高中生物人教版 (2019)选择性必修3第4节 蛋白质工程的原理和应用测试题

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第4节 蛋白质工程的原理和应用测试题，共9页。试卷主要包含了蛋白质工程崛起的缘由是，蛋白质工程的基本流程是等内容，欢迎下载使用。
题组一 蛋白质工程崛起的缘由及基本原理

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中存在的种类
C.天然蛋白质不能够完全满足人类生产和生活的需要
D.天然蛋白质的结构和种类是长期自然选择的结果
2.(2021辽宁大连高三二模)下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是( 易错 )
A.蛋白质工程是在分子水平上通过改造或合成基因来完成的
B.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
C.蛋白质工程的途径是从预期蛋白质结构开始,进行氨基酸的增减或替换
D.蛋白质工程的最终目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质,以满足人类的需求
3.蛋白质工程的基本流程是( )
①蛋白质分子结构设计 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④根据氨基酸序列推测出脱氧核苷酸序列
A.①②③④B.④②①③
C.③①④②D.③④①②
4.下列不是蛋白质工程的研究内容的一项是( )
A.分析蛋白质分子的结构
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
5.如图为蛋白质工程操作的基本思路,下列叙述不正确的是( )
A.图中①代表转录,②代表翻译,④代表分子设计,⑤代表DNA合成
B.代表蛋白质工程操作思路的过程有④⑤,代表中心法则内容的是①②
C.蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计
D.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
6.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。
ABCD
(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,依据蛋白质工程原理,设计实验流程,让动物生产“可以保存的干扰素”:A. ;B. ;C. ;D. 。
(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 需求。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 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。
(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。
题组二 蛋白质工程的应用
7.下列案例是通过实施蛋白质工程获得的是( )
A.在山羊乳腺生物反应器中表达出人α-抗胰蛋白酶
B.转基因除草剂玉米的培育
C.零下70 ℃可保存半年的干扰素的生产
D.含外源生长激素基因的“超级小鼠”的培育
8.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来实现的
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
9.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中第158位的丝氨酸变成亮氨酸,第240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:
(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
(2)以P基因序列为基础,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: 。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本思路是从预期的蛋白质功能出发,通过 和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因,从而获得所需要的蛋白质。
能力提升练
题组一 蛋白质工程的原理和应用

1.()下列关于蛋白质工程的说法不正确的是( )
A.蛋白质工程能将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上,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
2.(2021北京顺义高二期末,)水蛭素是一种蛋白质,可用于预防和治疗血栓,但在治疗过程中发现其抗凝血活性低。研究人员欲提高水蛭素抗凝血活性,正确的操作步骤是( )
①确定影响活性的氨基酸序列
②分析水蛭素的空间结构,找到影响其活性的结构域
③推测需要替换的氨基酸序列
④构建基因表达载体,使其在受体细胞中表达
⑤PCR技术获得改造后的水蛭素基因
⑥确定基因中的碱基序列
A.②①③⑤⑥④B.②③⑥①⑤④
C.②①③⑥⑤④D.①②③④⑤⑥
3.(2021福建泉州高二期末,)新型冠状病毒通过刺突蛋白(S蛋白)的活性域(RBD)与人体细胞表面的ACE2受体相互作用感染细胞。科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1,可与S蛋白的RBD紧密结合,以干扰新型冠状病毒的感染。下列说法不合理的是( )
A.LCB1的结构可能与S蛋白的抗体有相似之处
B.S蛋白的RBD结构可以为设计LCB1提供信息
C.生产LCB1用到了基因工程的操作技术
D.可直接从细胞中获取基因用于LCB1的生产
4.(不定项)(2021辽宁丹东高三二模,)胰岛素用于治疗糖尿病,但胰岛素注射后易在皮下堆积,需较长时间才能进入血液,进入血液后又易被分解,因此治疗效果受到影响。如图是新的速效胰岛素的生产过程,有关叙述错误的是( )
A.新的速效胰岛素的生产是依据基因工程原理完成的
B.新的速效胰岛素生产过程中不涉及中心法则
C.新的速效胰岛素生产过程中最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列
D.若用大肠杆菌生产新的速效胰岛素,常用Ca2+处理大肠杆菌
5.(2021河北高三二模节选,)枯草杆菌蛋白酶广泛用于洗涤、制革、食品以及医疗等行业中。某研究小组利用蛋白质工程技术提高了枯草杆菌蛋白酶的催化活性。回答下列问题:
(1)目的基因的获得是利用基因工程改造蛋白质的第一步,目前常用的获取目的基因的方法为 。
(2)为使目的基因与质粒连接,通常会用两种不同的 对质粒和目的基因进行切割,其目的是 。再用 处理形成重组质粒。
(3)研究小组将该蛋白酶中第18位的丙氨酸替换为脯氨酸、第239位的谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位的缬氨酸替换为亮氨酸,结果发现该酶的催化活性大幅度提高,其原因可能是
。
题组二 比较蛋白质工程与基因工程
6.(2021哈师大附中高二期中,)阅读如下资料,判断下列各项描述不合理的是( )
资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”。
资料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。
A.甲属于基因工程,乙属于蛋白质工程
B.甲中将目的基因导入小鼠受精卵中常用显微注射法
C.乙中通过对基因改造实现了对蛋白质的改造
D.从资料乙可看出,T4溶菌酶是一种直接利用氨基酸制造出来的新蛋白质
7.()已知生物体内有一种转运蛋白Y,由300个氨基酸组成。如果将Y中第157位的异亮氨酸变成亮氨酸,第261位的酪氨酸变成丝氨酸,改变后的蛋白质Y1不但保留了原有Y的功能,且具备了催化活性。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蛋白基因进行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,不需构建基因表达载体
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
答案全解全析
第4节 蛋白质工程的原理和应用
基础过关练
1.C 蛋白质工程崛起的缘由:基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质,而这些天然蛋白质却不一定能够完全符合人类生产和生活的需要。
2.C 蛋白质工程是在分子水平上通过改造或合成基因来完成的,A正确;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,B正确;蛋白质工程的途径: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,C错误;蛋白质工程的最终目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质,以满足人类的需求,D正确。
易错警示
混淆蛋白质工程的操作对象
任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了基因即对蛋白质进行了改造,而且改造后的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接进行改造,即使改造成功,被改造后的蛋白质也无法稳定遗传。
3.C 蛋白质工程的基本思路: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,综上所述C正确。
4.C 蛋白质工程是根据预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构,A正确;蛋白质工程通过改造或合成基因对蛋白质进行有目的的设计改造,B正确;蛋白质工程分析、设计蛋白质分子,不分析氨基酸的化学组成,C错误;蛋白质工程通过改造或合成基因,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需求,D正确。
5.C ①代表转录,②代表翻译,④代表分子设计,⑤代表DNA合成,A正确;代表蛋白质工程操作思路的过程有④⑤,代表中心法则内容的是①②,B正确;蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计,通过改造或合成基因实现,C错误;蛋白质工程根据具有相应功能的蛋白质结构推测氨基酸序列,进而推测出脱氧核苷酸序列,因此蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的,D正确。
6.答案 (1)预期蛋白质的功能 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 改造 合成 (3)高级
解析 (1)由蛋白质工程的基本途径可知,图中的A为预期蛋白质的功能;B为预期的蛋白质结构;C为应有的氨基酸序列;D为相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。(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自然界已存在的蛋白质,且不一定符合人类生产和生活的需求。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。(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高级结构。
7.C 山羊乳腺生物反应器中表达出α-抗胰蛋白酶是将该酶对应基因整合到山羊体内进行生产的,属于基因工程,A不符合题意;转基因除草剂玉米的培育属于基因工程,B不符合题意;可保存的干扰素的生产是蛋白质工程,C符合题意;含外源生长激素基因的“超级小鼠”的培育是将外源生长激素基因导入小鼠体内,属于基因工程,D不符合题意。
8.D 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进而改变蛋白质的结构而实现的,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,可以遗传给后代,因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质,D错误。
9.答案 (1)氨基酸序列(或结构) (2)DNA和RNA(或遗传物质) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译) (3)设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列
解析 (1)从题述资料中可知,改变了蛋白质中的氨基酸序列,可以改变蛋白质的功能,故若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。(2)基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括DNA和RNA的复制,以及遗传信息在不同分子之间的流动,即DNA→RNA(转录)、RNA→DNA(逆转录)、RNA→蛋白质(翻译)。(3)蛋白质工程的基本思路是从预期的蛋白质功能出发,通过设计预期的蛋白质结构和推测应有的氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因,从而获得所需要的蛋白质。
能力提升练
1.C 蛋白质工程的目标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设计改造,因此蛋白质工程能将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上,降低鼠抗体的抗原性;也能对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变,A、B正确。蛋白质工程可以按照人们的意愿设计合成蛋白质,也可以在已有的蛋白质基础上进行局部的改造,通过改变一个或几个碱基,定位突变以达到改造蛋白质分子结构的目的,因此对关键氨基酸的转换与增删是蛋白质工程的一种方法,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。
2.C 运用蛋白质工程提高水蛭素抗凝血活性,应先分析水蛭素的空间结构,找到影响其活性的结构域,然后确定影响活性的氨基酸序列,推测需要替换的氨基酸序列,最终确定基因中的碱基序列,据此通过PCR技术获得改造后的水蛭素基因,并构建基因表达载体,使其在受体细胞中表达,故选C。
3.D S蛋白的抗体能与S蛋白的RBD特异性结合,而根据题干可知,LCB1可与S蛋白的RBD紧密结合,说明LCB1的结构可能与S蛋白的抗体类似,A正确;由于LCB1可与S蛋白的RBD紧密结合,故LCB1可依据S蛋白的RBD结构进行设计,B正确;生产LCB1用到了蛋白质工程,其中一些步骤用到了基因工程的操作技术,如人工合成DNA,C正确;由题意可知,蛋白质LCB1是一种自然界不存在的蛋白质,故不能直接从细胞中获取相应的基因,D错误。
4.ABC 新的速效胰岛素的生产是依据蛋白质工程原理完成的,A错误;新的速效胰岛素生产过程中涉及转录、翻译过程,其涉及中心法则,B错误;新的速效胰岛素生产过程中最困难的一步是设计新的胰岛素分子的空间结构,C错误;把目的基因导入大肠杆菌,常用Ca2+处理大肠杆菌,使其成为感受态细胞,D正确。
5.答案 (1)PCR扩增 (2)限制性内切核酸酶 避免质粒和目的基因的自我连接,确保目的基因的插入方向 DNA连接酶 (3)改变了蛋白酶的空间结构,提高了酶与底物的亲和力
解析 (1)常用的获取目的基因的方法是PCR扩增。(2)对目的基因和质粒的切割会用到限制性内切核酸酶。用不同限制酶的原因是避免质粒和目的基因的自我连接,确保目的基因的插入方向,再用DNA连接酶处理,形成重组质粒。(3)题干中描述蛋白酶中的多个氨基酸被替换,因此改变了蛋白酶的空间结构,提高了酶与底物的亲和力,催化活性大幅度提高。
6.D 甲中“超级小鼠”的培育,与导入的牛生长激素基因有关,属于基因工程,资料乙显示科学家将编码T4溶菌酶的基因进行了改造,这属于蛋白质工程,A正确;将目的基因导入动物受精卵中常用显微注射法,B正确;乙中通过对编码T4溶菌酶的基因进行改造,导致组成T4溶菌酶的肽链中的氨基酸序列发生了改变,实现了对蛋白质的改造,C正确;从资料乙可看出,T4溶菌酶是一种通过改造“编码T4溶菌酶的基因”而制造出来的新蛋白质,D错误。
7.B 蛋白质工程和基因工程的根本区别是蛋白质工程可产生自然界不存在的蛋白质,A错误;据题干信息可知,可以通过对Y蛋白基因进行改造或人工合成获得Y1蛋白基因,B正确;蛋白质工程是以基因工程为基础的,故操作过程中也需构建基因表达载体,C错误;细胞内合成蛋白Y1与Y蛋白的过程中,遗传信息的流向是相同的,D错误。
1.C
2.C
3.C
4.C
5.C
7.C
8.D
1.C
2.C
3.D
4.ABC
6.D
7.B