3.3 蛋白质工程是基因工程的延伸（原卷版）

第三节蛋白质工程是基因工程的延伸一．选择题（共10小题）1．科研人员以β﹣甘露葡萄糖酶为核心研究材料，在其N端找到了两个关键的氨基酸位点，将这两个位点的组氨酸和脯氨酸分别替换为酪氨酸后，其热稳定性得到了显著提高。下列说法正确的是（）A．细胞内合成改造后的高热稳定性蛋白质的过程不遵循中心法则 B．替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现 C．在分子水平上，可利用PCR等技术检测细胞内是否合成新的目的蛋白质 D．制备过程中应先获得目标蛋白质的三维结构，再预期其生物学功能2．蛋白质工程中可以利用引物引导的方法对DNA进行定点突变，进而改变蛋白质的特定氨基酸。图示为这种定点诱变方法的实验流程。据图分析，下列叙述错误的是（）A．待突变质粒的甲基化修饰不会影响PCR扩增 B．用于突变的两条引物之间不能发生碱基互补配对 C．图中所示限制酶能够识别质粒中发生甲基化的位点 D．突变质粒缺口补齐依赖于大肠杆菌DNA连接酶的作用3．T4溶菌酶来源于T4噬菌体，是重要的工业用酶。科学家通过一定技术使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸（异亮氨酸的密码子是AUU、AUC、AUA，半胱氨酸的密码子是UGU、UGC），于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，从而使T4溶菌酶的耐热性得到了提高。对上述过程的叙述错误的是（）A．对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴 B．上述过程通过直接改造T4溶菌酶mRNA上的2个碱基实现 C．参与新的T4溶菌酶合成的tRNA种类可能不变 D．改造后的T4溶菌酶肽键数不变，二硫键的作用类似于DNA中的氢键4．科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变为异亮氨酸，下列说法中，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．对天冬氨酸激酶的改造需要以基因工程为基础 C．蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具 D．经改造后的玉米赖氨酸含量提高这一性状不可遗传5．下列有关蛋白质工程的叙述，不正确的是（）A．收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系 B．可以预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能 C．根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构 D．蛋白质工程和基因工程没有任何关系6．科学家将葡萄糖异构酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，结果它的最适温度提高了10～12℃。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．经改造后的葡萄糖异构酶热稳定性提高这一性状不可遗传 C．对葡萄糖异构酶的改造需要以基因工程为基础 D．蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具7．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8．下列关于蛋白质工程的说法正确的是（）A．蛋白质工程无须构建基因表达载体 B．蛋白质工程需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶 C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的 D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的9．葡萄糖异构酶在工业上应用广泛，科学家将其第138位甘氨酸替换为脯氨酸后，其最适温度提高了10℃左右。相关叙述正确的是（）A．蛋白质功能是由氨基酸的种类和数量决定 B．改造蛋白质结构可通过改造基因结构实现 C．蛋白质工程不可以定向改变蛋白质的结构 D．酶最适温度提高是因为脯氨酸比甘氨酸更耐热10．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，属于第二代基因工程 B．蛋白质工程是根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直接改造 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原因是蛋白质的功能必须依赖复杂的空间结构二．解答题（共3小题）11．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。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，预期构建出的结构，再推测出相对应目的基因的序列，最终合成出“M酶”基因。（2）科技人员获得“M酶”基因后，常利用技术在体外将其大量扩增。该技术的第一步是使目的基因DNA受热变性，DNA中G+C的含量越多，要求的变性温度越高。其原因是。（3）“M酶”基因只有整合到玉米细胞的中，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”基因导入玉米细胞前，需先构建，才能保证该基因在玉米细胞内能稳定存在，并能表达和发挥作用。（4）依据的原理，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的含量，从个体水平加以鉴定。12.玉米中的赖氨酸含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶（天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶）的活性受细胞内赖氨酸浓度的影响较大。赖氨酸达到一定浓度就会抑制这两种酶的活性，所以赖氨酸含量很难提高。如果将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。依据上述资料，回答下列问题：

（1）基因工程原则上只能生产中已存在的蛋白质，而蛋白质工程能通过改造或合成来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。

（2）由题可知，天然玉米中赖氨酸的合成过程中存在调节，在对天冬氨酸激酶和二