第3章　基因工程 第4節(jié)　蛋白質(zhì)工程的原理和應用[基礎檢查]1.下列關于蛋白質(zhì)工程的敘述,錯誤的是 (　　)A.蛋白質(zhì)工程的原理是從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)獲得所需要的蛋白質(zhì)B.蛋白質(zhì)工程的目的是獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)C.蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是相同的D.蛋白質(zhì)工程是對基因工程的補充和發(fā)展解析:蛋白質(zhì)工程的流程是從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應有的氨基酸序列→找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì),天然蛋白質(zhì)的合成過程是基因→表達→形成具有特定氨基酸序列的多肽鏈→形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)→行使生物功能,A項正確,C項錯誤;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,是為了滿足人類生產(chǎn)和生活的需求,B、D兩項正確。答案:C2.下列關于蛋白質(zhì)工程應用的敘述,錯誤的是 (　　)A.蛋白質(zhì)工程可以改造蛋白質(zhì)類酶的結(jié)構(gòu),提高其熱穩(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胞中得到人的胰島素D.蛋白質(zhì)工程可以對胰島素進行改造和修飾,合成速效胰島素類似物解析:蛋白質(zhì)工程是指依據(jù)人們設計的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)來改造基因,進而對自然界中的蛋白質(zhì)進行改造,而在大腸桿菌中生產(chǎn)人胰島素利用基因工程技術(shù)便可達到,C項錯誤;通過蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、功能活性等,A、B、D三項正確。答案:C3.科學家將β-干擾素基因進行定點誘變導入大腸桿菌表達,使干擾素第17位的半胱氨酸變成絲氨酸,大大提高了β-干擾素的抗病毒活性,并且提高了其儲存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為????????????? (　　)A.基因工程 B.細胞工程C.基因突變 D.蛋白質(zhì)工程解析:蛋白質(zhì)工程是對控制蛋白質(zhì)合成的基因進行改造,從而實現(xiàn)對其編碼的蛋白質(zhì)的改造,所得到的已不是天然的蛋白質(zhì)。由題干信息可知,整個過程利用的生物技術(shù)應為蛋白質(zhì)工程。答案:D4.下列有關蛋白質(zhì)工程與基因工程的敘述,錯誤的是(　　)A.蛋白質(zhì)工程也要通過轉(zhuǎn)錄和翻譯來實現(xiàn)B.蛋白質(zhì)工程與基因工程沒有任何關系C.蛋白質(zhì)工程能對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì)D.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解析:蛋白質(zhì)工程的操作對象是基因,也要通過轉(zhuǎn)錄和翻譯來實現(xiàn)特定蛋白質(zhì)的合成,A項正確;蛋白質(zhì)工程能對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),是在基因工程的基礎上,延伸出來的第二代基因工程,B項錯誤,C、D兩項正確。答案:B5.下列關于蛋白質(zhì)工程的敘述,錯誤的是 (　　)A.蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是改造基因B.利用蛋白質(zhì)工程設計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)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解析:蛋白質(zhì)工程是指根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求,對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行設計,然后根據(jù)設計的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),最終得到所需要的蛋白質(zhì)。答案:B6.下列有關蛋白質(zhì)工程的敘述,錯誤的是 (　　)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(jié)構(gòu),使之更加符合人類需要解析: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項正確;通過蛋白質(zhì)工程,可產(chǎn)生自然界沒有的蛋白質(zhì),B項錯誤;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項正確;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(jié)構(gòu)進行改造,使之更加符合人類需要,D項正確。答案:B7.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,只是熱穩(wěn)定性較差,進入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑,臨床治療消化不良。最佳方案是將此酶中的少數(shù)氨基酸替換,而不是直接改造這種酶,原因是????????????? (　　)A.改造基因易于操作且改造后能夠遺傳B.蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序千變?nèi)f化,操作難度大C.蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)十分復雜D.缺乏改造蛋白質(zhì)所必需的工具酶解析:要獲得大量所需的蛋白質(zhì),最好是讓細胞(或生物體)能不斷地產(chǎn)生該種蛋白質(zhì)?；蚩刂频鞍踪|(zhì)的合成,并能穩(wěn)定遺傳,所以要通過改造基因來改造蛋白質(zhì)。答案:A8.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(jié)構(gòu) B.mRNA結(jié)構(gòu)C.氨基酸序列 D.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)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)的功能,從設計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)入手,推測相應的氨基酸序列,然后通過基因修飾或基因合成,合成相應的蛋白質(zhì)。答案:D9.下列不屬于蛋白質(zhì)工程研究內(nèi)容的是(　　)A.分析蛋白質(zhì)分子的精細結(jié)構(gòu)B.對蛋白質(zhì)進行有目的的改造C.分析氨基酸的化學組成D.按照人的意愿將天然蛋白質(zhì)改造成新的蛋白質(zhì)解析:蛋白質(zhì)工程就是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關系為基礎,按照人的意愿改造蛋白質(zhì)分子或合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,必須對其精細結(jié)構(gòu)進行分析,但不包括對組成蛋白質(zhì)的氨基酸的化學組成進行分析。答案:C10.蛋白質(zhì)工程的研究將對生命科學產(chǎn)生重大影響。下列關于蛋白質(zhì)工程的敘述,錯誤的是 (　　)A.實施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關系B.基因工程是蛋白質(zhì)工程的關鍵技術(shù)C.蛋白質(zhì)工程是對蛋白質(zhì)分子的直接改造D.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解析:蛋白質(zhì)工程通過改造或合成基因,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),這是在基因水平上改造蛋白質(zhì)。答案:C11.下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路示意圖,請據(jù)圖回答下列問題。id:2147499739;FounderCES(1)寫出圖中各序號代表的生物學過程的名稱或內(nèi)容。①　　　　　　　,②　　　　　　　, ③　　　　　　　,④　　　　　　　, ⑤　　　　　　　。 (2)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　　　　　。(均填圖中序號) (3)蛋白質(zhì)工程的目的是　　 　　　,通過　　　　　　　　　實現(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:(1)圖中①表示轉(zhuǎn)錄,②表示翻譯,③表示折疊,④表示推測,⑤表示改造或合成。(2)圖中④⑤過程代表蛋白質(zhì)工程操作思路;①②過程代表中心法則。(3)蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)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)和生活的需要。(4)蛋白質(zhì)工程是根據(jù)具有相應功能的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列,進而推測出脫氧核苷酸序列,因此中心法則與蛋白質(zhì)工程的基本途徑相反。答案:(1)轉(zhuǎn)錄　翻譯　折疊　推測　改造或合成　(2)④⑤　①②　(3)獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)改造或合成基因　(4)相反[拓展應用]12.在當前醫(yī)學上,第二代生物技術(shù)藥物正逐漸取代第一代多肽蛋白質(zhì)類藥物作為治療劑,則第一代藥物與第二代重組藥物分別是????????????? (　　)A.都與天然產(chǎn)物完全相同B.都與天然產(chǎn)物不相同C.第一代藥物與天然產(chǎn)物不同,第二代藥物與天然產(chǎn)物相同D.第一代藥物與天然產(chǎn)物相同,第二代藥物與天然產(chǎn)物不同解析:第一代藥物是基因工程的產(chǎn)物,與天然產(chǎn)物相同;第二代藥物是通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的,蛋白質(zhì)工程是延伸出來的第二代基因工程,它的產(chǎn)物是經(jīng)過改造的具有人類所需優(yōu)點的與天然產(chǎn)物不同的蛋白質(zhì)。答案:D13.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)工程制造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(jié)構(gòu)設計③藍色熒光蛋白基因的合成④表達出藍色熒光蛋白A.①②③④             B.②①③④C.②③①④             D.④②①③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(jié)構(gòu)→推測應有的氨基酸序列→找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì),故采用蛋白質(zhì)工程制造藍色熒光蛋白過程的正確順序應該是②①③④。答案:B14.(2022·招遠)新型冠狀病毒通過其表面刺突蛋白(S蛋白)的受體結(jié)合域(RBD)與人體細胞表面的ACE2受體相互作用,侵入人體細胞。研究人員設計并合成了一種自然界不存在的LCB1蛋白藥物,可識別并緊密結(jié)合S蛋白的RBD,以干擾新型冠狀病毒的感染。下列敘述錯誤的是????????????? (　　)A.LCB1可能與ACE2受體的某些區(qū)域結(jié)構(gòu)類似B.LCB1可以依據(jù)S蛋白的RBD結(jié)構(gòu)進行設計C.LCB1是通過細胞中原有的基因表達產(chǎn)生的D.LCB1設計和合成是通過蛋白質(zhì)工程實現(xiàn)的解析:LCB1和ACE2受體都可以與S蛋白的RBD結(jié)合,說明LCB1可能與ACE2受體的某些區(qū)域結(jié)構(gòu)類似;由于LCB1和ACE2受體都可以與S蛋白的RBD結(jié)合,所以可以依據(jù)S蛋白的RBD結(jié)構(gòu)設計LCB1;LCB1是研究人員設計的,且是自然界不存在的,因此不可能是通過細胞中原有的基因表達產(chǎn)生的;基因工程只能合成自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì),而LCB1蛋白藥物是自然界不存在的,是通過蛋白質(zhì)工程設計和合成的。答案:C15.(2021·山東)玉米中賴氨酸含量比較低的原因是賴氨酸合成過程中的兩種關鍵酶——天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性,受細胞內(nèi)氨基酸濃度的影響較大。賴氨酸達到一定濃度時會抑制這兩種酶的活性。為了提高玉米中的賴氨酸含量,興趣小組提出的下列方法不可行的是????????????? (　　)A.用紫外線處理玉米愈傷組織,篩選有利突變體B.將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胗衩准毎?/span>C.通過基因定點突變技術(shù)修飾天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶基因的個別堿基D.利用蛋白質(zhì)工程直接改造天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的空間結(jié)構(gòu)解析:離體的細胞或組織通過脫分化培養(yǎng)可以形成愈傷組織,愈傷組織分裂能力比較強,用紫外線處理玉米愈傷組織會發(fā)生突變,可以篩選有利突變體;賴氨酸達到一定濃度時會抑制天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性,因此將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胗衩准毎?能充分利用細胞內(nèi)的賴氨酸合成蛋白質(zhì),從而降低細胞內(nèi)賴氨酸對天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的抑制,從而提高玉米中的賴氨酸含量;增加玉米細胞中賴氨酸含量最有效的途徑是通過基因定點突變技術(shù)修飾天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶基因的個別堿基;蛋白質(zhì)工程是對基因修飾或基因合成,從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),而不是直接改造蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),此方法不可行。答案:D16.鐮狀細胞貧血是人類的一種單基因遺傳病,患者的血紅蛋白分子β-肽鏈第6位的谷氨酸被纈氨酸代替,導致功能異常。請思考并回答下列問題。(1)將正常的血紅蛋白基因?qū)牖颊叩墓撬柙煅杉毎?可以合成正常的血紅蛋白,達到治療目的。此操作　　　　(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質(zhì)工程,理由是該操作　 　。 (2)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的蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過設計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和　　　　　　　　　　　　,進而找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列或合成新的基因,據(jù)此獲得所需蛋白質(zhì)。 (3)獲得的基因表達時遵循中心法則,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　 　　　　　　　　。 (4)從實質(zhì)與結(jié)果的角度區(qū)分基因工程與蛋白質(zhì)工程。解析:(1)該操作不屬于蛋白質(zhì)工程,原因是沒有對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造。(2)蛋白質(zhì)工程基本途徑為從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過設計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和推測應有的氨基酸序列,找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列或合成新的基因,獲得所需蛋白質(zhì)。(3) 中心法則的全部內(nèi)容包括DNA和RNA的復制以及遺傳信息在不同分子之間的流動,即DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)。(4)從蛋白質(zhì)工程的定義去歸納比較其與基因工程的區(qū)別與聯(lián)系。答案:(1)不屬于　沒有對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造(或沒有改造或合成基因)(2)推測應有的氨基酸序列(3)DNA和RNA　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)(4)基因工程的實質(zhì)是定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品,其結(jié)果是生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì),其結(jié)果是創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)。 

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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)

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