2019-2020学年生物人教版选修3作业与测评：1-4 蛋白质工程的崛起

2019-2020学年生物人教版选修3作业与测评：1-4 蛋白质工程的崛起

1．4 蛋白质工程的崛起 课堂知能验收 对应学生用书 P015 1．蛋白质工程崛起的缘由是( ) A．天然蛋白质使生物适应环境 B．天然蛋白质均为自然界已经存在的种类 C．天然蛋白质不能够完全满足人类生产、生活的需要 D．天然蛋白质的结构和种类是长期自然选择的结果 答案 C 解析 天然蛋白质均为自然界已经存在的种类，虽然能够满足生 物的生存需要，但不能完全满足人类生产和生活的需要，这是蛋白质 工程崛起的缘由。 2．(2018·保定一中月考)蛋白质工程的实质是( ) A．改造蛋白质 B．改造 mRNA C．改造基因 D．改造氨基酸 答案 C 解析 蛋白质工程的目的是获取人类需要的蛋白质，由于蛋白质 的合成是受基因控制的，所以需要从根本上对基因进行改造。 3．蛋白质工程的基本流程是( ) ①蛋白质分子结构设计 ②DNA 合成 ③预期蛋白质功能 ④根 据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A．①②③④ B．④②①③ C．③①④② D．③④①② 答案 C 解析 蛋白质工程的基本流程是③预期蛋白质功能→①蛋白质分 子结构设计→④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→②DNA 合成。 4．蛋白质工程是利用基因工程的方法对蛋白质进行改造，下列各 项措施中，不正确的是( ) A．根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新 蛋白质 B．在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构区域 C．通过基因工程中定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某 些活性部位的一个或几个氨基酸，以改善蛋白质的性质和功能 D．利用化学合成的方法对蛋白质分子的某一氨基酸进行修饰，以 改善蛋白质的性质和功能 答案 D 解析 蛋白质工程是第二代基因工程，可以根据氨基酸的性质和 特点，设计并制造出自然界并不存在的全新蛋白质，A 正确；蛋白质 工程是在原有蛋白质的基础上，根据人们的需求对蛋白质分子作出的 定向的改造，如在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构区 域，B 正确；蛋白质工程中，可以通过基因工程中定点诱变技术，有 目的地改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸，以改善 蛋白质的性质和功能，C 正确；蛋白质工程是利用基因工程的方法对 蛋白质进行改造，以获得人类所需要的目的蛋白质，不会直接对蛋白 质分子进行改造，D 错误。 5．关于蛋白质工程的进展和应用前景的说法，不正确的是( ) A．通过对基因结构的定点突变实现玉米赖氨酸合成的关键酶结构 的改变属于蛋白质工程 B．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌产生胰岛 素的技术属于蛋白质工程 C．对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手 D．通过对基因结构的改造生产出自然界中从来不存在的蛋白质种 类目前还很少 答案 B 解析 B 项所涉及的生物工程技术为基因工程。 6．下列说法错误的是( ) A．科学家通过对胰岛素的改造已经使其成为速效型药品 B．我们可以将蛋白质工程应用于微电子方面 C．蛋白质工程可对酶的抗氧化性、热变性等加以改变 D．蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质种类太少，原 料不足 答案 D 解析 蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多， 主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，这种结构十 分复杂，而目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还不够，D 错误。 7．如图是某种动物蛋白质工程的示意图，请分析回答： (1)目前，蛋白质工程中难度最大的是图中编号________所示的过 程，实现③过程的依据有____________________________________。 (2)若相关蛋白质的核酸片段是从细胞质获取的，则④过程包括 ________、________。 (3)⑤过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是________，进行 ⑤过程的目的是________________________________________。 答案 (1)① 氨基酸推断 mRNA 上密码子的排列顺序以及碱基互 补配对原则 (2)逆转录 诱导突变 (3)限制酶 使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代， 同时使目的基因能够表达和发挥作用 解析 (1)在蛋白质工程中，根据预期蛋白质的功能设计预期蛋白 质的结构是蛋白质工程的首要任务，也是难度较大的任务。过程③根 据蛋白质应有的氨基酸序列推断 mRNA 上密码子的排列顺序，再根据 碱基互补配对原则推断 DNA 的碱基排列顺序。 (2)从细胞质中提取的核酸片段应为 mRNA，因此，过程④为逆转 录法合成目的基因。由于经过①②③过程人工合成的目的基因与生物 体内的基因不同，所以，该过程需要诱导基因发生突变。 (3)⑤过程是基因表达载体的构建，需要限制酶与 DNA 连接酶，其 中限制酶能够识别某种特定核苷酸序列。此过程的目的是使目的基因 在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能 够表达和发挥作用。 8．干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染 和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成 丝氨酸，就可在－70 ℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。 (1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以 保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程的原理，设计 实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”： ――→设计 ――→推测 ――→合成 (2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产 ______________的蛋白质，不一定符合______________的需要。而蛋 白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基 础，通过________或____________，对现有蛋白质进行____________ 或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 (3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的 ____________结构。 (4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还 是通过对基因的操作来实现？______________________。原因是 ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ _____________________________________________________。 答案 (1)预期的蛋白质功能 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸 序列 相对应的脱氧核苷酸序列(基因) (2)自然界已存在 人类生产 和生活 基因修饰 基因合成 改造 (3)空间(高级) (4)应该通过对 基因的操作来实现对天然蛋白质的改造 首先，任何一种天然蛋白质 都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改 造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。如果直接对蛋白质进 行改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；其次， 对基因进行改造要比直接对蛋白质进行改造容易操作，难度也小得多 解析 (1)蛋白质工程的基本流程为根据预期的蛋白质功能设计出 蛋白质的结构，推测应有的氨基酸序列，找到控制该蛋白质合成的基 因的脱氧核苷酸序列。 (2)基因工程遵循中心法则即从DNA→mRNA→蛋白质→蛋白质折 叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程的实 质是通过对基因进行改造或修饰制造出自然界不存在的，符合人们生 产和生活需要的蛋白质。 (3)蛋白质的空间结构十分复杂，很难根据预期功能来预测出空间 结构。 (4)基因控制蛋白质的合成，对基因的改造相当于间接改造了蛋白 质。