沪科版 (2019)选修3第三章 基因工程赋予生物新的遗传特性第三节 蛋白质工程是基因工程的延伸一、根据基因工程原理射界和改造蛋白质练习

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【基础】一、根据基因工程原理射界和改造蛋白质-1随堂练习一．单项选择1．微生物常被用于基因工程中，下列有关叙述错误的是（    ）A．从耐热的细菌中可获取PCR所需的DNA聚合酶B．大肠杆菌．酵母菌等微生物是基因工程常用的载体C．作为载体的DNA分子需具有合成抗生素的基因D．大肠杆菌转化为感受态细胞可用氯化钠溶液处理2．有关基因工程与蛋白质工程的说法，正确的是（    ）A．农杆菌中的Ti质粒上的基因可全部整合到受体细胞染色体上B．蛋白质工程技术中的操作对象是蛋白质或控制蛋白质合成的基因C．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子结构，使之更加符合人类需要D．当前限制蛋白质工程发展的关键因素是基因工程技术还不成熟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，它最终要达到的目的是（    ）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，满足人类的需求4．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5．新冠病毒是一种RNA病毒，极易产生变异，其通过表面刺突蛋白（S蛋白）的受体结合域（RBD）与人体细胞表面的ACE2受体相互作用而感染细胞。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RBD紧密结合，以干扰新冠病毒的感染。下列有关说法，错误的是（    ）A．LCB1的作用效应与抗S蛋白抗体类似B．可用蛋白质工程进行LCB1的设计和生产C．新冠病毒侵入人体后可在内环境中大量增殖D．易感人群即使注射疫苗也仍然具有被感染的可能6．蛋白质糖基化工程是通过对蛋白质表面的糖链进行改造，从而改良蛋白质性质的一种技术。下列相关叙述，错误的是（    ）A．细胞中蛋白质糖基化是一种翻译后修饰，主要发生在叶绿体中B．糖基化对蛋白质的溶解度．稳定性．活性等具有重要的影响C．蛋白质糖基化工程可通过基因工程改变糖基化途径中有关酶实现D．进行合适的糖基化修饰，可以提高治疗性蛋白质的疗效7．下列有关生物工程的叙述，正确的有（    ）A．基因工程的核心步骤是构建基因表达载体B．蛋白质工程可通过直接改造蛋白质的结构从而改变其功能C．PCR技术需要利用限制性核酸内切酶打开DNA双链D．利用植物茎尖培养脱毒苗时，需要对离体的茎尖．培养基等进行灭菌8．生产速效胰岛素和耐高温蛋白质所应用的生物技术均是（　　）A．基因工程 B．细胞工程C．蛋白质工程 D．胚胎工程9．以下列关于基因工程的应用及蛋白质工程的叙述，正确的是（    ）A．将某蛋白基因导入牛的乳腺细胞后形成乳腺生物反应器B．由工程菌大肠杆菌获得人类干扰素的成分后可直接应用C．基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法D．蛋白质工程可以改造现有的蛋白质或制造出新的蛋白质10．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11．猪胰岛素用于人体时，降低血糖效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素能用于治疗人类的糖尿病，以下操作中最佳方案是（    ）A．修饰和改造猪胰岛素中的氨基酸种类与序列B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素C．将猪和人的胰岛素混合在一起治疗人体糖尿病D．根据人胰岛素氨基酸排列顺序设计制造一种全新的胰岛素12．科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β－干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为（    ）A．基因工程 B．蛋白质工程 C．微生物发酵工程 D．细胞工程13．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。下图示意蛋白质工程流程，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14．下图为蛋白质工程的流程图，下列说法正确的是（    ）A．利用蛋白质工程制造出的蛋白质都是自然界本来就有的B．蛋白质工程是一项完全摆脱基因工程技术的全新的生物工程技术C．过程a．b分别是转录．翻译D．蛋白质工程不可能构建出一种新的基因15．科研人员利用农杆菌转化法将抗病毒蛋白基因C导入大豆中，培育出转基因抗病大豆新品种，Ti质粒如图所示。下列叙述，不正确的是（    ）A．农杆菌的拟核DNA与大豆基因发生重组B．构建重组质粒过程中需要限制酶和DNA连接酶C．基因C插入T-DNA导致四环素抗性基因突变D．转基因抗病大豆不具有卡那霉素的抗性16．下列关于蛋白质工程的叙述，不正确的是（    ）A．蛋白质工程的基础是基因工程B．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则C．蛋白质工程得到的蛋白质都是天然存在的蛋白质分子D．经蛋白质工程改造后的性状可以遗传给后代17．蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质进行分子设计．生产的过程。下图是蛋白质工程的流程图，据图分析正确的是（    ）A．过程①是目前蛋白质工程难度最大的环节B．过程④和⑤所需原料分别是脱氧核苷酸和氨基酸C．若使③设计的基因能表达和发挥作用，必须在基因的两端添加调控序列D．通过蛋白质工程可以获得自然界不存在的蛋白质18．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158位的丝氨酸变成亮氨酸，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。下列叙述正确的是（    ）A．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氨基酸序列（或结构）进行改造B．直接对蛋白质的氨基酸序列（或结构）进行修饰改造，是蛋白质工程的范畴C．改变后的蛋白质（P1）与蛋白质（P）的结构相同，功能不同D．蛋白质工程已被广泛发展应用，极大的满足了人类生产生活的需要
参考答案与试题解析1．【答案】BCD【解析】试题分析：基因工程的工具：（1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（3）运载体：常用的运载体：质粒．噬菌体的衍生物．动植物病毒。解答：A．从耐热的细菌中可获取PCR所需的DNA聚合酶，即热稳定DNA聚合酶，A正确；B．大肠杆菌．酵母菌等微生物是基因工程常用的受体，基因工程常用的运载体有质粒．噬菌体的衍生物．动植物病毒，B错误；C．作为载体的DNA分子需具有抗生素抗性基因作为标记基因，而不是合成抗生素的基因，C错误；D．大肠杆菌转化为感受态细胞可用氯化钙溶液处理，D错误。故选BCD。2．【答案】C【解析】试题分析：3．【答案】D【解析】蛋白质工程的基本途径是：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质三维结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（→得到预期的基因）。解答：蛋白质工程的最终目的是改造现有的蛋白质，或者制造一种全新的蛋白质，以满足人类的需求。故选D。4．【答案】D【解析】试题分析：据图分析，物质X在天冬氨酸激酶（AK）和二氢吡啶二羧酸合成酶（DHDPS）作用下，形成赖氨酸；当赖氨酸含量高，抑制天冬氨酸激酶（AK）和二氢吡啶二羧酸合成酶（DHDPS）的活性。解答：A．由于存在负反馈调节，玉米中赖氨酸含量比较低，A正确；
B．根据题干分析，“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”，属于蛋白质工程，B正确；
C．根据题干信息，“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”，说明改造后的AK和DHDPS的空间结构发生改变，C正确；
D．根据题干信息，“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”，说明改造后的AK和DHDPS与赖氨酸的结合能力减弱，负反馈调节减弱，D错误。
故选D。5．【答案】C【解析】根据题干分析，新冠病毒通过表面刺突蛋白（S蛋白）的受体结合域（RBD）与人体细胞表面的ACE2受体相互作用而感染细胞；而蛋白质LCB1可与S蛋白的RBD结合，阻断上述过程，从而干扰新冠病毒的感染。病原体表面的一些特定的蛋白质等物质，能够与免疫细胞表面的受体结合，从而引发免疫反应，这些能引发免疫反应的物质称为抗原。新冠病毒表面的S蛋白就是一种抗原。抗体是机体产生的专门应对抗原的蛋白质，能与相应抗原发生特异性结合。抗体与病原体的结合可以抑制病原体的增殖或对人体细胞的黏附。蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，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。．蛋白质工程能够生产自然界中不存在的蛋白质。解答：A．LCB1能S蛋白结合，干扰新冠病毒对人体细胞的感染，说明其作用与抗体类似，A正确；B．LCB1自然界中不存在的蛋白质，可能通过蛋白质工程进行设计和生产，B正确；C．新冠病毒无细胞结构，必需寄生在人体细胞中，C错误；D．新冠病毒是一种RNA病毒，极易产生变异；易感人群注射疫苗也具有被变异的新冠病毒感染的可能，D正确。故选C。6．【答案】A【解析】试题分析：分泌蛋白的合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜。解答：A．细胞中蛋白质糖基化是一种翻译后修饰，主要发生在内质网中，A错误；B．糖基化对蛋白质的空间结构有影响，进而影响蛋白质的溶解度．稳定性．活性等特性，B正确；C．基因控制蛋白质的合成，据此可推测蛋白质糖基化工程可通过基因工程改变糖基化途径中有关酶实现糖基化途径的改变，C正确；D．进行合适的糖基化修饰可改变蛋白质的空间结构，进而可以提高治疗性蛋白质的疗效，D正确。故选A。7．【答案】A【解析】8．【答案】C【解析】蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，这种高级结构十分复杂，目前科学家对大多数蛋白质的高级结构了解还不是很够，这就制约了其发展。解答：通过对胰岛素进行改造，已经使其成为速效性药品，并且生产耐高温的蛋白质都是实现对相应蛋白质的改变，改造成符合人类需求的蛋白质，这项生物技术为蛋白质工程，C正确。故选C。9．【答案】D【解析】试题分析：基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
转基因动物生产药物：（1）基因来源：药用蛋白基因+乳腺组织特异性表达的启动子（原理：基因的选择性表达）。（2）成果：乳腺生物反应器。（3）过程：将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，导入哺乳动物的受精卵中，最终培育的转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁生产所需要的药物。[注]只有在产下雌性动物个体中，转入的基因才能表达。
蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。解答：A．将某蛋白基因导入牛的受精卵后发育形成乳腺生物反应器，A错误；B．由工程菌大肠杆菌获得人类干扰素的成分后不可直接应用，原因是大肠杆菌属于原核生物，其中不含内质网和高尔基体，不能对干扰素进行加工，B错误；C．基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，C错误；D．由分析可知，蛋白质工程可以改造现有的蛋白质或制造出新的蛋白质，D正确。故选D。10．【答案】B【解析】试题分析：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，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。解答：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。11．【答案】A【解析】12．【答案】B【解析】试题分析：蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。据此答题。解答：基因工程是将符合人们要求的目的基因导入适宜的生物体内，使其高效表达，从中提取人们所需的蛋白质，或表现出某种性状，蛋白质产品仍然是天然存在的蛋白质。蛋白质工程是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对相应蛋白质的改变，所得到的蛋白质已不是天然存在的蛋白质。题干中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β﹣干扰素也不是天然的β﹣干扰素，而是经过人工改造的．符合人类需求的蛋白质，因而该生物技术为蛋白质工程，B正确。故选B。13．【答案】A【解析】试题分析：转录是指以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程；翻译是指以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。解答：据图可知，A是DNA形成mRNA的过程，即转录；B是以mRNA为模板合成多肽链，即翻译，故A．B分别表示转录和翻译，A正确。故选A。14．【答案】C【解析】试题分析：蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律以及生物功能的关系作为基础，通过基因的修饰或基因的合成，对现有的基因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。图中a．b过程分别是转录．翻译过程。解答：A．基因工程原则上只能生产自然界已经存在的蛋白质．蛋白质工程可以生产自然界中不存在的蛋白质，A错误；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，B错误；C．据图可知，过程a．b分别是转录．翻译，C正确；D．蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D错误。故选C。15．【答案】A【解析】试题分析：基因工程是狭义的遗传工程，基因工程的基本原理是让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细胞中稳定高效地表达。为了实现基因工程的目标，通常要有多种工具酶．目的基因．载体和宿主细胞等基本要素，并按照一定的程序进行操作，它包括目的基因的获得．重组DNA的形成，重组DNA导入受体细胞也称（宿主）细胞．筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的表达等几个方面。解答：A．农杆菌的Ti中的T-DNA与大豆基因发生重组，A错误；
B．构建重组质粒过程中需要限制酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接，B正确；
C．基因C插入T-DNA导致四环素抗性基因突变，C正确；
D．卡那霉素抗性基因并未转移到植物体内，转基因抗病大豆不具有卡那霉素的抗性，D正确。
故选A。16．【答案】C【解析】试题分析：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。解答：A．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，A正确；B．蛋白质工程在对蛋白质进行分子设计后，合成相应的基因，合成基因的表达离不开转录和翻译过程，因此蛋白质工程遵循的原理包括中心法则，B正确；C．基因工程原则上只能生产自然界已存在的天然蛋白质，而蛋白质工程则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，C错误；D．由于蛋白质工程是直接对基因进行修饰或合成基因，改造后的性状可以遗传给后代，D正确。故选C。17．【答案】ACD【解析】试题分析：18．【答案】A【解析】试题分析：蛋白质工程的过程为：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）．蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。根据题干信息分析，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，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，即改变了蛋白质的结构后，其功能发生了改变，而蛋白质是基因控制合成的，因此该功能的改变可以通过蛋白质工程实现。解答：A．从题干信息可知，该蛋白质功能的改变是通过改变蛋白质的氨基酸序列实现的，A正确；B．蛋白质工程直接改造的是基因，B错误；C．改变后的蛋白质（P1）与蛋白质（P）的结构不同，功能也不同，C错误；D．蛋白质工程并没有被广泛发展应用，D错误。故选A。