2020-2021高中生物3配套作业：专题1 第4节 蛋白质工程的崛起含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年高中生物人教版选修3配套作业：专题1第4节蛋白质工程的崛起含解析专题一第四节请同学们认真完成练案［4]一、选择题1．科研小组利用蛋白质工程将某细胞中的一种转运蛋白X进行改造，并使改造后的转运蛋白X基因在细胞中正常表达。下列说法正确的是(B)A．蛋白质工程中不可能构建出一种全新的基因B．该过程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用C．经改造后的蛋白质不需要再进行功能鉴定D．经改造后的基因在表达过程中不遵循中心法则解析：蛋白质工程中，可构建出一种全新的基因,A错误；蛋白质工程最终需要基因工程来实现，基因表达载体构建需要限制酶和DNA连接酶，B正确；经改造后的蛋白质仍需要再进行功能鉴定，C错误；经改造后的基因在表达过程中遵循中心法则，D错误。2．下列说法错误的是（D)A．科学家通过对胰岛素的改造，已经使其成为速效型药品B．我们可以将蛋白质工程应用于微电子方面C．用蛋白质工程方法制成的电子元件具有体积小,耗电少和效率高的特点D．蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质种类太少,原料不足解析：通过对胰岛素进行改造，已经使其成为速效性药品，A正确；通过蛋白质工程方法制造成电子元件正在探索中，应用于微电子方面，B正确；用蛋白质工程方法制成的电子元件具有体积小，耗电少和效率高的特点，C正确；蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为对大多数蛋白质的高级结构了解还不是很够，D错误。所以D选项是正确的。3．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位苏氨酸变成异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，这样就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造，操作正确的是(C）A．直接通过分子水平改造蛋白质B．直接改造相应的mRNAC．对相应的基因进行操作D．重新合成新的基因4．从某高等动物浆细胞(L)中提取全部的mRNA，并以此为模板合成相应的DNA单链(L－cDNA),提取来自同一个体的胰岛B细胞（P)的全部mRNA(P－mRNA).下列叙述正确的是(C)A．P－mRNA与L－cDNA进行分子杂交,均能发生碱基互补配对B．限制酶能特异性识别RNA分子的某种特定核苷酸序列，破坏磷酸二酯键C．能与L－cDNA互补的P－mRNA中含有编码呼吸酶的mRNAD．浆细胞不能分泌胰岛素是因为缺乏编码胰岛素的相关基因解析：由于基因选择表达不同，胰岛B细胞中提取的P－mRNA与L－cDNA不能全部发生互补，A错误;限制性核酸内切酶具有专一性，能识别DNA分子的某种特定核苷酸序列并切断在特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，B错误;浆细胞和胰岛B细胞中合成呼吸酶的基因都表达，故能与L－cDNA互补的P－mRNA中含有编码呼吸酶的mRNA,C正确；浆细胞不能合成胰岛素，是因为与胰岛素合成相关的基因在浆细胞中不表达，D错误。5．关于蛋白质工程的进展和应用前景的说法，不正确的是（B）A．通过对基因结构的定点突变实现玉米赖氨酸合成的关键酶结构的改变属于蛋白质工程B．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌产生胰岛素的技术属于蛋白质工程C．对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手D．通过对基因结构的改造生产出自然界中从来不存在的蛋白质种类目前还很少解析：蛋白质工程可通过改造基因来实现对蛋白质分子结构的定向改造，使之更加符合人类需要，故通过对基因结构的定点突变实现玉米赖氨酸合成的关键酶结构的改变属于蛋白质工程,A正确；将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌产生胰岛素的技术属于基因工程，B错误；蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱氧核苷酸序列的过程，C正确；目前，蛋白质工程成功的例子不多,主要是人们对蛋白质的结构了解的还很不够，所以通过对基因结构的改造生产出自然界中从来不存在的蛋白质种类目前还很少，D正确。6．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,主要包括哪几种（B）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从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质④直接改变蛋白质的空间结构A．①② B．①②③C．②③④ D．①②④7．葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，科学家对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸(Pro138）替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果最适反应温度提高10～12℃。这属于（A．基因工程 B．蛋白质工程C．发酵工程 D．酶工程解析:酶工程的重点在于对已存在的酶合理充分利用(如加酶洗衣粉、嫩肉粉等),而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，答案选B。8．猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的胰岛素不同。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是(A)A．将猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素C．将猪胰岛素和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病D．根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素9．下列关于蛋白质工程应用的叙述不正确的是(C）A．蛋白质工程可以改造酶的结构,提高酶的热稳定性B．通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C．利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素D．蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂10．中华鲟是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。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(D)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而实现的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解析：蛋白质工程通过改造基因从而实现定向改造蛋白质结构,改造后仍然是同一个物种，不太可能产生生殖隔离,A、B、C正确；改造的基因能够遗传下去，所以改造后的中华鲟的后代也能产生改造的蛋白质,D错误。11．下列有关蛋白质工程的说法正确的是（C）A．蛋白质工程无需构建基因表达载体B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不遗传给子代C．蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的解析：蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，需构建基因表达载体,A错误；蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成,然后进行表达，改造后的蛋白质的性状能遗传给子代，B错误；蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶,C正确；蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的，D错误.所以C选项是正确的。12．(不定项选择）SPL蛋白是植物中广泛存在的一类调控基因转录的分子。不同植物的SPL蛋白结构不同,但均有一个大约由80个氨基酸构成的结构相同的功能区，可识别并结合到某些基因的特定区域。SPL基因最初是从植物花序cDNA(由mRNA逆转录形成）文库中得到的。下列相关叙述正确的是（BD）A．SPL是80个氨基酸构成的蛋白质B．SPL基因能在花序细胞中表达C．SPL可催化特定基因的翻译过程D．SPL在不同绿色植物中功能差异不大解析：由题干可知,不同SPL蛋白的结构不同,但均有一个大约由80个氨基酸构成的结构相同的功能区，除此以外还有氨基酸构成SPL蛋白的其他区域，因此SPL蛋白不止由80个氨基酸构成，故A项错误；SPL基因最初是从植物花序cDNA文库中得到的，表明该基因存在于植物花序中，可在花序细胞中形成相应的mRNA并完成表达，故B项正确；由题干可知，SPL蛋白可以调控基因转录，但无法催化特定基因的翻译过程，故C项错误；由题干可知,不同植物的SPL蛋白均有一个结构相同的功能区，可识别并结合到某些基因的特定区域,因此可推知其在不同绿色植物中的功能差异不大，故D项正确。二、非选择题13．赖氨酸是人体八大必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量,以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。请回答下列问题：(1）科技人员先从“提升玉米种子中赖氨酸含量”这一功能出发，预期构建出__“M酶”__的结构，再推测出相对应目的基因的__脱氧核苷酸__序列，最终合成出“M酶”基因。(2)科技人员获得“M酶”基因后，常利用__PCR__技术在体外将其大量扩增，此过程需要一种特殊的酶是__Taq酶(或热稳定DNA聚合酶）__。(3)“M酶”基因只有插入__玉米细胞的染色体DNA中__，才能确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。科技人员将“M酶”基因导入玉米细胞中需要借助__（基因表达)载体__的运输。（4）依据__植物细胞具有全能性__的原理,可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。为了确保育种成功,科技人员需要通过__测定玉米种子中赖氨酸含量__,从个体水平加以鉴定.解析：（1)根据题干信息可知，某农科所科技人员欲将玉米某种蛋白酶改造成“M酶"，则应该利用蛋白质工程,先预期构建出“M酶”(蛋白质）的结构，再推测出相对应目的基因的脱氧核苷酸序列，最终合成出“M酶”基因。(2）基因工程中,获取的目的基因一般利用PCR技术进行扩增，过程中需要热稳定DNA聚合酶(Taq酶)的催化。(3）要想确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传，必须将“M酶"基因插入玉米细胞的染色体DNA中；将“M酶”基因（目的基因）导入玉米细胞中需要借助(基因表达)载体的运输。（4）将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株属于植物组织培养技术，是依据植物细胞具有全能性的原理。科技人员需要通过测定玉米种子中赖氨酸含量,从个体水平加以鉴定,以确保育种成功.14．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.如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①、②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。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？__可以连接__，理由是__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)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__显微注射技术__.（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__鉴定受体细胞中是否含有目的基因__.获得的转基因克隆猪，可以解决的医学难题是__供体器官不足和免疫排斥__.(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：__②①③④__（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15．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__蛋白质工程__(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__基因__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__限制性核酸内切酶和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）在鼠—人嵌合抗体进入人体内后，识别抗原的区域是__可变__区，引起人体免疫反应的主要是__恒定__区；经过改造的鼠—人嵌