生物人教版 (2019)第4節(jié) 蛋白質工程的原理和應用練習題-試卷下載-教習網(wǎng)

1．合成自然界中不存在的蛋白質應首先設計( )
A．基因的結構B．蛋白質的結構
C．氨基酸序列 D．mRNA的結構
解析：選B 合成自然界中不存在的蛋白質應該采用蛋白質工程，而蛋白質工程的基本途徑為從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→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。因此，合成自然界中不存在的蛋白質應首先設計蛋白質的結構。
2．下列哪項不是蛋白質工程的研究內容( )
A．分析蛋白質分子的精細結構
B．分析氨基酸的化學組成
C．對蛋白質進行有目的的改造
D．按照人的意愿將天然蛋白質改造成新的蛋白質
解析：選B 蛋白質工程是根據(jù)預期蛋白質功能設計預期的蛋白質分子的精細結構，A不符合題意；蛋白質工程不分析氨基酸的化學組成，B符合題意；蛋白質工程通過改造或合成基因對蛋白質進行有目的的改造，C不符合題意；蛋白質工程可以按照人的意愿將天然蛋白質改造成新的蛋白質，D不符合題意。
3．豬的胰島素用于人體時降血糖效果不明顯，原因是豬胰島素分子中有一個氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素適于治療人類糖尿病，用蛋白質工程對蛋白質分子進行設計的最佳方案是( )
A．對豬胰島素進行一個氨基酸的替換
B．將豬和人的胰島素進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)人的胰島素設計制造一種新的胰島素
解析：選A 依據(jù)題中信息可知，蛋白質分子設計的最佳方案應為對豬胰島素進行一個氨基酸的替換使之變成人胰島素。
4．中華鱘是地球上最古老的脊椎動物，被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質工程改造中華鱘體內的某些蛋白質，使其更加適應現(xiàn)在的水域環(huán)境。以下說法錯誤的是( )
A．該工程可以定向改變蛋白質分子的結構
B．該工程中改造蛋白質是通過改造基因結構而實現(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
解析：選D 蛋白質工程可以定向改造蛋白質分子的結構，A正確；改造蛋白質是通過改造基因結構而實現(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，D錯誤。
5．T4溶菌酶在高溫時易失去活性。研究人員對編碼T4溶菌酶的基因進行改造，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二硫鍵，提高了酶的耐熱性。下列相關敘述正確的是( )
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工程，自然界中的酶都可通過蛋白質工程進行改造
C．蛋白質工程與中心法則的流程方向一致，即DNA→mRNA→蛋白質
D．若高溫等使蛋白質分子的空間結構發(fā)生改變，則蛋白質的功能也會受到影響
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錯誤；T4溶菌酶的改造屬于蛋白質工程，自然界中的酶不一定都能通過蛋白質工程進行改造，如化學本質是RNA的酶，B錯誤；蛋白質工程與中心法則的流程方向不同，C錯誤；結構決定功能，若高溫等使蛋白質分子的空間結構發(fā)生改變，則蛋白質的功能也會受到影響，D正確。
6．基因疫苗是將編碼外源性抗原的基因插入到質粒上，然后將質粒直接導入人或動物體內，讓其在宿主細胞中表達抗原蛋白，誘導機體產(chǎn)生免疫應答。下列說法正確的是( )
①疫苗經(jīng)注射進入人體后，可被人體的漿細胞識別 ②注射疫苗后，人體產(chǎn)生特異性免疫反應，并產(chǎn)生相應記憶細胞 ③基因疫苗能表達蛋白質等抗原結構，從而引起機體產(chǎn)生免疫反應 ④利用蛋白質工程生產(chǎn)的蛋白質疫苗就是基因疫苗
A．①③ B．②④
C．②③ D．③④
解析：選C 漿細胞不能識別抗原，①錯誤；注射疫苗后，人體產(chǎn)生特異性免疫反應，并產(chǎn)生相應記憶細胞，②正確；基因疫苗能表達蛋白質等抗原結構，從而引起機體產(chǎn)生免疫反應，③正確；基因是具有遺傳效應的DNA片段，利用蛋白質工程生產(chǎn)的蛋白質疫苗不是基因疫苗，④錯誤。故選C。
7．關于蛋白質工程及應用的說法，正確的是( )
A．蛋白質工程能定向改造蛋白質分子結構，使之更加符合人類需要
B．蛋白質工程的實質是通過改變氨基酸的結構來改變蛋白質的功能
C．當前限制蛋白質工程發(fā)展的關鍵因素是基因工程技術還不成熟
D．蛋白質工程技術中的操作對象是蛋白質或控制蛋白質合成的基因
解析：選A 蛋白質工程能按照人們的意愿定向改造蛋白質分子結構，使之更加符合人類需要，A正確；蛋白質工程的實質是通過改變基因來改變蛋白質的結構和功能，B錯誤；當前限制蛋白質工程發(fā)展的關鍵因素是人們對蛋白質的空間結構了解較少，C錯誤；蛋白質工程技術中的操作對象是基因，D錯誤。
8．如圖是科學家對鼠源雜交瘤抗體進行改造，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．對鼠源雜交瘤抗體進行改造的難點是設計嵌合抗體的空間結構
C．對鼠源雜交瘤抗體進行改造，是通過基因定點誘變技術改造基因實現(xiàn)的
D．鼠-人嵌合抗體的使用對人體不會產(chǎn)生任何不良反應
解析：選B 生產(chǎn)鼠-人嵌合抗體的過程屬于蛋白質工程，A錯誤；對鼠源雜交瘤抗體進行改造的難點是設計嵌合抗體的空間結構，B正確；對鼠源雜交瘤抗體進行改造，首先要根據(jù)預期嵌合抗體功能(或蛋白質功能)，設計嵌合抗體結構，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，最后導入鼠淋巴細胞中表達，而不是通過基因定點誘變技術改造基因實現(xiàn)，C錯誤；從免疫的角度考慮，對人體來說鼠源抗體為抗原，若利用人的抗體與之嵌合，則排斥作用會減輕，對人體的副作用會減少，而不是不會產(chǎn)生任何不良反應，D錯誤。
9．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
解析：選B 蛋白質工程是對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行表達，改造后的蛋白質的性狀能遺傳給子代，A正確，B錯誤；蛋白質工程以基因工程為基礎，需構建基因表達載體，C正確；改造后的纖維素酶和原纖維素酶不是同一種酶，D正確。
10．干擾素是動物體內合成的一種蛋白質，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當困難，如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，在一定條件下可以延長保存時間，這屬于蛋白質工程的范疇。下列相關說法錯誤的是( )
A．蛋白質工程可以生產(chǎn)自然界不存在的蛋白質
B．蛋白質工程生產(chǎn)干擾素的過程不遵循中心法則
C．對天然干擾素的改造須通過對基因的操作來實現(xiàn)
D．蛋白質空間結構復雜是蛋白質工程實施難度大的重要原因
解析：選B 由題意可知，蛋白質工程可以生產(chǎn)自然界不存在的蛋白質，A正確；蛋白質工程生產(chǎn)干擾素的過程仍然遵循中心法則，B錯誤；由于基因指導蛋白質的合成，因此對天然干擾素的改造須通過對基因的操作來實現(xiàn)，C正確；蛋白質空間結構復雜是蛋白質工程實施難度大的重要原因，D正確。
二、非選擇題
11．水蛭是我國的傳統(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。擬通過蛋白質工程改造水蛭素結構，提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}：
(1)蛋白質工程流程如圖所示，物質a是________，物質b是________。在生產(chǎn)過程中，物質b可能不同，合成的蛋白質空間構象卻相同，原因是__________________。
(2)蛋白質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技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是______________________________________________________________________
__________________________。
(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，結果如圖所示。推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的___________
(填“種類”或“含量”)有關，導致其活性不同的原因是______________________________
____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若要比較蛋白質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，簡要寫出實驗設計思路：_____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)據(jù)題圖分析可知，物質a是氨基酸序列多肽鏈，物質b是mRNA。在生產(chǎn)過程中，物質b可能不同，合成的蛋白質空間構象卻相同，原因是密碼子的簡并性，即一種氨基酸可能有幾種密碼子。(2)蛋白質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中獲取目的基因、通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成和利用PCR技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是DNA雙鏈復制。(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間的延長均上升，且差別不大；而抗凝血活性有差異，經(jīng)酶甲處理后，隨著酶解時間的延長，抗凝血活性先上升后相對穩(wěn)定，經(jīng)酶乙處理后，隨著酶解時間的延長，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，導致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解時間和酶的種類不同，導致水蛭蛋白空間結構有不同程度破壞。(4)實驗設計思路見答案。
答案：(1)氨基酸序列多肽鏈 mRNA 密碼子的簡并性 (2)從基因文庫中獲取目的基因通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成 DNA雙鏈復制 (3)種類提取的水蛭蛋白的酶解時間和處理的酶的種類不同，導致水蛭蛋白空間結構有不同程度破壞 (4)取3支試管，分別加入等量的蛋白質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物(如家兔)的血液，立即將等量的血液加入1、2、3號三支試管中，靜置相同時間，統(tǒng)計三支試管中血液凝固情況
[教師備選題]
1．蛋白質工程是利用基因工程的方法對蛋白質進行改造，下列各項措施中，錯誤的是( )
A．根據(jù)氨基酸的性質和特點，設計并制造出自然界不存在的全新蛋白質
B．在蛋白質分子中替代某一個肽段或一個特定的結構區(qū)域
C．通過基因工程中定點誘變技術，有目的地改造蛋白質分子中某些活性部位的一個或幾個氨基酸，以改善蛋白質的性質和功能
D．利用化學合成的方法對蛋白質分子的某一氨基酸進行修飾，以改善蛋白質的性質和功能
解析：選D 蛋白質工程能根據(jù)氨基酸的性質和特點，設計并制造出自然界不存在的全新蛋白質，A正確；蛋白質工程能實現(xiàn)在蛋白質分子中替代某一個肽段或一個特定的結構區(qū)域，B正確；蛋白質工程利用基因工程的手段，按照人類自身的需要，通過定點誘變技術，有目的地改造蛋白質分子中某些活性部位的一個或幾個氨基酸，以改善蛋白質的性質和功能，C正確；蛋白質工程是在分子水平上對基因直接進行操作，不是直接修飾氨基酸，D錯誤。
2．下面是蛋白質工程的基本途徑，據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是( )
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過程的細胞器有內質網(wǎng)、高爾基體、線粒體等
C．若使d改造或合成的基因能表達和發(fā)揮作用，必須在基因的兩端添加調控序列
D．通過蛋白質工程可以獲得自然界不存在的蛋白質
解析：選A a為轉錄，是合成mRNA的過程，原料是核糖核苷酸，A錯誤；c為多肽鏈的加工與折疊，參與c過程的細胞器有內質網(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和發(fā)揮作用，必須在基因的兩端添加調控序列，如啟動子和終止子，C正確；通過蛋白質工程可以獲得自然界不存在的蛋白質，D正確。
3．已知生物體內有一種蛋白質(P)，該蛋白質是一種轉運蛋白，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(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，若要改變蛋白質的功能，可以考慮對蛋白質的__________________進行改造。
(2)以P基因序列為基礎，獲得P1基因的途徑有改造________基因或合成________基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內容包括____________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，之后還需要對蛋白質的生物________進行鑒定。
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，該蛋白質的功能發(fā)生了改變。此過程是通過對構成蛋白質的氨基酸的排列順序進行改造，改變了蛋白質的結構，從而改變了蛋白質的功能。(2)在蛋白質工程中，目的基因可以P基因序列為基礎，對生物體內原有P基因進行修飾，也可以通過人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內容如圖所示：
由圖可知，中心法則的全部內容包括：DNA以自身為模板進行的復制，DNA通過轉錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達成蛋白質；在某些病毒中RNA可自我復制(如煙草花葉病毒)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉錄合成DNA(如HIV)，這是對中心法則的補充。(3)蛋白質工程的基本途徑是預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→合成DNA→表達出蛋白質，經(jīng)過該過程得到的蛋白質，需要對其生物功能進行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。
答案：(1)氨基酸序列(或結構)(合理即可) (2)P P1 DNA和RNA(或遺傳物質) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯) (3)設計蛋白質的結構推測氨基酸序列功能

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