新教材2023年高中生物第3章基因工程第3节基因工程的应用__第4节蛋白质工程的原理和应用课后训练新人教版选择性必修3

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第3节　基因工程的应用第4节　蛋白质工程的原理和应用课后·训练提升基础巩固1.科学家已能运用基因工程技术,让羊的乳腺合成并分泌人体的某些抗体。下列相关叙述错误的是(　　)A.该技术可导致定向变异B.基因表达载体中需要加入乳腺中特异表达的基因的启动子C.目的基因是抗原合成基因D.受精卵是理想的受体细胞答案:C解析:由题意可知,该技术为基因工程,将目的基因导入受体细胞,可以定向改变生物的遗传性状,A项正确。运用基因工程技术,让羊的乳腺生产抗体,则表达载体中目的基因上游要加入羊乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件,B项正确。目的基因是人体内控制某些抗体合成的基因,C项错误。受精卵常作为动物基因工程的受体细胞,D项正确。2.科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因,并以质粒为载体,采用转基因技术培育出了硫吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的叙述,正确的是(　　)A.金属硫蛋白基因需插入质粒上,才能转移到受体细胞中B.需用特定的限制酶切割烟草的核酸C.同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段,又可以切割质粒,因此不具有专一性D.转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化,导致两者出现生殖隔离答案:A解析:金属硫蛋白基因需插入质粒上,才能转移到受体细胞中,A项正确。在基因工程中,需用特定的限制酶切割目的基因和载体,而不是切割烟草的核酸,B项错误。限制酶具有专一性,能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开,C项错误。转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离,D项错误。3.下图是某转基因抗虫水稻培育流程图。下列有关分析错误的是(　　)A.抗虫蛋白基因的获得需要限制酶B.①过程所依据的理论基础之一是DNA分子结构具有相似性C.该基因工程的原理是让抗虫蛋白基因在宿主细胞中稳定存在D.④过程依据细胞的全能性原理答案:C解析:该基因工程的原理是让抗虫蛋白基因在宿主细胞中稳定和高效地表达。4.凝乳酶是奶酪生产过程中的关键酶,通过蛋白质工程生产高效凝乳酶,不需要的步骤是(　　)A.蛋白质的结构设计B.蛋白质的结构和功能分析C.凝乳酶基因的定向改造D.将定向改造的凝乳酶导入受体细胞答案:D解析:蛋白质的结构设计属于蛋白质工程的步骤,A项正确。蛋白质的结构和功能分析属于蛋白质工程的步骤,B项正确。蛋白质工程通过改造或合成基因来实现对蛋白质的改造,C项正确。需要将定向改造的凝乳酶基因与质粒重组后导入受体细胞,而不是将定向改造的凝乳酶导入受体细胞,D项错误。5.科学家为提高玉米中赖氨酸含量,计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变为异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变为异亮氨酸。下列操作正确的是(　　)A.直接改造上述两种蛋白质的空间结构B.对指导上述两种酶合成的mRNA进行改造C.利用诱变技术促使控制上述两种酶的基因发生突变D.利用基因工程技术,对控制上述两种酶的基因进行改造答案:D解析:蛋白质的功能与其高级结构密切相关,而蛋白质的高级结构又非常复杂,所以直接对蛋白质改造非常困难,且即使改造成功也不能遗传,A项错误。直接改造相应的mRNA,不一定能够表达产生所需要的蛋白质,且即使成功也不能遗传,B项错误。由于基因突变具有不定向性和低频性,所以使用诱变技术不易获得符合要求的基因,C项错误。基因工程可定向改造生物的遗传性状,所以可利用基因工程技术,对控制这两种酶的基因进行改造,D项正确。6.菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花,培育出抗虫菊花。下图是获得转基因菊花的技术流程,请据图回答下列问题。注卡那霉素抗性基因(KanR)作为标记基因,菊花叶片对卡那霉素高度敏感。(1)将重组质粒导入农杆菌的目的是利用农杆菌能够　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的特点,使目的基因进入受体细胞中,并整合到菊花细胞的　　　　上,最终形成转基因植株。 (2)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和　　　　的培养基中,在适宜条件下进行培养,筛选转基因菊花。 (3)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时,需根据　　　　的核苷酸序列设计引物,以　　　　　　　为模板进行第一轮扩增。 答案:(1)侵染菊花(或植物)细胞,并将其Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞　染色体DNA　(2)卡那霉素　(3)抗虫基因(或目的基因)　转基因菊花的DNA(或含目的基因的菊花DNA)7.胰岛素可以用于治疗糖尿病,但是胰岛素被注射入人体后,会堆积在皮下,要经过较长时间才能进入血液,而进入血液的胰岛素又容易被分解,治疗效果受到影响。下图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程,据图回答下列问题。(1)通过人工合成的新基因应与　　　　结合后转移到　　　　　　　　中才能得到准确表达。 (2)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。 (3)图中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是         　。 答案:(1)载体　大肠杆菌或其他细胞(2)蛋白质工程　基因工程(3)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合成仪来合成新的胰岛素基因能力提升1.α1-抗胰蛋白酶缺乏症是一种单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更容易获得这种酶,如下图所示。下列关于该过程的叙述,错误的是(　　)A.载体上绿色荧光蛋白基因的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞B.将目的基因与在羊膀胱细胞中特异表达的基因的启动子连接在一起构建基因表达载体,导入羊受精卵,将会更加容易得到α1-抗胰蛋白酶C.培养出的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因,故该羊有性生殖产生的后代也都能产生α1-抗胰蛋白酶D.目的基因与载体的重组过程需要DNA连接酶的催化答案:C解析:载体上绿色荧光蛋白基因作为标记基因,可用于筛选含目的基因的受体细胞,A项正确。将目的基因与在羊膀胱细胞中特异表达的基因的启动子连在一起构建基因表达载体,导入羊受精卵,制得膀胱生物反应器,获取产品将不受性别和发育时期的限制,B项正确。转基因羊有性生殖产生的后代会发生性状分离,有的子代不再具有转基因生物的特性,C项错误。目的基因与载体的重组需要DNA连接酶的催化,D项正确。2.下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述,错误的是(　　)A.动物、植物和微生物可以生产基因工程药物B.三类生物技术操作中将目的基因导入受体细胞的方式相同C.三类生物技术操作的原理相同D.三类生物技术操作中用到的工具酶相同答案:B解析:将目的基因导入植物、动物以及微生物细胞的方式不同。3.下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是(　　)A.蛋白质工程不需要构建基因表达载体B.通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的是自然界没有的蛋白质C.蛋白质工程需要限制酶和DNA连接酶D.蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的答案:A解析:蛋白质工程是指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,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需求,故需要构建基因表达载体,也需要限制酶和DNA连接酶,A项错误,B、C两项正确。蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的,D项正确。4.科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造,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,据图回答下列问题。(1)改造鼠源杂交瘤抗体,生产鼠—人嵌合抗体,属于　　　　(生物工程)的范畴。(2)图示过程是从预期的　　　　　　　　　　　　　出发,设计　　　　　　　,最终必须对　　　　　　进行操作,此操作中改变的是　　　　　　　　　　　　。 (3)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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(从免疫角度考虑)。 答案:(1)蛋白质工程　(2)嵌合抗体功能　嵌合抗体的结构　基因　基因的碱基序列　(3)减轻人体的免疫排斥反应解析:(1)由题图可知,鼠—人嵌合抗体是通过人工设计而形成的具有特定功能的蛋白质,其生产过程应属于蛋白质工程的范畴。(2)蛋白质工程的基本思路:预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。(3)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,则免疫排斥反应会减轻,对人体的副作用会减少。5.干扰素是动物或人体细胞被病毒感染后产生的一类糖蛋白,具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等多种生物活性。请分析回答下列问题。(1)干扰素的产生受细胞内基因的控制,通常处于抑制状态。在病毒刺激下,干扰素基因经　　　　、翻译形成干扰素前体,进一步加工后形成成熟的干扰素,通过　　　　的方式分泌到细胞外。 (2)某些干扰素可作用于病毒的宿主细胞膜上的相应受体,激活该细胞细胞核中的基因,表达产生多种抗病毒蛋白,其中有些蛋白可通过激活RNA酶使病毒的mRNA　　　　,有些则可与　　　　　　(细胞器)结合,通过抑制病毒多肽链的合成发挥抗病毒作用。 (3)某些干扰素可抑制肿瘤细胞DNA的合成,通过减慢细胞　　　　分裂过程抑制肿瘤。还有些干扰素可提高抗原呈递细胞将抗原呈递给　　　　细胞的能力,从而在免疫调节中发挥作用。 (4)获取干扰素的传统方法是从人的白细胞中提取,但产量很低。科学家构建基因表达载体时,利用　　　　　　酶,将干扰素基因与　　　　　　　　　　　　　等调控元件连接在一起,采用　　　　　　　　法将重组DNA导入牛的　　　　　　(细胞)中,经胚胎早期培养一段时间后移植入母体内发育成熟,即可获得能产生干扰素的转基因牛,在该牛的乳汁中获得大量的干扰素。 答案:(1)转录　胞吐　(2)水解　核糖体　(3)有丝　辅助性T　(4)DNA连接　牛乳腺中特异表达的基因的启动子　显微注射　受精卵解析:(1)基因通过转录和翻译过程控制蛋白质合成,分泌蛋白通过胞吐的方式排出细胞。(2)RNA酶能水解RNA,使RNA失去活性。蛋白质在核糖体合成,一些干扰素通过与核糖体结合,抑制病毒多肽链的合成,进而发挥抗病毒作用。(3)某些干扰素可抑制肿瘤细胞DNA的合成,抑制肿瘤细胞的有丝分裂过程。针对肿瘤细胞的免疫为细胞免疫,有些干扰素可提高抗原呈递细胞将抗原呈递给辅助性T细胞的能力,促使细胞毒性T细胞增殖分化为新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞。(4)转基因动物培育过程中,用显微注射法将重组DNA分子(基因表达载体)导入动物受精卵中。