1、人教版高中生物選擇性必修三培優(yōu)專題十五蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用 PAGE PAGE- 8 - 十五蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用 (30分鐘100分) 一、選擇題(共5小題,每題8分,共40分) 1.研究發(fā)現(xiàn),如果將凝乳酶第20位和24位氨基酸變?yōu)榘腚装彼?其催化能力將提升2倍。通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)高效凝乳酶,正確的步驟是() 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)制定 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能分析 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的定向改造 凝乳酶基因的定向改造 將改造后的凝乳酶基因?qū)胧荏w細胞 將定向改造的凝乳酶導(dǎo)入受體細胞 A.B. C.D. 【解析】選A。蛋白質(zhì)工程的過程為依據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能,制定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),再對目的基因進行定向改造,然后將目的

2、基因?qū)胧荏w細胞。 2.蛋白質(zhì)工程中,要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行制定改造,必須通過基因修飾或基因合成來完成,不直接改造蛋白質(zhì)的主要原因是() A.缺乏改造蛋白質(zhì)所必必須的工具酶 B.改造基因易于操作且改造后能夠遺傳 C.目前人類對大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)知之甚少 D.蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序千變?nèi)f化,操作難度大 【解析】選B。改造基因的操作易于進行,且改造后的基因能夠遺傳給子代,所以對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的制定改造可通過基因修飾或基因合成來完成。 3.某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能很相似,只是其熱穩(wěn)定性較差,進入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑,用于治療臨床消化不良,最正確方案是

3、() A.替換此酶中的少數(shù)氨基酸,以改善其熱穩(wěn)定性 B.將此酶與人蛋白酶進行拼接,形成新的蛋白酶 C.重新制定與創(chuàng)造一種蛋白酶 D.減少此酶在片劑中的含量 【解析】選A。 要想使蛋白酶的熱穩(wěn)定性有所提升,就要改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),解決此類問題的方法一般是將蛋白質(zhì)中的各別氨基酸進行替換。 4.(20xx·齊齊哈爾高二檢測)以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較,錯誤的是() A.基因工程合成的是天然的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)工程合成的不一定是天然存在的蛋白質(zhì) B.蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成 C.基因工程產(chǎn)生的變異是可遺傳的,蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異是不可

4、遺傳的 D.基因工程和蛋白質(zhì)工程都必須構(gòu)建基因表達載體,都遵循中心法則 【解析】選C。基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì),而蛋白質(zhì)工程可以對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,從而制造一種新的、天然不存在的蛋白質(zhì),A正確;蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成,B正確;基因工程產(chǎn)生的變異是可遺傳的,蛋白質(zhì)工程的作用對象依舊是基因,因此其產(chǎn)生的變異也是可遺傳的,C錯誤;基因工程和蛋白質(zhì)工程都遵循中心法則,都必須構(gòu)建基因表達載體,D正確。 5.科學(xué)家將控制某藥物蛋白合成的基因轉(zhuǎn)移到白色來亨雞胚胎細胞的DNA中,發(fā)育后的雌雞就能產(chǎn)出含該藥物蛋白的雞蛋,在

5、每一只雞蛋的蛋清中都含有大量的藥物蛋白,而且這些含該藥物蛋白的雞蛋孵出的雞,仍能產(chǎn)出含該藥物蛋白的雞蛋。據(jù)此分析,以下說法中不正確的是() A.這些雞是基因工程的產(chǎn)物 B.這種變異屬于可遺傳的變異 C.該過程屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù) D.該種變異屬于定向變異 【解析】選C。據(jù)題意可知這些雞屬于轉(zhuǎn)基因動物,是基因工程的產(chǎn)物,不屬于蛋白質(zhì)工程?；蚬こ淌前凑杖藗兊脑竿?通過DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造出符合人們必須要的新的生物類型或生物產(chǎn)品,依據(jù)的原理是基因重組,屬于可遺傳的定向變異。 二、非選擇題(共30分) 6.(20xx·開封高二檢測)枯草桿菌蛋白酶廣泛用于洗滌、制革、食品以及醫(yī)療等行業(yè)中

6、。某研究小組利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)提升了枯草桿菌蛋白酶的催化活性?；卮鹨韵聠栴}: (1)蛋白質(zhì)工程是指通過或,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的必須要。? (2)目的基因的獲得是利用基因工程改造蛋白質(zhì)的第一步,目前常用的獲取目的基因的方法有、和。? (3)為使目的基因與質(zhì)粒連接,通常會用兩種不同的對質(zhì)粒和目的基因兩側(cè)進行切割,其目的是。再用處理形成重組質(zhì)粒。? 【解析】(1)蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾和基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的必須要。(2)考查獲取目的基因的方

7、式,常見的有從基因文庫中獲取;利用PCR技術(shù)進行擴增;利用DNA合成儀進行人工合成。(3)對目的基因和質(zhì)粒的切割會用到限制性內(nèi)切核酸酶。用不同限制酶的原因是避免質(zhì)粒的自我連接、目的基因的自我連接,保證目的基因的插入方向,切割完以后使用DNA連接酶處理,形成重組質(zhì)粒。 答案:(1)基因修飾基因合成(2)從基因文庫中獲取利用PCR技術(shù)擴增人工合成(3)限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)避免質(zhì)粒的自我連接、目的基因的自我連接(或保證目的基因的插入方向)DNA連接酶 1.(10分)(20xx·濟南高二檢測)已知生物體內(nèi)有一種轉(zhuǎn)運蛋白 Y,由 300 個氨基酸組成。如果將 Y 中 157 位的 L-異

8、亮氨酸變成亮氨酸、261 位的酪氨酸變成絲氨酸,改變后的蛋白質(zhì) Y1 不但保留了原有 Y 的功能,且具備了催化活性。以下說法正確的是() A.蛋白質(zhì)工程和基因工程的根本區(qū)別是操作對象的差異 B.可以通過對 Y 蛋白基因進行修飾或人工合成獲得 Y1 蛋白基因 C.蛋白質(zhì)工程操作過程中,不必須要酶和載體作為工具 D.細胞內(nèi)合成 Y1 蛋白與 Y 蛋白的過程中,遺傳信息的流向是相反的 【解析】選B。蛋白質(zhì)工程和基因工程的根本區(qū)別是蛋白質(zhì)工程可產(chǎn)生自然界沒有的蛋白質(zhì),A錯誤;據(jù)題干信息可知,可以通過對Y蛋白基因進行修飾或人工合成獲得Y1蛋白基因,B正確;蛋白質(zhì)工程操作過程中,必須要酶和載體作為工具,C

9、錯誤;細胞內(nèi)合成Y1蛋白與Y蛋白的過程中,遺傳信息的流向是相同的,D錯誤。 【實驗·探究】 2.(20分)干擾素是動物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì),可以用于治療病毒感染和癌癥,但體外儲存相當困難。如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸,就可在-70 條件下儲存半年,給廣大患者帶來福音。 (1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的,因此獲得能夠控制合成“可以儲存的干擾素的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵,依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理,制定實驗流程,讓動物生產(chǎn)“可以儲存的干擾素:(填寫在方框內(nèi)) (2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較,基因工程在原則上只能生產(chǎn)的蛋白質(zhì),不一定符合的必須要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的

10、關(guān)系作為基礎(chǔ),通過或,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活必須要。? (3)蛋白質(zhì)工程實施的難度很大,主要原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。? (4)對天然蛋白質(zhì)進行改造,應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作,還是對基因進行操作來實現(xiàn)?。其原因是(答出1點即可)。? 【解析】(1)蛋白質(zhì)工程的前期操作流程是:預(yù)期蛋白質(zhì)的功能制定預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因。 (2)基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)可能不符合人類生產(chǎn)和生活的必須要,而蛋白質(zhì)工程既可以通過基因修飾(改造)生產(chǎn)出改造后的符合必須要的蛋白質(zhì),也

11、可以通過基因合成生產(chǎn)出自然界不存在的符合必須要的蛋白質(zhì)。 (3)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,依據(jù)預(yù)期功能來推測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相當困難。 (4)蛋白質(zhì)工程直接操作的對象是基因,應(yīng)該通過對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造。任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的,改造了基因也就是對蛋白質(zhì)進行了改造,而且改造過的蛋白質(zhì)可以通過改造過的基因遺傳下去;如果對蛋白質(zhì)直接改造,即使改造成功,被改造過的蛋白質(zhì)分子也無法遺傳。對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接進行改造要容易操作,難度要小得多。 答案:(1)預(yù)期蛋白質(zhì)的功能預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)有的氨基酸序列并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因 (2)自然界已存在人類

12、生產(chǎn)和生活改造合成基因改造 (3)空間(或高級) (4)對基因進行操作改造基因才會遺傳,改造蛋白質(zhì)不遺傳(或基因改造比蛋白質(zhì)改造容易操作) 【補償訓(xùn)練】 葡萄糖異構(gòu)酶在工業(yè)上應(yīng)用廣泛,為提升其熱穩(wěn)定性,科學(xué)家在確定第138位甘氨酸為目標氨基酸后,對葡萄糖異構(gòu)酶基因進行體外定點誘變,以脯氨酸138替代甘氨酸138,含突變體的重組質(zhì)粒在大腸桿菌中表達,結(jié)果突變型葡萄糖異構(gòu)酶比野生型的最適反應(yīng)溫度提升1012 ,酶的熱穩(wěn)定性得到了提升。請依據(jù)圖示分析回答以下問題: (1)對葡萄糖異構(gòu)酶進行定點誘變的過程體現(xiàn)了和兩種現(xiàn)代生物技術(shù)的綜合運用。 (2)1的名稱叫;其組成包括目的基因、終止子、標記基因、復(fù)制原點和。? (3)人工合成的引物與酶發(fā)揮生理作用有關(guān)。? (4)與正?；蛳啾?經(jīng)過定點誘變后的基因中發(fā)生了兩個堿基的,后代中能夠合成目的蛋白質(zhì)的細胞占總數(shù)的。? 【解析】(1)本題通過對基因結(jié)構(gòu)的定點誘變實現(xiàn)蛋白質(zhì)的改造,所以是基因工程和蛋白質(zhì)工程的綜合應(yīng)用。(2)1由質(zhì)粒和插入的正?；蚪M成,所以是基因表達