2020-2021学年高中人教版生物选修3课后分层检测案1-4蛋白质工程的崛起

2020-2021学年高中人教版生物选修3课后分层检测案1-4蛋白质工程的崛起

课后分层检测案 4 蛋白质工程的崛起 [基础巩固练] 1．下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是( ) A．蛋白质工程的实质是改造基因 B．利用蛋白质工程设计蛋白质结构的依据是现有基因的脱氧核苷 酸序列 C．蛋白质工程的基础是基因工程 D．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则 2．关于蛋白质工程的设计思路，不正确的是( ) A．从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构 B．从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序 C．从氨基酸的顺序推测基因的脱氧核苷酸的排列顺序 D．蛋白质工程完全不遵循中心法则 3．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种( ) ①进行少数氨基酸的替换 ②对不同来源的蛋白质的拼接 ③从 预期蛋白质的功能出发去推测氨基酸排列顺序 ④直接改变蛋白质的 空间结构 A．①② B．①②③ C．②③④ D．①②④ 4．猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度的效果不明显，原因是猪胰 岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗 糖尿病，用蛋白质工程对蛋白质分子设计的最佳方案是( ) A．对猪胰岛素中与人胰岛素不同的氨基酸进行替换 B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素 C．将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病 D．根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素 5．中华鲟是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。研究 者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应 现在的水域环境，以下说法错误的是( ) A．该工程可以定向改变蛋白质分子的结构 B．改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的 C．改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种 D．改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质 6．科学家将β干扰素基因进行定点诱变后导入大肠杆菌表达，使 干扰素第 17 位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β干扰素的抗 病毒活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为( ) A．基因工程 B．蛋白质工程 C．基因突变 D．细胞工程 7．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功 能很相似，只是热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开 发成一种片剂，临床治疗消化不良，最佳方案是将此酶中的少数氨基 酸替换，而不是直接改造这种酶，原因是( ) A．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大 B．改造基因易于操作且改造后能够遗传 C．蛋白质高级结构十分复杂 D．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶 8．在设计合成自然界中不存在的蛋白质时，首先应该设计( ) A．基因结构 B．mRNA 结构 C．氨基酸序列 D．蛋白质结构 9．下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题： (1) 代 表 蛋 白 质 工 程 操 作 思 路 的 过 程 是 ____________________________________________________________ ____________， 代 表 中 心 法 则 内 容 的 是 ____________________________________________________________ ____________。(填写数字) (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容： ①________，②________，③________，④________，⑤________。 (3) 蛋 白 质 工 程 的 目 的 是 ____________________________________________________________ ____________， 通 过 ____________________________________________________________ ____________实现。 (4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是________ 的。 [能力提升练] 10．目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色 荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺 序是( ) ①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 ②蓝色 荧光蛋白的功能分析和结构设计序列③蓝色荧光蛋白基因的合成 ④ 表达出蓝色荧光蛋白 A．①②③④ B．②①③④ C．②③①④ D．④②①③ 11．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎 细胞的 DNA 中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一 只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；而且这些含该药物蛋白的鸡 蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。据此分析不正确的一项 是( ) A．这些鸡是基因工程的产物 B．这种变异属于可遗传的变异 C．该过程属于蛋白质工程技术 D．该种变异属于定向变异 12．抗菌肽对治疗癌症有一定的作用，下图表示抗菌肽的合成过 程。相关说法正确的是( ) A．用 PCR 克隆目的基因不需要 DNA 解旋酶 B．基因表达载体包含起始密码和终止密码 C．用显微注射法导入基因表达载体 D．筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质 13．下列关于蛋白质工程的说法，不正确的是( ) A．蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠抗体的区段，降低鼠抗 体的抗原性 B．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变 性、碱变性等加以改变 C．理论上通过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯 一方法 D．蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要 14．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和 功能很相似，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此 酶开发成一种片剂，用于临床治疗消化不良，最佳方案是( ) A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其热稳定性 B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新设计与创造一种蛋白酶 D．减少此酶在片剂中的含量 15．镰刀型细胞贫血症是人类的一种单基因遗传病，患者的血红 蛋白分子β肽链第 6 位的谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下 列问题： (1)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合 成正常的血红蛋白，达到治疗目的。此操作________(填“属于”或“不 属 于 ”) 蛋 白 质 工 程 ， 理 由 是 该 操 作 ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 (2)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋 白质功能出发，通过设计蛋白质的结构和________________，进而确 定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因。 (3)所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容 包括________________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动， 即 ： ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 [素养养成练] 16．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后， 会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛 素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。下面是用蛋白质工程设计 速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题： (1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛 素 模 型 的 主 要 依 据 是 ： ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 (2)通过人工合成 DNA 形成的新基因应与________结合后转移到 ________________________中才能得到准确表达。 (3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有 ________、________和发酵工程。 (4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什 么 ？ ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 课后分层检测案 4 1．解析：蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋 白质的结构进行分子设计，然后根据设计的蛋白质结构，最终得到特 定的脱氧核苷酸序列，B 错误。 答案：B 2．解析：蛋白质工程需要以基因工程为指导，蛋白质工程中也有 基因的表达过程，遵循中心法则。 答案：D 3．解析：蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括：制 造出自然界中不存在的全新蛋白质；在蛋白质分子中替代一个肽段或 一个特定的结构域；改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。由于蛋白 质分子通常都较大，而直接改变蛋白质的空间结构不易于操作，因此 蛋白质工程是在基因的水平上进行操作的。 答案：B 4．解析：根据题干信息可知，因猪胰岛素分子中有一个氨基酸与 人的不同，所以可利用蛋白质工程对该氨基酸进行替换。 答案：A 5．解析：蛋白质工程可以定向改造蛋白质分子的结构，A 正确； 改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的，B 正确；改造后的中华鲟 具有新的性状，但其和现有中华鲟仍是同一物种，C 正确；蛋白质工 程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟的后代也具 有改造的蛋白质，D 错误。 答案：D 6．解析：题干操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成 的β干扰素也不是天然β干扰素，而是经过改造的，是人类所需的蛋白 质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程，B 正确。 答案：B 7．解析：要获得大量所需的蛋白质，最好是让细胞(或生物体)能 不断地合成该种蛋白质。基因可控制蛋白质的合成，并能稳定遗传， 所以要通过改造基因并让其随细胞(或生物体)遗传，B 正确。 答案：B 8．解析：合成自然界中不存在的蛋白质属于蛋白质工程，应根据 蛋白质功能，从设计蛋白质结构入手，依次推测相应的氨基酸和核苷 酸序列，然后通过基因修饰或基因合成，合成出相应的蛋白质，D 正 确。 答案：D 9．解析：天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，而蛋白 质工程的基本途径与之相反，即从预期的蛋白质功能出发→设计预期 的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列 (基因)。 答案：(1)④⑤ ①②③ (2)转录 翻译 折叠 分子设计 DNA 合成 (3)对蛋白质的结构进行分子设计 基因修饰或基因合成 (4)相反 10．解析：蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发→ 设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧 核苷酸序列(基因)→表达出相应的蛋白质，故正确顺序应该是 ②①③④。 答案：B 11．解析：根据题干信息分析，将目的基因(控制某药物蛋白合成 的基因)导入了来亨鸡胚胎细胞的 DNA 中，发育成的鸡产生了含该药 物蛋白的鸡蛋，说明目的基因在这些鸡中表达了，A 正确；这些含该 药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋，说明这种 变异属于可遗传的变异，B 正确；该技术为第一代基因工程技术，并 没有利用蛋白质工程对控制蛋白质合成的基因的结构进行改造，C 错 误；基因工程的原理是基因重组，且是对生物性状的定向改造，即这 种变异是定向的，D 正确。 答案：C 12．解析：PCR 技术中采用的是高温变性，因此用 PCR 克隆目的 基因不需要 DNA 解旋酶，A 正确；基因表达载体包含启动子和终止子， 而起始密码和终止密码在 mRNA 上，B 错误；将基因表达载体导入酵 母菌细胞时应用感受态细胞法，C 错误；筛选菌种时用基因探针检测 相关基因或 mRNA，不能用基因探针检测蛋白质，D 错误。 答案：A 13．解析：蛋白质工程的类型主要有两种：一是从头设计，即完 全按照人的意志设计合成蛋白质；二是定位突变与局部修饰，即在已 有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰，通过造成一个或几个碱基定 位突变，以达到修饰蛋白质分子结构的目的，故能将人抗体某些区段 替代鼠抗体的区段，降低鼠抗体的抗原性，A 正确；蛋白质工程可以 在已有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰，通过造成一个或几个碱 基定位突变，以达到修饰蛋白质分子结构的目的，蛋白质工程可对酶 的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变，B 正确；蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作 为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或 制造一种新的蛋白质，C 错误；蛋白质工程的崛起主要是工业生产和 基础理论研究的需要，D 正确。 答案：C 14．解析：要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的 结构，解决此类问题的方法一般是将蛋白质中的个别氨基酸进行替换。 答案：A 15．解析：(1)该过程属于基因治疗，不属于蛋白质工程，原因是 没有对现有的蛋白质进行改造。(2)蛋白质工程基本途径为从预期蛋白 质功能出发，通过设计蛋白质的结构和推测其氨基酸序列，确定相对 应的脱氧核苷酸序列，获得基因。(3)中心法则内容包括 DNA 和 RNA 的复制，以及转录、逆转录、翻译。 答案：(1)不属于 没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进 行修饰) (2)推测氨基酸序列 (3)DNA 和 RNA(或遗传物质) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻 译) 16．解析：(1)蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定 需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型 的依据是胰岛素的预期功能，即速效胰岛素。(2)合成的目的基因应与 载体形成重组 DNA 分子后导入受体细胞中才能表达。(3)利用蛋白质工 程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的蛋白质进行改造。根 据新的胰岛素中氨基酸序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工 合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通过基因 工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要 进行发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。(4)由 新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质 中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列，然后用 DNA 合成 仪直接合成出新的基因。 答案：(1)蛋白质的预期功能 (2)载体 大肠杆菌等受体细胞 (3)蛋白质工程 基因工程 (4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷 酸序列，然后利用 DNA 合成仪来合成出新的胰岛素基因