2020-2021高中生物3配套作業(yè)：專題1 第4節(jié) 蛋白質(zhì)工程的崛起含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高中生物人教版選修3配套作業(yè)：專題1第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的崛起含解析專題一第四節(jié)請同學(xué)們認(rèn)真完成練案［4]一、選擇題1．科研小組利用蛋白質(zhì)工程將某細(xì)胞中的一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白X進(jìn)行改造，并使改造后的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白X基因在細(xì)胞中正常表達(dá)。下列說法正確的是(B)A．蛋白質(zhì)工程中不可能構(gòu)建出一種全新的基因B．該過程需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用C．經(jīng)改造后的蛋白質(zhì)不需要再進(jìn)行功能鑒定D．經(jīng)改造后的基因在表達(dá)過程中不遵循中心法則解析：蛋白質(zhì)工程中，可構(gòu)建出一種全新的基因,A錯誤；蛋白質(zhì)工程最終需要基因工程來實(shí)現(xiàn)，基因表達(dá)載體構(gòu)建需要限制酶和DNA連接酶，B正確；經(jīng)改造后的蛋白質(zhì)仍需要再進(jìn)行功能鑒定，C錯誤；經(jīng)改造后的基因在表達(dá)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(xué)家通過對胰島素的改造，已經(jīng)使其成為速效型藥品B．我們可以將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C．用蛋白質(zhì)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(diǎn)D．蛋白質(zhì)工程成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)種類太少,原料不足解析：通過對胰島素進(jìn)行改造，已經(jīng)使其成為速效性藥品，A正確；通過蛋白質(zhì)工程方法制造成電子元件正在探索中，應(yīng)用于微電子方面，B正確；用蛋白質(zhì)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(diǎn)，C正確；蛋白質(zhì)工程成功的例子不多，主要是因?yàn)閷Υ蠖鄶?shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)了解還不是很夠，D錯誤。所以D選項(xiàng)是正確的。3．科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸含量,計(jì)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(zhì)的改造，操作正確的是(C）A．直接通過分子水平改造蛋白質(zhì)B．直接改造相應(yīng)的mRNAC．對相應(yīng)的基因進(jìn)行操作D．重新合成新的基因4．從某高等動物漿細(xì)胞(L)中提取全部的mRNA，并以此為模板合成相應(yīng)的DNA單鏈(L－cDNA),提取來自同一個體的胰島B細(xì)胞（P)的全部mRNA(P－mRNA).下列敘述正確的是(C)A．P－mRNA與L－cDNA進(jìn)行分子雜交,均能發(fā)生堿基互補(bǔ)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(bǔ)的P－mRNA中含有編碼呼吸酶的mRNAD．漿細(xì)胞不能分泌胰島素是因?yàn)槿狈幋a胰島素的相關(guān)基因解析：由于基因選擇表達(dá)不同，胰島B細(xì)胞中提取的P－mRNA與L－cDNA不能全部發(fā)生互補(bǔ)，A錯誤;限制性核酸內(nèi)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(xì)胞和胰島B細(xì)胞中合成呼吸酶的基因都表達(dá)，故能與L－cDNA互補(bǔ)的P－mRNA中含有編碼呼吸酶的mRNA,C正確；漿細(xì)胞不能合成胰島素，是因?yàn)榕c胰島素合成相關(guān)的基因在漿細(xì)胞中不表達(dá)，D錯誤。5．關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和應(yīng)用前景的說法，不正確的是（B）A．通過對基因結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)突變實(shí)現(xiàn)玉米賴氨酸合成的關(guān)鍵酶結(jié)構(gòu)的改變屬于蛋白質(zhì)工程B．將人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞內(nèi)，使大腸桿菌產(chǎn)生胰島素的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程C．對蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)必須從蛋白質(zhì)的功能特點(diǎn)入手D．通過對基因結(jié)構(gòu)的改造生產(chǎn)出自然界中從來不存在的蛋白質(zhì)種類目前還很少解析：蛋白質(zhì)工程可通過改造基因來實(shí)現(xiàn)對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的定向改造，使之更加符合人類需要，故通過對基因結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)突變實(shí)現(xiàn)玉米賴氨酸合成的關(guān)鍵酶結(jié)構(gòu)的改變屬于蛋白質(zhì)工程,A正確；將人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞內(nèi)，使大腸桿菌產(chǎn)生胰島素的技術(shù)屬于基因工程，B錯誤；蛋白質(zhì)工程的原理是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)最終找到脫氧核苷酸序列的過程，C正確；目前，蛋白質(zhì)工程成功的例子不多,主要是人們對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)了解的還很不夠，所以通過對基因結(jié)構(gòu)的改造生產(chǎn)出自然界中從來不存在的蛋白質(zhì)種類目前還很少，D正確。6．蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)時,主要包括哪幾種（B）①進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換②對不同來源的蛋白質(zhì)的拼接③從氨基酸的排列順序出發(fā)設(shè)計(jì)全新的蛋白質(zhì)④直接改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)A．①② B．①②③C．②③④ D．①②④7．葡萄糖異構(gòu)酶(GI)在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，為提高其熱穩(wěn)定性，科學(xué)家對GI基因進(jìn)行體外定點(diǎn)誘變，以脯氨酸(Pro138）替代Gly138，含突變體的重組質(zhì)粒在大腸桿菌中表達(dá)，結(jié)果最適反應(yīng)溫度提高10～12℃。這屬于（A．基因工程 B．蛋白質(zhì)工程C．發(fā)酵工程 D．酶工程解析:酶工程的重點(diǎn)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(zhì)工程的重點(diǎn)則在于對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計(jì)酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來確定相應(yīng)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(zhì)工程的蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的最佳方案是(A)A．將豬胰島素進(jìn)行一個不同氨基酸的替換B．將豬胰島素和人胰島素進(jìn)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(jù)人的胰島素設(shè)計(jì)制造一種全新的胰島素9．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的敘述不正確的是(C）A．蛋白質(zhì)工程可以改造酶的結(jié)構(gòu),提高酶的熱穩(wěn)定性B．通過蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的活性C．利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中得到人的胰島素D．蛋白質(zhì)工程可以對胰島素進(jìn)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(zhì)工程改造中華鱘體內(nèi)的某些蛋白質(zhì),使其更加適應(yīng)現(xiàn)在的水域環(huán)境。以下說法錯誤的是(D)A．該工程可以定向改變蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)B．改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的C．改造后的中華鱘和現(xiàn)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(zhì)解析：蛋白質(zhì)工程通過改造基因從而實(shí)現(xiàn)定向改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),改造后仍然是同一個物種，不太可能產(chǎn)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(chǎn)生改造的蛋白質(zhì),D錯誤。11．下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（C）A．蛋白質(zhì)工程無需構(gòu)建基因表達(dá)載體B．通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)的性狀不遺傳給子代C．蛋白質(zhì)工程需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶D．蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上改造蛋白質(zhì)的解析：蛋白質(zhì)工程是對基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，然后進(jìn)行表達(dá)，需構(gòu)建基因表達(dá)載體,A錯誤；蛋白質(zhì)工程是對基因進(jìn)行修飾改造或重新合成,然后進(jìn)行表達(dá)，改造后的蛋白質(zhì)的性狀能遺傳給子代，B錯誤；蛋白質(zhì)工程是對基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶,C正確；蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造蛋白質(zhì)的，D錯誤.所以C選項(xiàng)是正確的。12．(不定項(xiàng)選擇）SPL蛋白是植物中廣泛存在的一類調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的分子。不同植物的SPL蛋白結(jié)構(gòu)不同,但均有一個大約由80個氨基酸構(gòu)成的結(jié)構(gòu)相同的功能區(qū)，可識別并結(jié)合到某些基因的特定區(qū)域。SPL基因最初是從植物花序cDNA(由mRNA逆轉(zhuǎn)錄形成）文庫中得到的。下列相關(guān)敘述正確的是（BD）A．SPL是80個氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)B．SPL基因能在花序細(xì)胞中表達(dá)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(jié)構(gòu)不同,但均有一個大約由80個氨基酸構(gòu)成的結(jié)構(gòu)相同的功能區(qū)，除此以外還有氨基酸構(gòu)成SPL蛋白的其他區(qū)域，因此SPL蛋白不止由80個氨基酸構(gòu)成，故A項(xiàng)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(xì)胞中形成相應(yīng)的mRNA并完成表達(dá)，故B項(xiàng)正確；由題干可知，SPL蛋白可以調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，但無法催化特定基因的翻譯過程，故C項(xiàng)錯誤；由題干可知,不同植物的SPL蛋白均有一個結(jié)構(gòu)相同的功能區(qū)，可識別并結(jié)合到某些基因的特定區(qū)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(xiàng)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(jìn)人體發(fā)育、增強(qiáng)免疫功能，并有提高中樞神經(jīng)組織功能的作用。某農(nóng)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(fā)，預(yù)期構(gòu)建出__“M酶”__的結(jié)構(gòu)，再推測出相對應(yīng)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(shù)在體外將其大量擴(kuò)增，此過程需要一種特殊的酶是__Taq酶(或熱穩(wěn)定DNA聚合酶）__。(3)“M酶”基因只有插入__玉米細(xì)胞的染色體DNA中__，才能確?！癕酶”基因在玉米細(xì)胞中得以穩(wěn)定遺傳?？萍既藛T將“M酶”基因?qū)胗衩准?xì)胞中需要借助__（基因表達(dá))載體__的運(yùn)輸。（4）依據(jù)__植物細(xì)胞具有全能性__的原理,可將含有“M酶”基因的玉米細(xì)胞培育成轉(zhuǎn)“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(jù)題干信息可知，某農(nóng)科所科技人員欲將玉米某種蛋白酶改造成“M酶"，則應(yīng)該利用蛋白質(zhì)工程,先預(yù)期構(gòu)建出“M酶”(蛋白質(zhì)）的結(jié)構(gòu)，再推測出相對應(yīng)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(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，過程中需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)的催化。(3）要想確?！癕酶”基因在玉米細(xì)胞中得以穩(wěn)定遺傳，必須將“M酶"基因插入玉米細(xì)胞的染色體DNA中；將“M酶”基因（目的基因）導(dǎo)入玉米細(xì)胞中需要借助(基因表達(dá))載體的運(yùn)輸。（4）將含有“M酶”基因的玉米細(xì)胞培育成轉(zhuǎn)“M酶”基因的玉米植株屬于植物組織培養(yǎng)技術(shù)，是依據(jù)植物細(xì)胞具有全能性的原理?？萍既藛T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(lán)光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光，這樣借助GFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部的移動情況，幫助推斷蛋白質(zhì)的功能.如圖為我國首例綠色熒光蛋白（GFP)轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示意圖,據(jù)圖回答：（1）圖中通過過程①、②形成重組質(zhì)粒,需要限制酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC-，限制酶Ⅱ的識別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶I的一個切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶Ⅱ的切點(diǎn)。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(bǔ)的)__。(2)過程③將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬胎兒成纖維細(xì)胞時，采用最多也最有效的方法是__顯微注射技術(shù)__.（3)如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達(dá)的基因一起構(gòu)建到載體上，GFP基因可以作為基因表達(dá)載體上的標(biāo)記基因，其作用是__鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因__.獲得的轉(zhuǎn)基因克隆豬，可以解決的醫(yī)學(xué)難題是__供體器官不足和免疫排斥__.(4)目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍(lán)色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等,采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍(lán)色熒光蛋白過程的正確順序是：__②①③④__（用序號表示）.①推測藍(lán)色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列②藍(lán)色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)③藍(lán)色熒光蛋白基因的修飾(合成)④表達(dá)出藍(lán)色熒光蛋白15．下圖表示形成鼠-人嵌合抗體的過程。請據(jù)圖回答：(1）改造鼠源抗體，生產(chǎn)鼠—人嵌合抗體，屬于__蛋白質(zhì)工程__(生物工程）的范疇。圖示該過程中，根據(jù)預(yù)期的嵌合抗體功能，設(shè)計(jì)嵌合抗體的結(jié)構(gòu)，最終必須對__基因__進(jìn)行操作.（2）從鼠雜交瘤細(xì)胞中獲得可變區(qū)的特定基因，然后與人的抗體恒定區(qū)基因連接，需要的工具酶是__限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶__。重組基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，需要從轉(zhuǎn)基因鼠中分離、提取__蛋白質(zhì)__，利用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交。（3）在鼠—人嵌合抗體進(jìn)入人體內(nèi)后，識別抗原的區(qū)域是__可變__區(qū)，引起人體免疫反應(yīng)的主要是__恒定__區(qū)；經(jīng)過改造的鼠—人嵌