人教版 (2019)选择性必修3第4节 蛋白质工程的原理和应用课后复习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第4节 蛋白质工程的原理和应用课后复习题，共8页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题
知识点一 蛋白质工程概念和崛起的缘由
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。
知识点二 蛋白质工程的基本原理
2．蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过改造或合成基因来完成，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改造或基因合成来完成，B正确。
3．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。
4．纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的相应氨基酸替换后，纤维素酶的热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法，正确的是( )
A．改造后的纤维素酶的较高热稳定性不可遗传
B．对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础
C．改造纤维素酶无需构建基因表达载体
D．对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的
答案 B
解析 由于蛋白质工程进行了基因改造，所以改造后的纤维素酶的较高热稳定性是可遗传的，A错误；改造纤维素酶同样需构建基因表达载体，C错误；对纤维素酶的改造是通过改造控制合成纤维素酶的基因来实现的，D错误。
5．下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是( )
A．蛋白质工程和基因工程都是分子水平的操作
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 蛋白质工程和基因工程都属于分子水平的操作；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。
6．人体内的t­PA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t­PA会诱发颅内出血，其原因在于t­PA与血纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实，通过某技术，将t­PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良t­PA蛋白，进而显著降低出血。下列相关叙述错误的是( )
A．该技术的关键是了解t­PA蛋白质分子的结构
B．该技术生产改良t­PA蛋白的过程遵循中心法则
C．该技术是在分子水平上直接改造蛋白质的
D．该技术构建出了一种自然界中原先不存在的全新的基因
答案 C
解析 将t­PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术，该技术的关键是了解t­PA蛋白质分子的结构，A正确；该技术生产改良t­PA蛋白的过程遵循中心法则，B正确；该技术是在分子水平上通过改造基因来改造蛋白质的，C错误；该技术进行了基因改造，构建出了一种自然界中原先不存在的全新的基因，D正确。
7．新冠病毒通过刺突蛋白(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，以干扰新冠病毒的感染。下列说法不合理的是( )
A．LCB1可能与S蛋白的抗体在结构上类似
B．S蛋白的RBD结构可为设计LCB1提供信息
C．设计LCB1时，需避免在结构上与ACE2类似
D．生产LCB1涉及基因工程的某些操作技术
答案 C
解析 S蛋白的抗体能与S蛋白的活性域(RBD)特异性结合，而LCB1可与S蛋白的RBD紧密结合，说明LCB1可能与S蛋白的抗体在结构上类似，A合理；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合理；人工合成的LCB1可识别并紧密结合S蛋白的RBD，阻止S蛋白的RBD与ACE2受体结合，这说明LCB1可能与ACE2受体的某些区域结构类似，C不合理；可以用蛋白质工程进行LCB1的设计和生产，而蛋白质工程建立在基因工程的基础之上，因此生产LCB1用到了基因工程的某些操作技术，D合理。
知识点三 蛋白质工程的应用
8．下列关于蛋白质工程应用的叙述，正确的是( )
A．科学家对相关酶进行改造的过程中，需要合成全新的基因
B．利用蛋白质工程才能从大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素
C．使干扰素在适宜的条件下可以大量自我复制
D．蛋白质工程可以对胰岛素基因进行改造，从而得到速效胰岛素类似物
答案 D
解析 科学家对相关酶进行改造的过程中，不是需要合成全新的基因，而是对原有基因进行必要的改造，A错误；从大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素利用的是基因工程，B错误；干扰素的本质是蛋白质，不能自我复制，C错误。
9．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，C正确。
二、非选择题
10．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，在一定条件下可以延长保存时间，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”：_______________________________________________。
(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，不一定能满足______________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)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)从预期的蛋白质功能出发eq \(――→,\s\up7(设计))预期的蛋白质结构eq \(――→,\s\up7(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或合成新的基因eq \(――→,\s\up7(获得))所需要的蛋白质
(2)自然界已存在 人类生产和生活 改造 合成基因 改造
(3)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
11．科学家利用鼠杂交瘤细胞获得鼠源抗体，并进行改造，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)限制性内切核酸酶和DNA连接酶 蛋白质
(3)可变 恒定 诱发免疫反应的强度降低很多
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改造、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。