1、2019-2020年人教版生物選修三課時分層作業4+蛋白質工程的崛起+Word版含解析課時分層作業（四）（建議用時：35分鐘）基礎達標練1 .下列哪項不是蛋白質工程的研究內容（）A.分析蛋白質分子的精細結構B.對蛋白質進行有目的的改造C.分析氨基酸的化學組成D.按照人的意愿將天然蛋白質改造成新的蛋白質C 本題考查蛋白質工程的原理。蛋白質工程就是根據蛋白質的精細結構和 生物活性之間的關系，按照人的意愿改造蛋白質分子，形成自然界不存在的蛋白 質分子。為了改造某種蛋白質分子，必須對其精細結構進行分析，但不包括對組 成蛋白質的氨基酸的化學組成的分析。2 .以下蛋白質工程中目前已成功的是（）A.對胰島素

2、進行改造，生產速效型藥品B.蛋白質工程應用于微電子方面C.用蛋白質工程生產高產賴氨酸玉米D,生產生物體外耐保存的干擾素A 蛋白質工程是一項難度很大的工程，目前成功的例子不多，A項所述已 經成功。3 .下列關于蛋白質工程應用的敘述不正確的是（）A.蛋白質工程可以改造酶的結構，提高酶的熱穩定性B.通過蛋白質工程可以改變蛋白質的活性C .利用蛋白質工程可以在大腸桿菌細胞中得到人的胰島素D,蛋白質工程可以對胰島素進行改造和修飾，合成速效型胰島素制劑C 蛋白質工程是依據人們設計的蛋白質分子的結構，來改造基因，進而控 制合成新的蛋白質或改變自然界中的蛋白質，而在大腸桿菌中生產人胰島素利用基因工程技術便可達

3、到。4 .下列操作中采用的技術或方法依次是（）a.美國科學家將生長激素基因注入小白鼠的受精卵中，得到了體型巨大的“超級小鼠”b.對胰島素的改造c.荷蘭科學家將人乳高鐵蛋白基因移植到牛體內，牛產出含高鐵蛋白的牛奶d.遨游過太空的青椒種子培育的“太空椒”比正常青椒大一倍基因工程 蛋白質工程 誘變育種 雜交育種A.B.C.D.C a、c均是將目的基因導入受體細胞中使其表達，均屬于基因工程；b對胰島素的改造是通過對控制胰島素合成的基因進行改造，從而生產出新的胰島素， 屬于蛋白質工程；d青椒種子在太空的微重力、空間輻射等條件下發生基因突變， 產生“太空椒”，屬于誘變育種。5 .科研人員利用相關技術改變了

4、胰島素 B鏈的第9位氨基酸，從而避免了胰 島素結合成無活性的二聚體形式。下列相關敘述中，不正確的是 （）A.胰島素的本質是蛋白質，不宜口服使用B.可通過測定DNA的序列確定突變是否成功C.對胰島素結構的改造屬于蛋白質工程D .該過程的操作對象是胰島素分子D 胰島素的本質是蛋白質，只能注射，不宜口服使用，A正確；可通過測定DNA的序列確定突變是否成功，B正確；對胰島素結構的改造屬于蛋白質工程，C正確；蛋白質工程從屬于基因工程，蛋白質工程的操作對象是基因，D錯誤。6 .合成自然界中不存在的蛋白質應首先設計（）A.基因的結構B,蛋白質的結構C.氨基酸序列D. mRNA的結構B 合成自然界中不存在的蛋

5、白質應該采用蛋白質工程，而蛋白質工程的基 本途徑為：從預期的蛋白質功能出發，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基 酸序列，找到相對應的脫氧核甘酸序列（基因）。因此，合成自然界中不存在的蛋白 質應首先設計蛋白質的結構。7 .從某海洋動物中獲得一基因，其表達產物為一種抗菌性和溶血性均較強的 多肽P1。目前在P1的基礎上研發抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的 是（）A .合成編碼目的肽的DNA片段B.構建含目的肽DNA片段的表達載體C .依據P1氨基酸序列設計多條模擬肽D.篩選出具有優良活性的模擬肽作為目的肽C 緊扣蛋白質工程的流程（基本途徑）進行分析。由題可知，多肽 P1為抗菌 性和溶血性均

6、較強的多肽，要設計出抗菌性強但溶血性弱的多肽，即在 P1的基礎 上設計出自然界原本不存在的蛋白質，用蛋白質工程技術可以實現。蛋白質工程 的基本途徑是：從預期的蛋白質功能出發 一設計預期的蛋白質結構 一推測應有的 氨基酸序列一找到相對應的脫氧核甘酸序列。故要想在P1的基礎上研發抗菌性強 但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是依據 P1的氨基酸序列設計出多條模擬肽， 然后進行改造，從而確定抗菌性強但溶血性弱的多肽的氨基酸序列。8 .下列有關蛋白質工程的進展和應用前景的敘述中，不正確的是 （）A .通過對基因結構的定點突變實現玉米賴氨酸合成的關鍵酶結構的改造屬于 蛋白質工程B.將人的胰島素基因導入大腸桿

7、菌細胞內，使大腸桿菌生產人的胰島素的技 術屬于蛋白質工程C.對蛋白質進行分子設計必須從蛋白質的功能特點入手D.通過對基因結構的改造生產出自然界中從未存在的蛋白質種類目前還很少B 通過對基因結構的改變實現對賴氨酸合成關鍵酶結構的改造屬于蛋白質工程，A正確；將人的基因導入大腸桿菌體內，使其生產大量胰島素屬于基因工程，B錯誤；對蛋白質進行分子設計必須從蛋白質的功能特點入手，設計預期的蛋白質結構，C正確；通過對基因結構的改造生產出新型蛋白質的種類不多，原則上只能生產自然界已存在的蛋白質，D正確。9 .豬的胰島素用于降低人體血糖濃度效果不明顯，原因是豬胰島素分子中有 一個氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素

8、用于臨床治療糖尿病，用蛋白質工程的 蛋白質分子設計的最佳方案是()A.對豬胰島素中不同于人的那個氨基酸進行替換B,將豬胰島素和人胰島素進行拼接組成新的胰島素C.將豬和人的胰島素混合在一起治療糖尿病D.根據人的胰島素設計制造一種全新的胰島素A 由于豬胰島素分子中只有一個氨基酸與人胰島素不同，所以蛋白質工程中蛋白質的分子設計，只需替換這一個不同的氨基酸即可。雖然根據人胰島素分 子的結構設計一種全新的胰島素也可以用于臨床治療，但分子設計和胰島素的生 產方面都存在很多困難，所以不是最佳方案。10 .胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射入人體后，會堆積在皮 下，要經過較長時間才能進入血液，而進入血

9、液的胰島素又容易分解，因此治療 效果受到影響。下圖是用蛋白質工程設計的速效胰島素的生產過程，請據圖回答 有關問題。(1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵，圖中構建新的胰島素模型的主要依據是(2)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是：根據新的胰島素的推測出其基因中的 5然后利用 來 合成新的基因。(3)新的胰島素基因與運載體(質粒)結合過程中需要 酶和酶。(4)若將含有新的胰島素基因的表達載體導入植物細胞中，最常用的有效做法是(5)若要利用大腸桿菌生產速效胰島素，需用到的生物工程有 和發酵工程。解析(1)蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質結構進行分子設計

10、，因此，題圖中構建新的胰島素模型的依據是預期胰島素的功 能。(2)由新的蛋白質模型到構建新的基因，其基本設計思路是根據新的蛋白質中氨基酸的序列，推測出基因中的脫氧核甘酸序列，然后用 DNA合成儀直接合成出 新的基因。利用蛋白質工程生產自然界原本不存在的蛋白質，需對原有的胰島素 進行改造，根據新的胰島素中氨基酸的序列推測出其基因中的脫氧核甘酸序列， 人工合成新的胰島素基因，形成目的基因。(3)合成的目的基因應與載體構建基因表達載體，需要用限制性核酸內切酶和 DNA連接酶，然后將基因表達載體導入受體細胞中才能得以表達。(4)把基因表達載體導入植物細胞的常用方法是農桿菌轉化法。(5)改造好的目的基因

11、需通過基因工程來生產基因產物，并且在生產過程中要 借助工程菌，所以還需要進行發酵。因此該過程涉及蛋白質工程、基因工程和發 酵工程。答案(1)蛋白質的預期功能 (2)氨基酸的序列脫氧核甘酸序列 DNA合 成儀(3)限制性核酸內切 DNA連接(4)農桿菌轉化法 (5)蛋白質工程 基因 工程能力提升練11 .下列關于蛋白質工程說法不正確的是（）A.蛋白質工程能將人抗體某些區段替代鼠單克隆抗體的區段，降低鼠單克隆抗體免疫原性B.蛋白質工程可對酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性、堿變性 等加以改變C .理論上通過對關鍵氨基酸的置換與增刪是進行蛋白質工程的唯一方法D.蛋白質工程的崛起主要是工業生產

12、和基礎理論研究的需要C 蛋白質工程的類型主要有兩種：一是從頭設計，即完全按照人的意愿設 計合成蛋白質；二是定點突變與局部修飾，即在已有的蛋白質基礎上，只進行局部的修飾，通過一個或幾個堿基定點突變，以達到修飾蛋白質分子結構的目的，A 正確；蛋白質工程可對酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性、堿變性等加以改變，B正確；蛋白質工程是指以蛋白質的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行基因改造，或制造一種 新的蛋白質，C錯誤；蛋白質工程的崛起主要是工業生產和基礎理論研究的需要D正確。12 . 1983年，美國某基因公司的一名科學家提出了蛋白質工程這一名詞。隨

13、 著分子生物學、晶體學以及計算機技術的迅猛發展，蛋白質工程已取得了很大的 進展，下列有關蛋白質工程的敘述，不正確的是 （）A .蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎， 在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程B.用蛋白質工程方法制成的電子元件，具有體積小、耗電少和效率高的特點C.對天然蛋白質進行改造，是直接對該蛋白質分子進行操作D,蛋白質工程的基本途徑是：從預期的蛋白質功能出發一設計預期的蛋白質 結構一推測應有的氨基酸序列一找到相對應的脫氧核甘酸序列C 蛋白質工程被稱為第二代基因工程， A正確；用蛋白質工程方法制成的 電子元件，具有體積小、耗電少和效率高的特點，B

14、正確；對天然蛋白質進行改造, 直接作用的對象是基因，C錯誤；蛋白質工程的基本途徑是：從預期的蛋白質功 能出發一設計預期的蛋白質結構 一推測應有的氨基酸序列 一找到相對應的脫氧核 甘酸序列，D正確。13 . 2007年諾貝爾生理學或醫學獎授予在“基因靶向”技術方面作出突出貢 獻的三位科學家?！盎虬邢颉奔夹g指的是應用 DNA同源重組原理，通過一定的 載體，用設計好的目的基因替代靶基因，從而達到使靶基因功能喪失的目的。借 助這一技術，科學家可以用小鼠進行實驗，使其體內的某項特定基因喪失功能， 以幫助人們找到治療疾病的有效方法。下面是該實驗的基本過程，請回答有關問 題。(1)獲取目的基因。目的基因是

15、靶基因的同源片段。經過修飾使靶基因的功能改變或喪失，就 可獲得目的基因。如果要獲得活性降低了的 X酶蛋白的目的基因，可以采用蛋白 質工程技術，請簡述其過程。為了提高實驗成功率，需要通過PCR技術獲得目的基因的大量拷貝。與體內DNA 復制相比，PCR反應體系需加入哪兩種特別的物質？(2)構建基因表達載體。質粒是具有自我復制能力的雙鏈環狀 DNA,它所具有 的一至多個位點，使目的基因插入其中成為可能，因此常被選作載體。(3)將基因表達載體導入胚胎干細胞，從中篩選出成功發生了同源重組的胚胎 干細胞，然后培育出小鼠。(4)通過檢測目的基因是否表達出蛋白質產品，可以確定該小鼠體內是否成功 發生了基因的同

16、源重組。請簡述這種檢測方法。0解析本題重點考查了蛋白質工程的基本原理及其應用?；蚬こ套裱行姆▌t，中心法則告訴我們遺傳信息的流動方向如圖所示：都飛A（基因）生幺mRNA幽L肽鏈亞”具有空間結構的蛋白質表達生物特有的功能或性狀基因工程基本上是生產出自然界已有的蛋白質。而蛋白質工程是基因工程的延伸和發展，其原理基本上是中心法則的逆推：確定蛋白質的功能一蛋白質應有的高級結構一蛋白質應具備的折疊狀態 一應有的氨基酸序列一應有的堿基排列， 所以蛋白質工程可以創造出自然界不存在的蛋白質。答案（1）X酶蛋白的功能分析一 X酶蛋白的三維結才預測和設計一 X酶 多肽的氨基酸序列設計一 X酶基因的改造 兩種引物

17、、耐熱的DNA聚合酶（Taq 酶）（2）限制酶切割 （4）提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原 一抗體雜交14 .從牛胃液中分離到的凝乳酶以催化能力強而被廣泛應用，研究人員運用基因工程技術，將編碼該酶的基因轉移到了微生物細胞中。請回答下列問題。（1）從牛胃細胞中提取 ,再反轉錄形成cDNAo以此cDNA為模板通 過PCR擴增目的基因，有時需要在引 物的5端設計 （填“限制 酶” “DNA連接酶”或“ RNA聚合酶”）的識別序列，以便構建重組 DNA分子。（2）構建重組DNA分子（如圖所示）最好選用（M限制酶種類），理由是£dnli I Pn IfIiiiiiniiiiiiiin 外徵u州

18、, 冉heH 毒素眠困（3）工業化生產過程中，最初多采用重組大腸桿菌或芽抱桿菌生產凝乳酶，現 多采用重組毛霉生產，毛霉作為受體細胞的優勢是（4）研究發現，如果將該凝乳酶第 20位和24位氨基酸變為半胱氨酸，具催化能力將提高2倍。通過蛋白質工程生產高效凝乳酶，所需步驟有 掇步驟 的先后順序填寫字母）。a.蛋白質的結構設計b.蛋白質的結構和功能分析c.蛋白質結構的定向改造d.凝乳酶基因的定向改造e.將改造后的凝乳酶基因導入受體細胞f.將定向改造的凝乳酶導入受體細胞解析制備cDNA,需以mRNA為模板。構建重組DNA分子，需用相同 的限制酶切割質粒和目的基因，因此需在引物的5'端設計限制酶識

19、別序列。（2）分析題圖，目的基因內部存在 EcoR I切割位點，將目的基因從 DNA上切下并保 持其完整性需用BamH I和Pst I這兩種限制酶，這樣可以防止自身的黏性末端 連接和目的基因與載體反向連接。（3）凝乳酶為分泌蛋白，其合成需要內質網和高 爾基體加工和修飾，而大腸桿菌或芽抱桿菌為細菌，不具有這兩種細胞器，毛霉 為真菌，具有這兩種細胞器。（4）蛋白質工程的過程為根據蛋白質的結構和功能, 設計蛋白質的結構，再對目的基因進行定向改造，然后將目的基因導入受體細胞。答案（1）mRNA 限制酶 （2）BamH I和Pst I 不破壞目的基因，并能提 高重組DNA分子的比例（防止自身的黏性末端連

20、接，防止目的基因與載體反向連 接）（3）含有內質網和高爾基體，可對蛋白質進行加工和修飾（4）b、a、d、e15 .干擾素是動物體內的一種蛋白質，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體 外保存相當困難。如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可在-70 c條件下保存半年，給廣大患者帶來福音。（1）蛋白質的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾 素”的基因是生產的關鍵，依據蛋白質工程原理，設計實驗流程，讓動物生產“可 以保存的干擾素”：（填寫在方框內）iWjmimi > > >（2）基因工程和蛋白質工程相比較，基因工程在原則上只能生產的蛋白質，不一定符合 的需要。而蛋白質工 程是以蛋白質分子的