[基礎對點]
1．下列關于蛋白質(zhì)工程的敘述中，錯誤的是( )
A．蛋白質(zhì)工程需要改造或合成基因
B．利用蛋白質(zhì)工程設計蛋白質(zhì)結構的依據(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)的結構進行分子設計，然后根據(jù)設計的蛋白質(zhì)結構，最終得到特定的脫氧核苷酸序列，B錯誤。
2．纖維素酶廣泛應用于醫(yī)藥、食品發(fā)酵、造紙、廢水處理等領域。研究人員利用蛋白質(zhì)工程將細菌纖維素酶的第137、179、194位相應氨基酸替換為賴氨酸后，纖維素酶熱穩(wěn)定性得到了提高。下列有關該技術的說法，錯誤的是( )
A．經(jīng)改造后的纖維素酶熱穩(wěn)定性提高這一性狀可遺傳
B．對纖維素酶的改造是通過直接改造mRNA實現(xiàn)的
C．改造纖維素酶也需要構建基因表達載體
D．改造后的纖維素酶和原纖維素酶不是同一種酶
答案 B
解析 蛋白質(zhì)工程是對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行表達，改造后的蛋白質(zhì)的性狀能遺傳給子代，A正確；對纖維素酶的改造需要以基因工程為基礎，是通過改造基因或合成新基因來實現(xiàn)的，B錯誤；蛋白質(zhì)工程是對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行表達，需構建基因表達載體，C正確；對纖維素酶的改造是通過直接改造纖維素酶的基因?qū)崿F(xiàn)的，改造后的纖維素酶和原纖維素酶不是同一種酶，D正確。
3．下圖表示蛋白質(zhì)工程的操作過程，相關說法不正確的是( )
A．a(chǎn)、b過程分別是轉(zhuǎn)錄、翻譯
B．蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結構的了解是非常關鍵的工作
C．蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術的一項全新的生物工程技術
D．蛋白質(zhì)工程中可能構建出一種全新的基因
答案 C
解析 a過程是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的轉(zhuǎn)錄過程，b過程是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的多肽鏈的翻譯過程，A正確；蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需求，因此蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結構的了解是非常關鍵的工作，B正確；蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程，C錯誤；蛋白質(zhì)工程中，可能根據(jù)已經(jīng)明確的蛋白質(zhì)的結構構建出一種全新的基因，D正確。
4．下列有關蛋白質(zhì)工程的敘述，不正確的是( )
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)分子的結構，使之更加符合人類需要
答案 B
解析 蛋白質(zhì)工程是對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行表達，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)進行改造，是蛋白質(zhì)工程應用的體現(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)分子的結構進行改造，使之更加符合人類需要，D正確。
5．科學家為提高玉米中賴氨酸的含量，計劃將天冬氨酸激酶第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位的天冬氨酸變成異亮氨酸，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。此操作過程是( )
A．直接改造上述兩種蛋白質(zhì)的空間結構
B．直接改造上述兩種酶相應的mRNA
C．直接改造上述兩種酶相應的基因
D．重新合成新的基因
答案 C
6．在設計合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)時，首先應該設計( )
A．基因結構B．mRNA結構
C．氨基酸序列D．蛋白質(zhì)結構
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，應根據(jù)蛋白質(zhì)功能，從設計蛋白質(zhì)結構入手，依次推測相應的氨基酸和脫氧核苷酸序列，然后通過基因修飾或基因合成，獲得相應的蛋白質(zhì)，D正確。
7．下列有關基因工程與蛋白質(zhì)工程的說法正確的是( )
A．基因工程需對基因進行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對基因進行操作
B．基因工程合成的是天然存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程可以合成新的蛋白質(zhì)
C．基因工程是分子水平操作，蛋白質(zhì)工程是細胞水平(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行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程也是通過對基因進行分子水平操作，實現(xiàn)對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造或合成新的蛋白質(zhì)；基因工程和蛋白質(zhì)工程都是分子水平操作；基因工程是蛋白質(zhì)工程的基礎，故蛋白質(zhì)工程又被稱為第二代基因工程。
8．科研人員利用相關技術改變了胰島素B鏈的第9位氨基酸，從而避免了胰島素結合成無活性的二聚體形式。下列相關敘述中，錯誤的是( )
A．該過程的操作對象是胰島素分子
B．可通過測定DNA序列確定改造是否成功
C．對胰島素結構的改造屬于蛋白質(zhì)工程
D．胰島素的本質(zhì)是蛋白質(zhì)不宜口服使用
答案 A
解析 蛋白質(zhì)工程的操作對象是基因，A錯誤；胰島素的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，只能注射，不宜口服使用，D正確。
9．目前科學家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等，采用蛋白質(zhì)工程技術制造出藍色熒光蛋白過程的正確順序是( )
①推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 ②藍色熒光蛋白的功能分析和結構設計序列 ③藍色熒光蛋白基因的合成 ④表達出藍色熒光蛋白
A．①②③④B．②①③④
C．②③①④D．④②①③
答案 B
解析 蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設計預期的蛋白質(zhì)結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→表達出相應的蛋白質(zhì)，故正確順序應該是②①③④。
10．枯草桿菌蛋白酶能催化蛋白質(zhì)水解為氨基酸，在有機溶劑中也能催化多肽的合成。這些堿性蛋白酶具有重要的應用價值，被廣泛應用于洗滌劑、制革及絲綢工業(yè)。1987年福什特通過將枯草桿菌蛋白酶分子表面的Asp(99)和Glu(156)改成Lys，而導致了活性中心His(64)質(zhì)子pKa從7下降到6，使酶在pH＝6時的活力提高10倍。下列說法正確的是( )
A．完成氨基酸的替換需要通過改造基因?qū)崿F(xiàn)
B．該成果體現(xiàn)了蛋白質(zhì)工程在培育新物種方面具有獨特的優(yōu)勢
C．經(jīng)蛋白質(zhì)工程改造后的枯草桿菌蛋白酶活性提高這一性狀不可遺傳
D．蛋白質(zhì)工程最終要達到的目的是獲取編碼蛋白質(zhì)的基因序列信息
答案 A
[能力提升]
11．科學家通過利用PCR定點突變技術改造Rubisc酶基因，提高了光合作用過程中Rubisc酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合速率。下列敘述不正確的是( )
A．PCR定點突變技術使Rubisc酶基因發(fā)生定向突變
B．PCR技術擴增目的基因的過程中必須添加兩種引物
C．PCR擴增過程需要加入解旋酶和耐高溫的DNA聚合酶
D．PCR定點突變技術屬于蛋白質(zhì)工程的范疇
答案 C
解析 PCR擴增過程不需要加入解旋酶，其是通過高溫變性使DNA雙鏈解開，C錯誤。
12．新冠病毒是一種RNA病毒，極易產(chǎn)生變異，其表面刺突蛋白(S蛋白)的受體結合域(RBD)可與人體細胞表面的ACE2受體相互作用而感染細胞?？茖W家設計了一種自然界中不存在的蛋白質(zhì)LCB1，可與S蛋白的RBD緊密結合，以干擾新冠病毒的感染。下列有關說法錯誤的是( )
A．LCB1可以依據(jù)S蛋白的RBD進行設計
B．LCB1可能與ACE2受體的某些區(qū)域結構類似
C．LCB1可以通過細胞中原有的基因表達產(chǎn)生
D．易感人群即使注射疫苗也仍然具有被感染的可能
答案 C
解析 由題干信息分析可知，人工合成的LCB1可以與S蛋白的RBD結合，故LCB1可以依據(jù)S蛋白的RBD結構進行設計，A正確；由題干信息分析可知，新冠病毒是通過其表面的S蛋白的RBD與人體細胞表面的ACE2受體相互作用，而人工合成的LCB1可識別并緊密結合S蛋白的RBD，阻止S蛋白的RBD與ACE2受體結合，這說明LCB1可能與ACE2受體的某些區(qū)域結構類似，B正確；LCB1是人工設計并合成的一種自然界不存在的蛋白質(zhì)，故LCB1并不是通過細胞中原有的基因表達產(chǎn)生的，C錯誤；新冠病毒是一種RNA病毒，極易產(chǎn)生變異，易感人群注射疫苗也具有被變異的新冠病毒感染的可能，D正確。
13．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)運蛋白，由305個氨基酸組成。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。回答下列問題：
(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的 進行改造。
(2)以P基因序列為基礎，獲得P1基因的途徑有修飾 基因或合成 基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括 的復制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即 。
(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過 和 ，進而確定相對應的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物 進行鑒定。
答案 (1)氨基酸序列(或結構)
(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)設計預期的蛋白質(zhì)結構 推測應有的氨基酸序列 功能
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，會堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時間才能進入血液，而進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)工程設計速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關問題：
(1)構建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關鍵，圖中構建新的胰島素模型的主要依據(jù)是： 。
(2)通過人工合成DNA形成的新基因應與 結合后轉(zhuǎn)移到 中才能得到準確表達。
(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)新胰島素的預期功能
(2)載體 大腸桿菌等受體細胞
(3)蛋白質(zhì)工程 基因工程
(4)從新的胰島素模型，推測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，然后人工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)結構進行分子設計，因此，圖中構建新的胰島素模型的依據(jù)是新胰島素的預期功能，即速效胰島素。
(2)合成的目的基因應與載體形成重組DNA分子后導入受體細胞中才能得以表達。
15．科學家對鼠源雜交瘤抗體進行改造，生產(chǎn)出效果更好的人—鼠嵌合抗體，用于癌癥治療。下圖表示形成人—鼠嵌合抗體的過程，據(jù)圖回答下列問題：
(1)改造鼠源雜交瘤抗體，生產(chǎn)人—鼠嵌合抗體，屬于 (填生物工程)的范疇。
(2)圖示過程是根據(jù)預期的 出發(fā)，設計預期的 ，最終必須對 進行操作，此操作中改變的是 。
(3)經(jīng)過改造的人—鼠嵌合抗體，與鼠源雜交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點是 (從免疫角度考慮)。
(4)上述過程中對科學家來說難度最大的是 。
答案 (1)蛋白質(zhì)工程
(2)嵌合抗體功能 嵌合抗體的結構 基因 脫氧核苷酸序列
(3)對人體的不良反應減少
(4)設計預期的嵌合抗體的空間結構

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第4節(jié) 蛋白質(zhì)工程的原理和應用

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修3

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