
5.中華鱘是地球上最古老的脊椎動(dòng)物,被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質(zhì)工程改造中華鱘體內(nèi)的某些蛋白質(zhì),使其更加適應(yīng)現(xiàn)在的水域環(huán)境。以下說法錯(cuò)誤的是( )
A.該工程可以定向改變蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)
B.該工程中改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的
C.改造后的中華鱘和現(xiàn)有中華鱘仍是同一物種
D.改造后的中華鱘的后代不具有改造的蛋白質(zhì)
解析:選D 蛋白質(zhì)工程可以定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu),A正確;改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的,B正確;改造后的中華鱘具有新的性狀,但其和現(xiàn)有中華鱘仍是同一物種,C正確;蛋白質(zhì)工程改造的是基因,可以遺傳給子代,因此改造后的中華鱘的后代也具有改造的蛋白質(zhì),D錯(cuò)誤。
6.T4溶菌酶在高溫時(shí)易失去活性。研究人員對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造,使T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔摪腚装彼崤c第97位的半胱氨酸之間形成一個(gè)二硫鍵,提高了酶的耐熱性。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.T4溶菌酶耐熱性提高的原因是組成該酶的氨基酸種類和數(shù)量發(fā)生了改變
B.T4溶菌酶的改造屬于蛋白質(zhì)工程,自然界中的酶都可通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行改造
C.蛋白質(zhì)工程與中心法則的流程方向一致,即DNA→mRNA→蛋白質(zhì)
D.若高溫等使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,則蛋白質(zhì)的功能也會(huì)受到影響
解析:選D 根據(jù)題意可知,T4溶菌酶耐熱性提高的原因是組成該酶的氨基酸種類發(fā)生了改變,但數(shù)量沒有改變,A錯(cuò)誤;T4溶菌酶的改造屬于蛋白質(zhì)工程,自然界中的酶不一定都能通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行改造,如化學(xué)本質(zhì)是RNA的酶,B錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)工程與中心法則的流程方向不同,C錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)決定功能,若高溫等使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,則蛋白質(zhì)的功能也會(huì)受到影響,D正確。
7.基因疫苗是將編碼外源性抗原的基因插入到質(zhì)粒上,然后將質(zhì)粒直接導(dǎo)入人或動(dòng)物體內(nèi),讓其在宿主細(xì)胞中表達(dá)抗原蛋白,誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。下列說法正確的是( )
①疫苗經(jīng)注射進(jìn)入人體后,可被人體的漿細(xì)胞識(shí)別 ②注射疫苗后,人體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng),并產(chǎn)生相應(yīng)記憶細(xì)胞 ③基因疫苗能表達(dá)蛋白質(zhì)等抗原結(jié)構(gòu),從而引起機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng) ④利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)疫苗就是基因疫苗
A.①③ B.②④
C.②③ D.③④
解析:選C 漿細(xì)胞不能識(shí)別抗原,①錯(cuò)誤;注射疫苗后,人體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng),并產(chǎn)生相應(yīng)記憶細(xì)胞,②正確;基因疫苗能表達(dá)蛋白質(zhì)等抗原結(jié)構(gòu),從而引起機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng),③正確;基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段,利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)疫苗不是基因疫苗,④錯(cuò)誤。故選C。
8.關(guān)于蛋白質(zhì)工程及應(yīng)用的說法,正確的是( )
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)來(lái)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
解析:選A 蛋白質(zhì)工程能按照人們的意愿定向改造蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu),使之更加符合人類需要,A正確;蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是通過改變基因來(lái)改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能,B錯(cuò)誤;當(dāng)前限制蛋白質(zhì)工程發(fā)展的關(guān)鍵因素是人們對(duì)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)了解較少,C錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)工程技術(shù)中的操作對(duì)象是基因,D錯(cuò)誤。
9.如圖是科學(xué)家對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造,生產(chǎn)出效果更好的鼠人嵌合抗體的過程。下列說法正確的是( )
A.生產(chǎn)鼠-人嵌合抗體的過程屬于基因工程
B.對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造的難點(diǎn)是設(shè)計(jì)嵌合抗體的空間結(jié)構(gòu)
C.對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造,是通過基因定點(diǎn)誘變技術(shù)改造基因?qū)崿F(xiàn)的
D.鼠人嵌合抗體的使用對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生任何不良反應(yīng)
解析:選B 生產(chǎn)鼠-人嵌合抗體的過程屬于蛋白質(zhì)工程,A錯(cuò)誤;對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造的難點(diǎn)是設(shè)計(jì)嵌合抗體的空間結(jié)構(gòu),B正確;對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造,首先要根據(jù)預(yù)期嵌合抗體功能(或蛋白質(zhì)功能),設(shè)計(jì)嵌合抗體結(jié)構(gòu),然后通過基因拼接,將鼠源抗體基因改造成鼠人嵌合抗體基因,最后導(dǎo)入鼠淋巴細(xì)胞中表達(dá),而不是通過基因定點(diǎn)誘變技術(shù)改造基因?qū)崿F(xiàn),C錯(cuò)誤;從免疫的角度考慮,對(duì)人體來(lái)說鼠源抗體為抗原,若利用人的抗體與之嵌合,則排斥作用會(huì)減輕,對(duì)人體的副作用會(huì)減少,而不是不會(huì)產(chǎn)生任何不良反應(yīng),D錯(cuò)誤。
10.下列關(guān)于基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較,錯(cuò)誤的是( )
A.基因工程需對(duì)基因進(jìn)行操作,蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)行操作
B.基因工程合成的是天然的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)工程合成的不一定是天然存在的蛋白質(zhì)
C.基因工程和蛋白質(zhì)工程都需要分子水平操作
D.基因工程是蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ),蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸
解析:選A 基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分子水平操作,蛋白質(zhì)工程是通過修改基因或創(chuàng)造合成新基因來(lái)改變生物的遺傳和表達(dá)性狀,合成新的蛋白質(zhì),A錯(cuò)誤?;蚬こ淌菍⒁环N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)工程是通過修改基因或合成新基因來(lái)改變生物的遺傳物質(zhì),可以合成新的蛋白質(zhì),B正確?;蚬こ毯偷鞍踪|(zhì)工程都需要在分子水平上操作,C正確。蛋白質(zhì)工程從屬于基因工程,是第二代基因工程,D正確。
二、非選擇題
11.水蛭是我國(guó)的傳統(tǒng)中藥材,主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu),提高其抗凝血活性?;卮鹣铝袉栴}:
(1)蛋白質(zhì)工程流程如圖所示,物質(zhì)a是________,物質(zhì)b是________。在生產(chǎn)過程中,物質(zhì)b可能不同,合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同,原因是__________________。
(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸,基因工程中獲取目的基因的常用方法有______________________、____________________和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是______________________________________________________________。
(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后,分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性,結(jié)果如圖所示。推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的________(填“種類”或“含量”)有關(guān),導(dǎo)致其活性不同的原因是_________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異,簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路:______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)據(jù)題圖分析可知,物質(zhì)a是氨基酸序列多肽鏈,物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中,物質(zhì)b可能不同,合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同,原因是密碼子的簡(jiǎn)并性,即一種氨基酸可能有幾種密碼子。(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸,基因工程中獲取目的基因的常用方法有從基因文庫(kù)中獲取目的基因、通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是DNA雙鏈復(fù)制。(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后,據(jù)圖可知,水解產(chǎn)物中的肽含量隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)均上升,且差別不大;而抗凝血活性有差異,經(jīng)酶甲處理后,隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng),抗凝血活性先上升后相對(duì)穩(wěn)定,經(jīng)酶乙處理后,隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng),抗凝血活性先上升后下降,且酶甲處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性最終高于經(jīng)酶乙處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性,差異明顯,據(jù)此推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關(guān),導(dǎo)致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解時(shí)間和酶的種類不同,導(dǎo)致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程度破壞。(4)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路見答案。
答案:(1)氨基酸序列多肽鏈 mRNA 密碼子的簡(jiǎn)并性 (2)從基因文庫(kù)中獲取目的基因 通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成 DNA雙鏈復(fù)制 (3)種類 提取的水蛭蛋白的酶解時(shí)間和處理的酶的種類不同,導(dǎo)致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程度破壞 (4)取3支試管,分別加入等量的蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素;用酒精消毒,用注射器取同一只動(dòng)物(如家兔)的血液,立即將等量的血液加入1、2、3號(hào)三支試管中,靜置相同時(shí)間,統(tǒng)計(jì)三支試管中血液凝固情況
[教師備選題]
1.蛋白質(zhì)工程是利用基因工程的方法對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,下列各項(xiàng)措施中,錯(cuò)誤的是( )
A.根據(jù)氨基酸的性質(zhì)和特點(diǎn),設(shè)計(jì)并制造出自然界不存在的全新蛋白質(zhì)
B.在蛋白質(zhì)分子中替代某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)區(qū)域
C.通過基因工程中定點(diǎn)誘變技術(shù),有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某些活性部位的一個(gè)或幾個(gè)氨基酸,以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能
D.利用化學(xué)合成的方法對(duì)蛋白質(zhì)分子的某一氨基酸進(jìn)行修飾,以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能
解析:選D 蛋白質(zhì)工程能根據(jù)氨基酸的性質(zhì)和特點(diǎn),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)工程能實(shí)現(xiàn)在蛋白質(zhì)分子中替代某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)區(qū)域,B正確;蛋白質(zhì)工程利用基因工程的手段,按照人類自身的需要,通過定點(diǎn)誘變技術(shù),有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某些活性部位的一個(gè)或幾個(gè)氨基酸,以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能,C正確;蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)基因直接進(jìn)行操作,不是直接修飾氨基酸,D錯(cuò)誤。
2.(2020·宿遷期末)下面是蛋白質(zhì)工程的基本途徑,據(jù)圖分析,下列敘述錯(cuò)誤的是( )
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)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等
C.若使d改造或合成的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用,必須在基因的兩端添加調(diào)控序列
D.通過蛋白質(zhì)工程可以獲得自然界不存在的蛋白質(zhì)
解析:選A a為轉(zhuǎn)錄,是合成mRNA的過程,原料是核糖核苷酸,A錯(cuò)誤;c為多肽鏈的加工與折疊,參與c過程的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等,B正確;若使d改造或合成的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用,必須在基因的兩端添加調(diào)控序列,如啟動(dòng)子和終止子,C正確;通過蛋白質(zhì)工程可以獲得自然界不存在的蛋白質(zhì),D正確。
3.已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P),該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,由305個(gè)氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性?;卮鹣铝袉栴}:
(1)從上述資料可知,若要改變蛋白質(zhì)的功能,可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的__________________進(jìn)行改造。
(2)以P基因序列為基礎(chǔ),獲得P1基因的途徑有改造________基因或合成________基因。所獲得的基因表達(dá)時(shí)是遵循中心法則的,中心法則的全部?jī)?nèi)容包括____________的復(fù)制,以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng),即:____________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)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______________________和________________,進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列,據(jù)此獲得基因,再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì),之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)行鑒定。
解析:(1)從題干分析可知,將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后,該蛋白質(zhì)的功能發(fā)生了改變。此過程是通過對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序進(jìn)行改造,改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),從而改變了蛋白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中,目的基因可以P基因序列為基礎(chǔ),對(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾,也可以通過人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內(nèi)容如圖所示:
由圖可知,中心法則的全部?jī)?nèi)容包括:DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制,DNA通過轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA,最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì);在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病毒),在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV),這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能→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→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì),經(jīng)過該過程得到的蛋白質(zhì),需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定,以保證其發(fā)揮正常作用。
答案:(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(合理即可) (2)P P1 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) (3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 推測(cè)氨基酸序列 功能
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