高中1.4 蛋白质工程的崛起一课一练

这是一份高中1.4 蛋白质工程的崛起一课一练，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

课时达标·效果检测
一、选择题
1.(2014·武汉高二检测)蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。下图为蛋白质工程流程，图中A、B在遗传学上依次表示( )
A.转录和翻译 B.翻译和转录
C.复制和转录D.传递和表达
【解析】选A。图中A过程表示由DNA形成mRNA，即转录；B过程表示以mRNA为模板合成蛋白质，即翻译。
2.下列关于由我国牵头的“人类肝脏蛋白组计划”的叙述中，不正确的是
( )
A.揭示并确认肝脏合成的蛋白质
B.为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发提供科学基础
C.用蛋白质工程实现肝脏合成人类需要的蛋白质
D.是对蛋白质工程的有力推动和理论支持
【解析】选C。“人类肝脏蛋白组计划”将揭示肝脏合成蛋白质的奥秘，这有利于人类改造蛋白质，是对蛋白质工程的有力推动和理论支持，并不是用蛋白质工程实现肝脏合成人类需要的蛋白质。
3.(2014·郑州高二检测)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.②③④D.①②④
【解析】选B。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。
【误区警示】蛋白质工程改造基因，不直接改造蛋白质
(1)蛋白质的高级空间结构较复杂且多样，直接改造不容易操作，难度较大。
(2)基因的结构相对简单且固定，改造容易操作，难度较小。
4.(2014·海淀区高二检测)蛋白质工程与基因工程相比，其突出的特点是( )
A.蛋白质工程原则上能生产出任何蛋白质
B.蛋白质工程能够对现有的蛋白质进行改造，或者制造一种新的蛋白质
C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译实现
D.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出的第三代基因工程
【解析】选B。蛋白质工程的突出特点是对原有的蛋白质加以改造或制造出自然界中没有的蛋白质，B项正确。蛋白质工程不能生产没弄清高级结构的蛋白质，A项错误。蛋白质工程也要通过转录和翻译生产蛋白质，C项错误。蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出的第二代基因工程，D项错误。
5.当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽或蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是( )
A.都与天然产物完全相同
B.都与天然产物不相同
C.基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同
D.基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
【解析】选C。基因工程合成的是自然界已存在的蛋白质，与相应天然产物完全相同；蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质，与天然产物不相同。
6.(2014·南京高二检测)蛋白质工程改造蛋白质时，下列关于“大改”“中改”“小改”的说法中，正确的是(多选)( )
A.“大改”是指根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质
B.“中改”是指在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域
C.“小改”是指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活性部位的一个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能
D.“大改”是指根据氨基酸的性质和特点，人工合成出自然界中已存在的蛋白质
【解析】选A、B、C。根据蛋白质被改造部位的多少，可以将这种改造分为“大改”“中改”和“小改”。所谓的“大改”是指根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能，D项错误。
【变式备选】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.人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少
D.蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大
【解析】选B。蛋白质工程是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，以满足人类的生产和生活的需求。蛋白质工程的直接操作对象是基因，并且改造后能够遗传；若直接改造蛋白质，其性状不能遗传。
二、非选择题
7.(2014·保定高二检测)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。下图是用蛋白质工程设计的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DNA合成形成的新基因应与 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合成的基本思路是什么？
【解题关键】解答此类题目时，首先要结合中心法则尤其是基因表达的过程，然后结合蛋白质工程或基因工程的操作步骤进行推导。
【解析】(1)蛋白质工程首先要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。因此，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是胰岛素的预期功能。
(2)合成的目的基因应与载体结合，构建基因表达载体后导入受体细胞中才能表达。
(3)利用蛋白质工程生产速效胰岛素，需合成新的胰岛素基因，改造好的目的基因需要通过基因工程来生产基因产物，并且在生产中要借助工程菌，所以还要用到发酵工程。因此，此过程涉及蛋白质工程、基因工程、发酵工程。
(4)由新的胰岛素模型到构建新的胰岛素基因，其基本思路是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。
答案：(1)胰岛素的预期功能
(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合成仪合成出新的胰岛素基因。
【互动探究】
(1)结合本题分析：蛋白质工程直接操作的对象是什么？
提示：基因。
(2)比较分析：本题构建形成的新的胰岛素基因与人体内的胰岛素基因相同吗？
提示：不同。由于遗传密码的简并性(一个氨基酸可有多个密码子对应)，因此经反转录形成的基因不再是原来的基因。
8.(2013·德州高二检测)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。
【解析】(1)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→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)，所以据图分析可知：代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤，代表中心法则内容的是①②③。
(2)由图可以看出：①②分别代表中心法则的转录和翻译过程，③表示肽链经加工、折叠形成具有特定空间结构的蛋白质过程，④表示分子设计，⑤表示找到相对应的脱氧核苷酸序列，进行DNA(基因)合成的过程。
(3)蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，通过基因合成或改造实现。
(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的。
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 基因合成或改造
(4)相反
9.(能力挑战题)绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。下图为我国首例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图，据图回答：
(1)图中通过过程①②形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质粒。限制酶Ⅰ的识别序列和切点是-G↓GATCC-，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成黏性末端的过程。(只写出切割后形成的部分即可)
②在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？ ，理由是 。
(2)过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多也最有效的方法是 。
(3)如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上，GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因，其作用是 。
获得的转基因克隆猪，可以解决的医学难题是
。
(4)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： (用序号表示)。
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
③蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成)
④表达出蓝色荧光蛋白
【解析】本题考查基因工程和蛋白质工程的相关知识。
(1)①小题相对比较简单，书写要关注DNA序列与限制酶识别序列的区别，不要遗漏了酶和黏性末端的正确表达。②小题中由于两种限制酶切割形成的黏性末端是相同的，可以互补配对，因此可用DNA连接酶进行相互“缝合”。
(2)基因工程中目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法。
(3)基因表达载体上标记基因的作用是鉴定受体细胞中是否含有目的基因；获得转基因猪，可以解决医学上供体器官不足和免疫排斥问题。
(4)蛋白质工程操作流程的正确顺序是②①③④。
答案：(1)①
②可以连接 由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)
(2)显微注射法
(3)鉴定受体细胞中是否含有目的基因
供体器官不足和免疫排斥
(4)②①③④
【方法规律】有关蛋白质工程的解题方法
可遵循“一找二联三综合”原则。
“一找”：找寻题干中有无“新颖蛋白质”“前所未有的蛋白质”“设计创造蛋白质”等字样，以确定是否考查蛋白质工程。
“二联”：考题一定会联系基因工程，善于和基因工程中操作工具的运用、具体操作的四个过程及基因工程应用进行联系。
“三综合”：综合性联系现代分子遗传学的部分内容，如中心法则的内容，有时也会综合性联系遗传规律的应用、变异的知识等。
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