2019-2020生物人教版选修3检测：专题11．4蛋白质工程的崛起

2019-2020生物人教版选修3检测：专题11．4蛋白质工程的崛起

1.4 蛋白质工程的崛起 一、选择题 题型一 蛋白质工程崛起的缘由 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，它们的结构和功能符合特定 物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要，这是蛋白质工程崛 起的缘由。 题型二 蛋白质工程的基本原理 2．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预期的蛋白质分子结构设计 ②DNA 合成 ③预期蛋白质功能 ④根据应 有的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预期的蛋白质分子结 构设计→④根据应有的氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→②DNA 合成。 4．蛋白质工程的基本途径是( ) A．中心法则的简单逆转 B．确定目的基因的碱基序列后，通过人工合成的方法或从基因库中获取 C．只是依据中心法则逆推，其过程不需要中心法则 D．只是对蛋白质分子结构进行分子设计和改造 答案 B 解析 蛋白质工程不是中心法则的简单逆转，而是依据中心法则进行的逆推， 最终还要通过中心法则的信息传递途径表达出设计好的蛋白质，A、C 错误；整个 过程中还需要对基因进行设计和改造，来达到对蛋白质分子的改造的目的，D 错 误。 5．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．通过基因工程中的定点诱变技术，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。 6．下列哪项不是蛋白质工程的研究内容( ) A．分析蛋白质分子的精细结构 B．对蛋白质进行有目的的改造 C．分析氨基酸的化学组成 D．按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质 答案 C 解析 蛋白质工程就是指根据蛋白质分子的结构规律及其与生物功能之间的 关系，按照人的意愿改造或制造自然界不存在的蛋白质分子。为了改造某种蛋白 质分子，必须对其精细结构进行分析，但不包括对组成蛋白质的氨基酸的化学组 成进行分析。 7．蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因 合成来完成，而不直接改造蛋白质的主要原因是( ) A．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶 B．改造基因易于操作且改造后能够遗传 C．目前人类对大多数蛋白质的高级结构知之甚少 D．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大 答案 B 解析 改造基因的操作易于进行，且改造后的基因能够遗传给子代，所以对 蛋白质结构的设计改造可通过基因修饰或基因合成来完成。 题型三 蛋白质工程与基因工程的比较及判断 8．人们发现，蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细，但强度却更大，于是有人试图通过 破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对蚕丝蛋白基因的修改，从而 让蚕也吐出像蛛丝一样坚韧的丝，此过程的名称和依据的原理分别是( ) A．基因突变：DNA→RNA→蛋白质 B．基因工程：RNA→RNA→蛋白质 C．基因工程：DNA→RNA→蛋白质 D．蛋白质工程：蛋白质→DNA→RNA→蛋白质 答案 D 解析 通过修改已知蛋白的基因，从而创造出全新蛋白质的过程属于蛋白质 工程，其原理是：蛋白质→DNA→RNA→蛋白质。 9．下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是( ) A．基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对 现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质 B．蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通 过基因修饰或基因合成来完成 C．基因工程遵循中心法则，蛋白质工程完全不遵循中心法则 D．基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的 答案 C 解析 蛋白质工程的基本途径是根据中心法则反推出来的，而且最后还要根 据中心法则生产出蛋白质。 10．下列不属于蛋白质工程的是( ) A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品 B．改造酶的结构，提高酶的热稳定性 C．将天冬氨酸激酶的一个苏氨酸替换为异亮氨酸 D．将控制人的胰岛素合成的基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素 答案 D 解析 将控制人的胰岛素合成的基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素，属于 基因工程，D 错误。 题型四 蛋白质工程的进展及前景 11．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．目前蛋白质工程取得了很大成功，已广泛用于各种产品的生产 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，D 错误。 12．蛋白质工程在实施中遇到的最大的难题是( ) A．生产的蛋白质无法应用 B．发展前景太窄 C．对大多数蛋白质的高级结构不清楚 D．无法人工合成目的基因 答案 C 解析 蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，这种高级结构十分复杂， 而很多蛋白质的空间结构是人们目前还不清楚的，所以蛋白质工程仍需要经历艰 辛的探索。 二、非选择题 13．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，任何一种蛋 白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对相应蛋白质进行了改造，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 14．科学家对鼠杂交瘤细胞(杂交瘤细胞是既能无限增殖又能分泌特异性抗体 的一种杂交细胞)获得鼠源抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体，用 于癌症治疗。下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程。请据图回答： (1)改造鼠源抗体，生产鼠—人嵌合抗体，属于____________(生物工程)的范畴。 图示该过程中，根据预期的嵌合抗体功能，设计嵌合抗体的结构，最终必须对 ________进行操作。 (2)从鼠杂交瘤细胞中获得可变区的特定基因，然后与人的抗体恒定区基因连 接，需要的工具酶是__________________________________。重组基因是否翻译 成蛋白质，需要从转基因鼠中分离、提取________，利用相应的抗体进行抗原— 抗体杂交。 (3)在鼠—人嵌合抗体进入人体内后，识别抗原的区域是________区，引起人 体免疫反应的主要是________区；经过改造的鼠—人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗 体相比较，突出的优点是__________________________________。 答案 (1)蛋白质工程 基因'(2)限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 蛋白质'(3) 可变 恒定 对人体的不良反应(过敏反应等副作用)减少 解析 (1)根据题目的图示，可以看到是对蛋白质进行了改造，将鼠抗体的可 变区与人抗体的恒定区进行了组合，这种操作属于蛋白质工程。蛋白质工程最终 要通过对基因修饰、基因合成来对蛋白质进行改造。 (2)从鼠杂交瘤细胞中获得可变区的特定基因需要用限制酶，然后与人的抗体 恒定区基因连接需要用 DNA 连接酶。重组基因是否翻译成蛋白质，需要从转基因 鼠中分离、提取蛋白质，利用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。 (3)抗体能与抗原特异性结合，即不同的抗原需要不同的抗体来特异性识别， 所以识别不同抗原的区域应该是可变的，而引起人体免疫反应的主要是恒定区。 从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则 排斥作用会减轻，对人体的副作用会减少。