第一章第三節一、選擇題1．下列關于基因工程和蛋白質工程的說法正確的是()A．蛋白質工程和基因工程的目的都是獲得人類需要的蛋白質，所以二者沒有區別B．基因工程是蛋白質工程的關鍵技術C．通過蛋白質工程改造后的蛋白質有的仍然是天然的蛋白質D．蛋白質工程是在蛋白質分子水平上直接改造蛋白質的解析：本題考查基因工程與蛋白質工程的區別與聯系。蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。其中，基因工程是關鍵技術，是蛋白質工程的基礎，因為對蛋白質結構的改造是通過改造基因來實現的，所以蛋白質工程是在基因水平上改造蛋白質，改造后的蛋白質不再是天然的蛋白質。答案：B2．科學家將β-干擾素基因進行定點突變導入大腸桿菌中表達，使干擾素第十七位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結果大大提高了β-干擾素的抗病活性，并且提高了儲存穩定性。該生物技術為()A．基因工程 B．蛋白質工程C．基因突變 D．組織培養解析：蛋白質工程是對控制蛋白質合成的基因進行改造，從而實現對其編碼的蛋白質的改造，所得到的已不是天然的蛋白質。題目中的操作中涉及的基因顯然不再是原來的基因，其合成的β-干擾素是經過改造的、具人類所需優點的蛋白質，因而整個過程利用的生物技術應為蛋白質工程。答案：B3．下列關于蛋白質工程的敘述中，不正確的是()A．蛋白質工程能定向改造蛋白質分子的結構，使之更加符合人類的需要B．蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構C．蛋白質工程能產生自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子D．蛋白質工程的操作起點是從預期蛋白質功能出發，設計出相應的基因，并借助基因工程實現的解析：蛋白質工程實際操作還是對基因進行操作，而不是對蛋白質進行操作。答案：B4．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解析：如果對多肽P1進行改造，首先根據預期功能設計多肽的分子結構，即根據P1氨基酸序列設計多條模擬肽，再根據模擬肽的氨基酸序列合成編碼模擬肽的DNA片段，從而構建含目的肽DNA片段的表達載體，最后從表達產生的模擬肽中篩選出具有優良活性的模擬肽作為目的肽。答案：C5．下列關于蛋白質工程的設計思路中，說法不正確的是()A．從蛋白質的功能推測蛋白質應有的結構B．從蛋白質的結構推測氨基酸的排列順序C．從氨基酸的排列順序推測基因中脫氧核苷酸的排列順序D．蛋白質工程完全不遵循中心法則解析：蛋白質工程的基本途徑是根據中心法則推出來的。答案：D6．蛋白質工程與基因工程相比，其突出特點是()A．基因工程原則上能生產任何蛋白質B．蛋白質工程能對現有的蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質C．蛋白質工程可以不通過轉錄和翻譯來實現D．蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第三代基因工程解析：蛋白質工程通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求，是延伸出來的第二代基因工程。答案：B7．豬的胰島素用于人體降低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。為了使豬胰島素臨床用于人治療糖尿病，用蛋白質工程進行分子設計的最佳方案是()A．對豬胰島素進行一個不同氨基酸的替換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解析：從題干中看出豬胰島素分子中有一個氨基酸與人的不同，可以對這一個氨基酸進行替換。答案：A8．蛋白質工程是新崛起的一項生物工程，又稱第二代基因工程。下圖示意蛋白質工程流程，圖中A、B在遺傳學上依次表示()A．轉錄和翻譯 B．翻譯和轉錄C．復制和轉錄 D．傳遞和表達解析：中心法則是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質，即完成遺傳信息的轉錄和翻譯的過程。也可以從DNA傳遞給DNA，即完成DNA的復制過程。這是所有細胞結構的生物所遵循的法則。答案：A9．對蛋白質的改造有大改、中改和小改之分，其劃分的依據是()A．蛋白質分子的復雜程度 B．操作過程的復雜程度C．蛋白質改造部位的多少 D．蛋白質數目的多少解析：蛋白質工程中主要根據蛋白質被改造的多少，可分為以下幾種類型：大改、中改、小改。答案：C10．下列哪種方法不是測定蛋白質結構的方法()A．X射線衍射法 B．核磁共振法C．DNA和蛋白質測序技術 D．定點誘變法解析：應用X射線衍射法可測定蛋白質分子的三維空間結構；利用核磁共振法可了解其構象；DNA和蛋白質測序技術的自動化可測定蛋白質分子的一級結構；而定點誘變法是對于已知空間結構的蛋白質，引入替代氨基酸，從而改變蛋白質的結構，有目的地改造蛋白質的功能。答案：D11．下列關于定點誘變技術的說法，正確的是()A．對任何蛋白質的改造都可以用定點誘變技術B．對于已知空間結構的蛋白質可以采用定點誘變技術C．定點誘變技術是蛋白質工程中必須用到的技術D．采用定點誘變技術通常可以改變蛋白質中的多種氨基酸解析：定點誘變技術只能對空間結構明確的蛋白質進行特定位置的改造，改造的結果往往是對其中一個氨基酸進行替換，除此種方法之外蛋白質工程改造的方法還有“中改”和“大改”。答案：B12．豬的胰島素用于人體降低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。為了使豬胰島素臨床用于人治療糖尿病，用蛋白質工程的蛋白質分子設計的最佳方案是()A．對豬胰島素進行一個不同氨基酸的替換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解析：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。答案：A二、非選擇題13．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，要經過較長的時間才能進入血液，而進入血液的胰島素又容易分解，因此治療效果受到影響。下面是用蛋白質工程設計的速效胰島素的生產過程，請據圖回答下面有關問題。(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)通過人工合成DNA形成的新基因應與________結合后轉移到____________________中才能得到準確表達。(3)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。(4)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什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：本題主要考查蛋白質工程的知識。(1)蛋白質工程的目的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，因此，圖中構建新的胰島素模型的依據是胰島素的預期功能，即速效胰島素。(2)合成的目的基因應與載體形成重組DNA分子后導入受體細胞中才能表達。(3)利用蛋白質工程生產自然界原本不存在的蛋白質，需對原有的蛋白質進行改造。根據新的胰島素中氨基酸序列推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，人工合成新的胰島素基因，形成目的基因，改造好的目的基因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。(4)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苷酸序列。然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。答案：(1)蛋白質的預期功能(2)載體大腸桿菌等受體細胞(3)蛋白質工程基因工程(4)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苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因14．蛋白質工程是指根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計、生產的過程。如圖是蛋白質工程的基本途徑，試回答下列有關問題：eq\x(\a\al(預期蛋白,質功能))eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(\a\al(設計預期,蛋白質結構))eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(\a\al(推測應有,氨基酸序列))eq\o(→,\s\up7(③))eq\x(\a\al(推測相應基因中,脫氧核苷酸序列))eq\o(→,\s\up7(④))eq\x(\a\al(生產相應,蛋白質))(1)圖中③過程的主要依據是每種氨基酸都有其對應的________，后者位于________分子上，其上的核苷酸序列與基因中的脫氧核苷酸序列之間存在著____________關系。(2)通過③過程獲得的脫氧核苷酸序列不是完整的基因，要使這一序列能夠表達、發揮作用，還必須在序列的上、下游加上__________和__________，在這個過程中需要________酶的參與。(3)完成④過程需要涉及________技術。解析：(1)蛋白質工程從氨基酸序列推測基因中的脫氧核苷酸序列，氨基酸與脫氧核苷酸之間的聯系樞紐是信使RNA，信使RNA由DNA轉錄形成，而密碼子是信使RNA上特定的能決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基。(2)由人工合成的基因只是基因的編碼序列，完整的基因還包括啟動子、終止子等結構，把啟動子、終止子等DNA片段連接到基因的編碼區需要DNA連接酶。(3)由基因合成蛋白質涉及基因工程。答案：(1)密碼子信使RNA堿基互補配對(2)啟動子終止子DNA連接(3)基因工程15．干擾素是動物體內合成的一種蛋白質，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℃下保存半年，(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”(請填寫)。(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，不一定符合人類生產和生活的需要。而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，通過____________或____________，對現有蛋白質進行________，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活需要。(3)蛋白質工程實施的難度很大，原因是蛋白質具有十分復雜的________結構。(4)對天然蛋白質進行改造，應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現？__________。原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。解析：蛋白質工程是研究多種蛋白質的結構和功能、蛋白質折疊、蛋白質分子設計等一系列分子生物學基本問題的一種新型的、強有力的手段。通過對蛋白質工程的研究，可以深入地揭示生命現象的本質和生命活動的規律。基因工程遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質折疊產生功能，基本上是生產出自然界已有的蛋白質。蛋白質工程是按照以下思路進行的：確定蛋白質的功能→蛋白質應有的高級結構→蛋白質應具備的折疊狀態→應有的氨基酸序列→應有的堿基排列→創造出自然界不存在的蛋白質。答案：(1)預期蛋白質的功能蛋白質三維結構應有的氨基酸序列相應的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在基因修飾基因合成改造(3)空間(或高級)(4)基因基因控制蛋白質的合成，并且基因能遺傳給下一代16．綠色熒光蛋白(GFP)能在藍光或紫外光的激發下發出熒光，這樣借助GFP發出的熒光就可以跟蹤蛋白質在細胞內部的移動情況，幫助推斷蛋白質的功能。下圖為我國首例綠色熒光蛋白(GFP)轉基因克隆豬的培育過程示意圖，據圖回答：(1)圖中通過過程①②形成重組質粒，需要限制酶切取目的基因、切割質粒。限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。在質粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側各有1個酶Ⅱ的切點。①請畫出質粒被限制酶Ⅰ切割后形成黏性末端的過程。________________________________________________________________________(只寫出切割后形成的部分即可)。②在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？__________，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)過程③將重組質粒導入豬胎兒成纖維細胞時，采用最多也最有效的