學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精2020-2021學年高中生物人教版選修3配套作業：專題1第4節蛋白質工程的崛起含解析專題一第四節請同學們認真完成練案［4]一、選擇題1．科研小組利用蛋白質工程將某細胞中的一種轉運蛋白X進行改造，并使改造后的轉運蛋白X基因在細胞中正常表達。下列說法正確的是(B)A．蛋白質工程中不可能構建出一種全新的基因B．該過程需要限制性核酸內切酶和DNA連接酶的作用C．經改造后的蛋白質不需要再進行功能鑒定D．經改造后的基因在表達過程中不遵循中心法則解析：蛋白質工程中，可構建出一種全新的基因,A錯誤；蛋白質工程最終需要基因工程來實現，基因表達載體構建需要限制酶和DNA連接酶，B正確；經改造后的蛋白質仍需要再進行功能鑒定，C錯誤；經改造后的基因在表達過程中遵循中心法則，D錯誤。2．下列說法錯誤的是（D)A．科學家通過對胰島素的改造，已經使其成為速效型藥品B．我們可以將蛋白質工程應用于微電子方面C．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D．蛋白質工程成功的例子不多，主要是因為蛋白質種類太少,原料不足解析：通過對胰島素進行改造，已經使其成為速效性藥品，A正確；通過蛋白質工程方法制造成電子元件正在探索中，應用于微電子方面，B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，C正確；蛋白質工程成功的例子不多，主要是因為對大多數蛋白質的高級結構了解還不是很夠，D錯誤。所以D選項是正確的。3．科學家為提高玉米中賴氨酸含量,計劃將天冬氨酸激酶的第352位蘇氨酸變成異亮氨酸,將二氫吡啶二羧酸合成酶中第104位的氨基酸由天冬氨酸變成異亮氨酸，這樣就可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸含量分別提高5倍和2倍。下列對蛋白質的改造，操作正確的是(C）A．直接通過分子水平改造蛋白質B．直接改造相應的mRNAC．對相應的基因進行操作D．重新合成新的基因4．從某高等動物漿細胞(L)中提取全部的mRNA，并以此為模板合成相應的DNA單鏈(L－cDNA),提取來自同一個體的胰島B細胞（P)的全部mRNA(P－mRNA).下列敘述正確的是(C)A．P－mRNA與L－cDNA進行分子雜交,均能發生堿基互補配對B．限制酶能特異性識別RNA分子的某種特定核苷酸序列，破壞磷酸二酯鍵C．能與L－cDNA互補的P－mRNA中含有編碼呼吸酶的mRNAD．漿細胞不能分泌胰島素是因為缺乏編碼胰島素的相關基因解析：由于基因選擇表達不同，胰島B細胞中提取的P－mRNA與L－cDNA不能全部發生互補，A錯誤;限制性核酸內切酶具有專一性，能識別DNA分子的某種特定核苷酸序列并切斷在特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，B錯誤;漿細胞和胰島B細胞中合成呼吸酶的基因都表達，故能與L－cDNA互補的P－mRNA中含有編碼呼吸酶的mRNA,C正確；漿細胞不能合成胰島素，是因為與胰島素合成相關的基因在漿細胞中不表達，D錯誤。5．關于蛋白質工程的進展和應用前景的說法，不正確的是（B）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變屬于蛋白質工程B．將人的胰島素基因導入大腸桿菌細胞內，使大腸桿菌產生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來不存在的蛋白質種類目前還很少解析：蛋白質工程可通過改造基因來實現對蛋白質分子結構的定向改造，使之更加符合人類需要，故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變屬于蛋白質工程,A正確；將人的胰島素基因導入大腸桿菌細胞內，使大腸桿菌產生胰島素的技術屬于基因工程，B錯誤；蛋白質工程的原理是從預期的蛋白質功能出發最終找到脫氧核苷酸序列的過程，C正確；目前，蛋白質工程成功的例子不多,主要是人們對蛋白質的結構了解的還很不夠，所以通過對基因結構的改造生產出自然界中從來不存在的蛋白質種類目前還很少，D正確。6．蛋白質工程中對蛋白質分子進行設計時,主要包括哪幾種（B）①進行少數氨基酸的替換②對不同來源的蛋白質的拼接③從氨基酸的排列順序出發設計全新的蛋白質④直接改變蛋白質的空間結構A．①② B．①②③C．②③④ D．①②④7．葡萄糖異構酶(GI)在工業上應用廣泛，為提高其熱穩定性，科學家對GI基因進行體外定點誘變，以脯氨酸(Pro138）替代Gly138，含突變體的重組質粒在大腸桿菌中表達，結果最適反應溫度提高10～12℃。這屬于（A．基因工程 B．蛋白質工程C．發酵工程 D．酶工程解析:酶工程的重點在于對已存在的酶合理充分利用(如加酶洗衣粉、嫩肉粉等),而蛋白質工程的重點則在于對已存在的蛋白質分子的改造。通常所說的酶工程是用工程菌生產酶制劑，而沒有經過由酶的功能來設計酶的分子結構，然后由酶的分子結構來確定相應基因的堿基序列等步驟。因此，答案選B。8．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胰島素不同。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)A．將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．將豬胰島素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9．下列關于蛋白質工程應用的敘述不正確的是(C）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10．中華鱘是地球上最古老的脊椎動物，被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質工程改造中華鱘體內的某些蛋白質,使其更加適應現在的水域環境。以下說法錯誤的是(D)A．該工程可以定向改變蛋白質分子的結構B．改造蛋白質是通過改造基因結構而實現的C．改造后的中華鱘和現有中華鱘仍是同一物種D．改造后的中華鱘的后代不具有改造的蛋白質解析：蛋白質工程通過改造基因從而實現定向改造蛋白質結構,改造后仍然是同一個物種，不太可能產生生殖隔離,A、B、C正確；改造的基因能夠遺傳下去，所以改造后的中華鱘的后代也能產生改造的蛋白質,D錯誤。11．下列有關蛋白質工程的說法正確的是（C）A．蛋白質工程無需構建基因表達載體B．通過蛋白質工程改造后的蛋白質的性狀不遺傳給子代C．蛋白質工程需要限制性核酸內切酶和DNA連接酶D．蛋白質工程是在蛋白質分子水平上改造蛋白質的解析：蛋白質工程是對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行表達，需構建基因表達載體,A錯誤；蛋白質工程是對基因進行修飾改造或重新合成,然后進行表達，改造后的蛋白質的性狀能遺傳給子代，B錯誤；蛋白質工程是對基因進行修飾改造或重新合成，需要限制性核酸內切酶和DNA連接酶,C正確；蛋白質工程是在基因水平上改造蛋白質的，D錯誤.所以C選項是正確的。12．(不定項選擇）SPL蛋白是植物中廣泛存在的一類調控基因轉錄的分子。不同植物的SPL蛋白結構不同,但均有一個大約由80個氨基酸構成的結構相同的功能區，可識別并結合到某些基因的特定區域。SPL基因最初是從植物花序cDNA(由mRNA逆轉錄形成）文庫中得到的。下列相關敘述正確的是（BD）A．SPL是80個氨基酸構成的蛋白質B．SPL基因能在花序細胞中表達C．SPL可催化特定基因的翻譯過程D．SPL在不同綠色植物中功能差異不大解析：由題干可知,不同SPL蛋白的結構不同,但均有一個大約由80個氨基酸構成的結構相同的功能區，除此以外還有氨基酸構成SPL蛋白的其他區域，因此SPL蛋白不止由80個氨基酸構成，故A項錯誤；SPL基因最初是從植物花序cDNA文庫中得到的，表明該基因存在于植物花序中，可在花序細胞中形成相應的mRNA并完成表達，故B項正確；由題干可知，SPL蛋白可以調控基因轉錄，但無法催化特定基因的翻譯過程，故C項錯誤；由題干可知,不同植物的SPL蛋白均有一個結構相同的功能區，可識別并結合到某些基因的特定區域,因此可推知其在不同綠色植物中的功能差異不大，故D項正確。二、非選擇題13．賴氨酸是人體八大必需氨基酸之一，能促進人體發育、增強免疫功能，并有提高中樞神經組織功能的作用。某農科所科技人員欲通過將玉米某種蛋白酶改造成“M酶”，從而大大提高玉米種子中賴氨酸的含量,以期待培育出高賴氨酸玉米新品種。請回答下列問題：(1）科技人員先從“提升玉米種子中賴氨酸含量”這一功能出發，預期構建出__“M酶”__的結構，再推測出相對應目的基因的__脫氧核苷酸__序列，最終合成出“M酶”基因。(2)科技人員獲得“M酶”基因后，常利用__PCR__技術在體外將其大量擴增，此過程需要一種特殊的酶是__Taq酶(或熱穩定DNA聚合酶）__。(3)“M酶”基因只有插入__玉米細胞的染色體DNA中__，才能確保“M酶”基因在玉米細胞中得以穩定遺傳。科技人員將“M酶”基因導入玉米細胞中需要借助__（基因表達)載體__的運輸。（4）依據__植物細胞具有全能性__的原理,可將含有“M酶”基因的玉米細胞培育成轉“M酶”基因的玉米植株。為了確保育種成功,科技人員需要通過__測定玉米種子中賴氨酸含量__,從個體水平加以鑒定.解析：（1)根據題干信息可知，某農科所科技人員欲將玉米某種蛋白酶改造成“M酶"，則應該利用蛋白質工程,先預期構建出“M酶”(蛋白質）的結構，再推測出相對應目的基因的脫氧核苷酸序列，最終合成出“M酶”基因。(2）基因工程中,獲取的目的基因一般利用PCR技術進行擴增，過程中需要熱穩定DNA聚合酶(Taq酶)的催化。(3）要想確保“M酶”基因在玉米細胞中得以穩定遺傳，必須將“M酶"基因插入玉米細胞的染色體DNA中；將“M酶”基因（目的基因）導入玉米細胞中需要借助(基因表達)載體的運輸。（4）將含有“M酶”基因的玉米細胞培育成轉“M酶”基因的玉米植株屬于植物組織培養技術，是依據植物細胞具有全能性的原理。科技人員需要通過測定玉米種子中賴氨酸含量,從個體水平加以鑒定,以確保育種成功.14．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.如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①、②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。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？__可以連接__，理由是__由兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互補的)__。(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方法是__顯微注射技術__.（3)如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達的基因一起構建到載體上，GFP基因可以作為基因表達載體上的標記基因，其作用是__鑒定受體細胞中是否含有目的基因__.獲得的轉基因克隆豬，可以解決的醫學難題是__供體器官不足和免疫排斥__.(4)目前科學家們通過蛋白質工程制造出了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等,采用蛋白質工程技術制造出藍色熒光蛋白過程的正確順序是：__②①③④__（用序號表示）.①推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列②藍色熒光蛋白的功能分析和結構設計③藍色熒光蛋白基因的修飾(合成)④表達出藍色熒光蛋白15．下圖表示形成鼠-人嵌合抗體的過程。請據圖回答：(1）改造鼠源抗體，生產鼠—人嵌合抗體，屬于__蛋白質工程__(生物工程）的范疇。圖示該過程中，根據預期的嵌合抗體功能，設計嵌合抗體的結構，最終必須對__基因__進行操作.（2）從鼠雜交瘤細胞中獲得可變區的特定基因，然后與人的抗體恒定區基因連接，需要的工具酶是__限制性核酸內切酶和DNA連接酶__。重組基因是否翻譯成蛋白質，需要從轉基因鼠中分離、提取__蛋白質__，利用相應的抗體進行抗原-抗體雜交。（3）在鼠—人嵌合抗體進入人體內后，識別抗原的區域是__可變__區，引起人體免疫反應的主要是__恒定__區；經過改造的鼠—人嵌