新教材同步系列2024春高中生物第3章基因工程第4节蛋白质工程的原理和应用课后提能集训新人教版选择性必修3

第3章第4节[基础达标]题组一蛋白质工程的概念1．(2024·重庆名校期末)下列关于蛋白质工程的说法，错误的是()A．蛋白质工程以基因工程为基础，属于其次代基因工程B．蛋白质工程是依据蛋白质功能的特定需求，利用酶的专一性对蛋白质的氨基酸序列干脆改造C．蛋白质工程常用到基因的定点突变技术从分子水平进行碱基的替换D．蛋白质工程难度很大的主要缘由是蛋白质的功能必需依靠困难的空间结构【答案】B【解析】蛋白质工程对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满意人类的生产和生活的需求，它可以依据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为其次代基因工程，A正确；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，通过基因改造或基因合成，对现有蛋白质进行改造，B错误；蛋白质工程常用到基因的定点突变技术从分子水平进行碱基的替换，进行基因改造或基因合成，C正确；蛋白质工程实施的难度很大，缘由是蛋白质具有特殊困难的空间结构，而且蛋白质的功能也具有多样性，D正确。2．(2024·陕西西安期末)蛋白质工程是在深化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．对基因的结构进行分子设计C．获得编码蛋白质的基因序列信息D．获得满意人类生产和生活需求的蛋白质【答案】D【解析】分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程的打算工作，与题意不符，A错误；对基因的结构进行分子设计是便于人工合成目的基因，这不是蛋白质工程的最终目的，B错误；获得编码蛋白质的基因序列信息实现了对基因的改造或合成过程，但不是蛋白质工程的最终目的，C错误；改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，从而获得满意人类生产和生活需求的蛋白质，这是蛋白质工程的最终目标，D正确。3．下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是()A．通过蛋白质工程可以变更蛋白质的活性B．蛋白质工程可以改造酶的结构从而提高酶的热稳定性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．蛋白质工程是在基因工程基础上延长出来的其次代基因工程【答案】C【解析】通过蛋白质工程可以变更蛋白质的结构，进而变更蛋白质的活性，A正确；绝大多数酶是蛋白质，蛋白质工程可以改造化学本质为蛋白质的酶的结构，从而提高酶的热稳定性，B正确；利用基因工程可以在真菌细胞中得到人的胰岛素，C错误；蛋白质工程是在基因工程基础上延长出来的其次代基因工程，D正确。题组二蛋白质工程的原理4．(2024·广东潮州期中)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。接受蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的过程的正确依次是()①推想蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列②依据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构③合成蓝色荧光蛋白基因④表达出蓝色荧光蛋白A．①②③④ B．②①③④C．②③①④ D．④②①③【答案】B【解析】蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能动身→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到并变更相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需的蛋白质。因此，接受蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确依次是②依据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构→①推想蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列→③合成蓝色荧光蛋白基因→④表达出蓝色荧光蛋白，B正确。5．下图是蛋白质工程的示意图，有关叙述错误的是()A．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系B．目前蛋白质工程最大的困难是E过程，即设计预期的蛋白质结构C．G过程的完成依靠于基因改造或基因合成D．蛋白质工程流程的依次是A、B、C、D、E、F、G【答案】D【解析】实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系，A正确；目前蛋白质工程最大的困难是E过程，即设计预期的蛋白质结构，B正确；G过程的完成依靠于基因改造或基因合成，C正确；蛋白质工程流程的依次是E、F、G、A、B、C、D，D错误。6．蛋白质工程中对蛋白质分子的设计，主要包括()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动身去推想氨基酸排列依次④干脆变更蛋白质的空间结构A．①② B．①②③C．②③④ D．①②④【答案】B【解析】蛋白质工程中对蛋白质分子的设计主要包括：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，而干脆变更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，故①②③正确，④错误，B正确。7．(2024·重庆名校周测)干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，可以用于对抗病毒的感染和癌症，但体外保存相当困难。下图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，据图分析不正确的是()A．图中构建新的干扰素模型的主要依据是蛋白质的预期功能B．图中新的干扰素基因必需插入质粒上的启动子和终止子之间才能表达C．图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构D．图中各项技术并没有涉及基因工程技术【答案】D【解析】由题干可知，题图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，而蛋白质工程的主要依据是蛋白质的预期功能，因此图中构建新的干扰素模型的主要依据是蛋白质的预期功能，A正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，从而驱动转录，而终止子供应转录终止的信号，因此图中新的干扰素基因必需插入质粒上的启动子和终止子之间才能表达，B正确；蛋白质工程的实质是对基因进行操作，操作简洁，且能遗传给后代，即图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构，C正确；利用蛋白质工程设计保存干扰素的生产流程图中，合成新的干扰素基因后，要构建基因表达载体在受体细胞中表达，这属于基因工程技术，D错误。题组三蛋白质工程的应用8．(2024·山东聊城期末)枯草杆菌蛋白酶广泛应用于洗涤剂、食品等行业。某探讨小组利用蛋白质工程将该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发觉枯草杆菌蛋白酶的催化活性大幅度提高。下列叙述错误的是()A．蛋白质工程最终要达到的目的是获得编码蛋白质的基因序列信息B．对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必需从预期蛋白酶的功能动身C．通过基因工程和蛋白质工程生产的枯草杆菌蛋白酶的氨基酸序列不同D．改造后的枯草杆菌蛋白酶可能是空间结构发生变更导致其催化活性提高【答案】A【解析】蛋白质工程通过获得编码蛋白质的基因序列信息进而合成相关的基因并最终获得符合人们需求的蛋白质，这是蛋白质工程的最终目的，A错误；对蛋白质进行分子设计应从预期的蛋白质功能动身，从而对蛋白质的结构进行设计，因此对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必需从预期蛋白酶的功能动身，B正确；基因工程生产的蛋白质是自然界已有的蛋白质，而蛋白质工程能生产出自然界中不存在的新型蛋白质分子，两者的氨基酸序列不同，C正确；改造后的蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发觉该酶的催化活性大幅度提高，其缘由可能是变更了蛋白酶的空间结构，D正确。9．(2024·云南楚雄期末)干扰素是动物体内的一种蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症，但干扰素在体外保存很困难。若将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，则其在－70℃的条件下可保存半年，给广袤患者带来福音。下列叙述正确的是()A．题干所述对干扰素进行改造的过程属于蛋白质工程的范畴B．改造后的干扰素保存时间延长与该干扰素中氨基酸的种类和数量发生变更有关C．通过该过程制造的蛋白质都是自然界中已经存在的蛋白质D．该过程能够实现对蛋白质的结构进行设计和改造，不须要依靠基因【答案】A【解析】题干所述为对现有蛋白质(干扰素)进行改造，属于蛋白质工程的范畴，A正确；由题干信息可知，改造后的干扰素与原干扰素相比，半胱氨酸变成了丝氨酸，氨基酸的数目没有变更，B错误；蛋白质工程中，通过基因改造或基因合成，可以对现有蛋白质进行改造，也可以制造一种新的蛋白质，C错误；蛋白质工程是依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，最终通过改造基因来完成，D错误。[实力提升]10．(2024·海南学业考试)苏云金杆菌中的杀虫晶体蛋白Cry具有杀虫毒性，但Cry蛋白存在杀虫谱窄、毒力有限等问题，制约了其在农业生产中的进一步应用。科学家通过定点突变，将Cry蛋白第168位的组氨酸替换为精氨酸后，Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高了3倍；将Cry蛋白第282位、第283位的丙氨酸和亮氨酸分别替换成甘氨酸和丝氨酸后，Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高了7倍。下列有关叙述正确的是()A．对Cry蛋白的改造是通过干脆替换Cry蛋白中的氨基酸来实现的B．Cry蛋白的毒性提高了3～7倍的缘由可能是变更了该蛋白质的空间结构C．改造Cry蛋白应从Cry蛋白基因的脱氧核苷酸序列动身设计其特有的结构D．运用蛋白质工程改造Cry蛋白过程中不须要运用限制酶和DNA连接酶【答案】B【解析】对Cry蛋白的改造是通过改造相关基因来实现的，A错误；蛋白质的结构确定功能，Cry蛋白的毒性提高了3～7倍的缘由可能是变更了该蛋白质的空间结构，B正确；改造Cry蛋白应从Cry蛋白的功能动身设计其特有的结构，C错误；蛋白质工程的基础是基因工程，故运用蛋白质工程改造Cry蛋白过程中须要运用限制酶和DNA连接酶，D错误。11．干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，临床上可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难。假如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。(1)蛋白质的合成是受基因限制的，因此获得能够限制合成“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，设计试验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”。蛋白质工程的基本途径是________________→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→________________________________→获得所须要的蛋白质。(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，不愿定符合______________的须要；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为基础，通过_________________________，对___________________进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满意人类的生产和生活须要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，缘由是蛋白质具有特殊困难的____________结构。【答案】(1)从预期的蛋白质功能动身找到并变更相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因(2)自然界已存在人类生产和生活基因的改造或合成现有蛋白质(3)高级【解析】(1)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋