高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第五节 蛋白质工程练习题

3.5蛋白质工程

1.将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞，可以提高玉米中的赖氨酸含量；更换赖氨酸形成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，使两种酶的活性提高，也可以提高玉米中的赖氨酸含量。以上两种技术分别属于(   )

A.基因工程、基因工程 B.蛋白质工程、蛋白质工程

C.基因工程、蛋白质工程 D.蛋白质工程、基因工程

2.2018年4月9日,一则刊登于国际杂志The FASEB Journal上的研究报告称,美国研究人员通过研究利用来自埃及血吸虫的特殊蛋由作为治疗性分子来减少化疗诱导的出血性膀胱炎患者的出血和疼痛症状。若通过破解埃及血吸虫的特殊蛋白的结构从而推出其基因结构,以指导对牛基因的修改,从而让牛也能产生埃及血吸虫的特殊蛋白,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.蛋白质工程:RNA→RNA→蛋白质
C.基因工程:DNA→RNA→蛋白质
D.蛋白质工程:蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质

3.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要的目的是(   )

A. 分析蛋白质的三维结构              B. 研究蛋白质的氨基酸组成

C. 获取编码蛋白质的基因序列信息      D. 改造现有蛋白质或制造新的蛋白质

4.有关蛋白质工程的说法，正确的是(   )

A.必须从预期蛋白质的功能出发 B.在分子水平上直接改造蛋白质

C.可以不涉及转录和翻译过程 D.不需要借助基因工程的相关技术

5.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，就可以在-70℃条件下保存半年，这属于蛋白质工程的范畴。下列相关说法不正确的是(   )

A.蛋白质工程可以生产自然界不存在的蛋白质

B.蛋白质工程生产干扰素的过程不遵循中心法则

C.对天然干扰素的改造须通过对基因的操作来实现

D.蛋白质空间结构复杂是蛋白质工程实施难度大的重要原因

6.下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是(   )

A.培育抗除草剂的转基因作物时只能以受精卵为受体细胞

B.只能用同一种限制酶切割含目的基因的DNA片段和载体

C.基因工程中常以抗生素抗性基因作为标记基因

D.蛋白质工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质

7.研究者试图通过蛋白质工程技术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.改造过程中需要用到限制酶和DNA连接酶

B.该过程核心技术是基因工程

C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种

D.改造后的中华鲟产生的后代不具有改造后的蛋白质

8.已知生物体内有一种转运蛋白Y，如果将蛋白Y中某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质Y1不但保留了蛋白Y原有的功能，而且具备了酶的催化功能。下列说法正确的是(   )

A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异

B.可以通过对Y蛋白基因改造或人工合成获得Y1蛋白基因

C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体

D.细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的

9.玉米中赖氨酸含量比较低，形成机理如下图所示，将天冬氨酸激酶（AK）第352位的苏氨酸变成异亮氨酸和将二氢吡啶二羧酸合成酶（DHDPS）第104位的天冬氨酸变成异亮氨酸，可以使玉米叶片和种子中游离的赖氨酸含量分别增加5倍和2倍，已知改造后的AK和DHDPS的活性均未发生明显变化，下列有关分析错误的是(   )

A.玉米中赖氨酸含量比较低是负反馈调节的结果

B.分析上述材料可知，赖氨酸的高产可借助蛋白质工程实现

C.改造后的AK和DHDPS的空间结构发生改变

D.改造后的AK和DHDPS与赖氨酸的结合能力增强

10.下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是(   )

A.收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系

B.可以预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能

C.根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构

D.根据人们的需要，直接对氨基酸的分子结构进行重新设计

11.科研人员将葡萄糖异构酶的第138位的甘氨酸替换为脯氨酸，使葡萄糖异构酶的热稳定性提高，最适反应温度提高10~12℃。下列有关对葡萄糖异构酶进行改造的叙述，错误的是(   )

A. 该技术为蛋白质工程，又称为第二代基因工程

B. 直接在蛋白质分子水平上对葡萄糖异构酶进行改造

C. 改造前可以先预期功能，再对蛋白质进行分子设计

D. 改造时需对葡萄糖异构酶基因的碱基对进行替换

12.枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但其极易被氧化而失效。科学家将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。它的改造过程如下：预期蛋白质功能→①设计预期蛋白质结构→②推测应有氨基酸序列→③找到并改变基因中脱氧核苷酸序列→④生产相应蛋白质。回答下列问题：

（1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是__________。

（2）改造后的枯草杆菌中控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有__________个碱基对发生变化。

（3）科学家对枯草杆菌蛋白酶分子所做的改造工作，是对已知蛋白质进行__________。

（4）通过③过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因，要使这一序列能够表达并发挥作用，还必须在序列的上、下游加上__________和__________，在这个过程中需要__________酶的参与。

答案以及解析

1.答案：C

解析：富含赖氨酸的蛋白质是自然界中已有的蛋白质，基因工程可以把该蛋白质编码基因转入玉米细胞，并使之合成该蛋白质；更换赖氨酸合成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，是对自然界中已有的蛋白质进行改造，属于蛋白质工程。

2.答案：D

解析：

3.答案：D

解析：A、分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程的准备工作，与题意不符，A错误； B、研究蛋白质的氨基酸组成是为了设计或改造相关基因，这不是蛋白质工程的最终目的，B错误；C、获取编码蛋白质的基因序列信息实现了对基因的修饰或合成过程，但不是蛋白质工程要的最终目的，C错误； D、改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，从而满足人类的需求，实现对蛋白质的定向改造，这是蛋白质工程的最终目标，D正确。故选D。

4.答案：A

解析：蛋白质工程必须从预期蛋白质的功能出发，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，而不是直接改造蛋白质，A正确，B错误；基因修饰或基因合成后要通过转录和翻译合成蛋白质，C错误；蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，D错误。

5.答案：B

解析：A、蛋白质工程可以生产自然界原本不存在的蛋白质；B、蛋白质工程生产干扰素的过程也需要基因表达，B错误；C、对天然干扰素的改造须通过对基因的操作来实现，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，C正确；D、蛋白质工程实施的难度很大，D正确。故选：B。

6.答案：C

解析：植物细胞的体细胞一般都具有全能性，所以将目的基因导入植物体细胞，也能培育抗除草剂的作物新品种，A错误；可用不同限制酶切割含目的基因的DNA片段和载体，只要所用限制酶产生的末端相同即可，B错误；基因工程中常以抗生素抗性基因作为标记基因，C正确；蛋白质工程可通过基因改造或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，D错误。

7.答案：D

解析：蛋白质工程的核心是基因工程，所以改造过程中需用到限制酶和DNA连接酶，A正确；蛋白质工程是第二代基因工程，故基因工程是蛋白质工程的核心技术，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，它们之间没有生殖隔离，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产生的后代也具有改造后的蛋白质，D错误。

8.答案：B

解析：蛋白质工程和基因工程的根本区别是蛋白质工程可制造出自然界没有的蛋白质，A错误；可以通过对Y蛋白基因改造或人工合成获得Y1蛋白基因，B正确；蛋白质工程操作过程中，需要酶和载体作为工具，C错误；细胞内合成蛋白Y1与蛋白质Y的过程中，遗传信息的流向是相同的，D错误。

9.答案：D

解析：

10.答案：D

解析：本题主要考查蛋白质工程的应用。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基序列→创造出自然界不存在的蛋白质，故选D。

11.答案：B

解析：A、该技术通过对葡萄糖异构酶的基因修饰，定向改造葡萄糖异构酶，属于蛋白质工程，又称为第二代基因工程，A正确；

B、该技术是通过对葡萄糖异构酶基因的修饰来改造蛋白质，不是直接在蛋白质分子水平上进行改造，B错误；

C、蛋白质工程的基本步骤是从预期蛋白质功能出发→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列，C正确；

D、改造时要将葡萄糖异构酶的第138位的甘氨酸替换为脯氨酸，因此要对葡萄糖异构酶基因的相应碱基对进行替换，D正确。

故选B。

12.答案：（1）蛋白质工程

（2）1

（3）少数氨基酸的替换

（4）启动子；终止子；DNA连接

解析：（1）题干所述技术是对蛋白质分子进行改造，因此属于蛋白质工程。

（2）枯草杆菌蛋白酶分子改造的方向是替换蛋白酶分子中第222位的氨基酸，需要进行碱基对的替换，至少有1个碱基对发生变化。

（3）科学家所做的改造工作是对已知的枯草杆菌蛋白酶这种蛋白质进行少数氨基酸的替换。

（4）若要使脱氧核苷酸序列得以表达，需要在序列上游加上启动子，下游加上终止子，在这个过程中需要DNA连接酶参与。