（新教材適用）高中生物第3章基因工程第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用課后習(xí)題新人教版選擇性必修3

第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用

基礎(chǔ)鞏固

1.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法,正確的是（）

A.蛋白質(zhì)工程無須構(gòu)建基因表達(dá)載體

B.蛋白質(zhì)工程需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶

C.對蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mRNA來實(shí)現(xiàn)的

D.蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是相同的

答案:B

解析: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),通過改造或合成

基因,來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì),或制造一種新的蛋白質(zhì)，故需要構(gòu)建基因表達(dá)載體,也需要限制性內(nèi)切核

酸酶和DNA連接酶。蛋白質(zhì)工程要對基因改造后再合成蛋白質(zhì)，與天然蛋白質(zhì)的合成過程不同。

2.科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸的含量,計(jì)劃將天冬氨酸激酶第352位的氨基酸由蘇氨酸變成異亮氨

酸或?qū)⒍渑宥晁岷铣擅钢械?04位的氨基酸由天冬酰胺變成異亮氨酸,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（）

A.直接通過分子水平改造蛋白質(zhì)

B.直接改造相應(yīng)的mRNA

C.對相應(yīng)的基因進(jìn)行操作

D.重新合成新的基因

答案:C

3.下列各項(xiàng)不屬于蛋白質(zhì)工程研究內(nèi)容的是（）

A.分析蛋白質(zhì)分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)

B.對蛋白質(zhì)進(jìn)行有目的地改造

C.分析氨基酸的化學(xué)組成

D.按照人的意愿將天然蛋白質(zhì)改造成新的蛋白質(zhì)

答案:C

解析:蛋白質(zhì)工程不需要分析氨基酸的化學(xué)組成，因?yàn)榻M成蛋白質(zhì)的氨基酸的基本組成元素都是C、

H、0、N,元素組成不會影響設(shè)計(jì)新的蛋白質(zhì)。

4.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（）

①進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換②從氨基酸的排列順序出發(fā)設(shè)計(jì)全新的蛋白質(zhì)③直接改變蛋白質(zhì)的

空間結(jié)構(gòu)

A.①③B.①②

C.①@@D.②③

答案:B

5.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較,錯誤的是（）

A.基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程可以對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或

制造一種新的蛋白質(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，蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因改造或基因合成

來完成

C.當(dāng)?shù)玫娇梢栽谝欢l件下延長保存時間的干擾素后，在相關(guān)酶、氨基酸和適宜的溫度、pH條件下,

干擾素可以大量自我合成

D.基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的

答案:C

6.水蛭素是由65個氨基酸縮合而成的凝血酶特異性抑制劑,在臨床上可用來治療血栓疾病。為提

高水蛭素的活性,科學(xué)家將水蛭素的第47位的天冬酰胺變?yōu)橘嚢彼?其抗血栓形成的效率提高了20

倍。這一生物技術(shù)是（）

A.基因工程B.蛋白質(zhì)工程

C.基因突變D.基因修復(fù)

答案:B

7.下圖表示蛋白質(zhì)工程的操作流程，下列敘述錯誤的是（）

A.蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作

B.蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術(shù)的一項(xiàng)全新的生物工程技術(shù)

C.圖中a、b過程分別表示轉(zhuǎn)錄、翻譯

D.通過蛋白質(zhì)工程可制造出一種新的蛋白質(zhì)

答案:B

解析：蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作，如蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、氨基酸的

排列順序等,這對于合成或改造基因至關(guān)重要;蛋白質(zhì)工程的進(jìn)行離不開基因工程，因?yàn)閷Φ鞍踪|(zhì)的

改造要通過對基因的改造來完成；圖中a、b過程分別表示轉(zhuǎn)錄、翻譯;通過蛋白質(zhì)工程可對現(xiàn)有蛋

白質(zhì)進(jìn)行改造,也可制造出一種全新的蛋白質(zhì)。

8.凝乳酶是一種催化奶凝結(jié)的關(guān)鍵酶，從牛胃液中分離得到的凝乳酶以催化能力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用于

如酪和酸奶的制作。研究發(fā)現(xiàn),如果將該凝乳酶第20位和24位氨基酸改變?yōu)榘腚装彼?其催化能

力將提高2倍。通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)高效凝乳酶，所需步驟可能有a、b、c、d、e、f（未按操作順

序）。請把需要的步驟選出來并按照操作順序排列（）

a.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)b.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能分析c.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的定向改造d.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(xì)胞f.將定向改造的凝乳酶導(dǎo)入受體細(xì)胞

A.abcdefB.bade

C.baefD.bacd

答案:B

解析:蛋白質(zhì)工程的過程為根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能,設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，再對目的基因進(jìn)行定向改

造,然后將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。故正確的排列順序?yàn)閎ade。

9.為提高糧食產(chǎn)量，解決世界糧食問題，科學(xué)家在基因工程和蛋白質(zhì)工程方面作出了不懈的努力。

下面是科學(xué)家提高光合作用效率的嘗試,下列有關(guān)敘述正確的是（）

①改良二磷酸核糖竣化酶，使它的反應(yīng)平衡偏向于對二氧化碳的固定,減少呼吸的浪費(fèi)，增加對二氧

化碳的固定速率,提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

②C3植物向C4植物的轉(zhuǎn)化。將二磷酸核糖陵化能除去或滅活,引入基因改造過的葉綠體，同時增加

導(dǎo)致C4固定的酶的活性。即使C3型葉綠體與C4型葉綠體共存于一個細(xì)胞內(nèi)。

③對光調(diào)節(jié)基因進(jìn)行改造,提高光合作用的效率。

④將固氮基因轉(zhuǎn)移到不能固氮的農(nóng)作物中,提高對氮的利用，增加作物產(chǎn)量。

A.①②?④都屬于基因工程,都是通過基因來改變生物性狀的

B.①②?④都屬于蛋白質(zhì)工程,都在一定程度改造了蛋白質(zhì)

C.①②?屬于蛋白質(zhì)工程，④屬于基因工程

D.②③屬于蛋白質(zhì)工程，①④屬于基因工程

答案:C

10.請回答下列與基因工程和蛋白質(zhì)工程有關(guān)的問題。

⑴獲取真核細(xì)胞內(nèi)目的基因的途徑主要有，目的基因進(jìn)入

受體細(xì)胞需要的協(xié)助。

⑵基因工程的核心步驟是,此過程用到的工具酶是。

⑶為獲得能大量產(chǎn)生人干擾素的轉(zhuǎn)基因牛,經(jīng)常采用的受體細(xì)胞是,將目的基因?qū)氪?/p>

受體細(xì)胞常用的方法是。

⑷在蛋白質(zhì)工程中，引起蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該蛋白質(zhì)肽鏈的序列發(fā)生

了改變。

答案：（1）從細(xì)胞中分離和化學(xué)方法人工合成載體

⑵構(gòu)建基因表達(dá)載體限制酶和DNA連接酶

⑶受精卵顯微注射

⑷氨基酸

解析：（1）獲取真核細(xì)胞內(nèi)目的基因的途徑主要有從細(xì)胞中分離和化學(xué)方法人工合成；目的基因進(jìn)入

受體細(xì)胞需要載體的協(xié)助。（2）構(gòu)建基因表達(dá)載體是實(shí)施基因工程的第二步,也是基因工程的核心

步驟。此過程用到的工具酶有限制酶和DNA連接酶。（3）培育轉(zhuǎn)基因動物時常采用受精卵作受體細(xì)

胞。常用顯微注射技術(shù)將目的基因?qū)雱游锏氖芫?。?）在蛋白質(zhì)工程中，引起蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)

改變的原因是組成該蛋白質(zhì)肽鏈的氨基酸序列發(fā)生了改變。

11.干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥,如果將其分子上的一個半

胱氨酸變成絲氨酸,在一定條件下,可以延長保存時間。

⑴蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的

關(guān)鍵。下圖表示依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，讓動物生產(chǎn)”可以保存的干擾素”，請將其補(bǔ)

充完整。

⑵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

符合人類生產(chǎn)和生活的需要。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關(guān)系作

為基礎(chǔ),通過或,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行,或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足

人類生產(chǎn)和生活的需求。

⑶蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分亞雜的結(jié)構(gòu)。

⑷對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)?原因

是什么?。

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)有的氨基酸序列找到并改變相對應(yīng)的脫氧

核甘酸序列（基因）或合成新的基因所需要的蛋白質(zhì)

⑵自然界已存在改造合成基因改造

⑶空間（或高級）

⑷通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)?；蚩刂频鞍踪|(zhì)的合成,并且基因能遺傳給下一代

能力提升

1.下列有關(guān)基因工程和蛋白質(zhì)工程的敘述,錯誤的是（）

A.將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用顯微注射法

B.設(shè)計(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時,不必考慮表達(dá)載體的序列

C.蛋白質(zhì)工程是通過基因改造或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)

D.蛋白質(zhì)工程可合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)

答案:B

解析:將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用顯微注射法。設(shè)計(jì)的引物應(yīng)能與表達(dá)載體兩端的序

列互補(bǔ)配對。蛋白質(zhì)工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因改造或基因合成,對現(xiàn)有的

蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì)的技術(shù)。通過蛋白質(zhì)工程可合成自然界中不存在的蛋白

質(zhì)。

2.iPS細(xì)胞是利用病毒將四個基因（應(yīng)6Sox?、4”和。的矽導(dǎo)入動物體細(xì)胞使其轉(zhuǎn)化為類似胚胎

干細(xì)胞的一種細(xì)胞。在力5細(xì)胞培育過程中（）

A.運(yùn)用了基因工程、蛋白質(zhì)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)

B.病毒的作用只是通過侵染將基因?qū)胧荏w細(xì)胞中

C.使用的工具酶主要有限制酶和DNA連接酶

D.僅有龐公So照、4"和。肛。能夠轉(zhuǎn)錄、翻譯

答案:C

解析:在iPS細(xì)胞培育過程中，先利用基因工程技術(shù)獲得含有四個基因的動物細(xì)胞,再進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)

獲得iPS細(xì)胞,沒用到蛋白質(zhì)工程。病毒的作用是通過侵染將基因?qū)胧荏w細(xì)胞，同時使目的基因

在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并表達(dá)。使用的工具酶是限制的和DNA連接酶。除了。。冰Sox?、奴工和

c妙。能夠表達(dá)（轉(zhuǎn)錄、翻譯）外，動物體細(xì)胞中原來的許多基因也能夠表達(dá)。

3.（不定項(xiàng)選擇題）天然胰島素制劑易形成二聚體或六聚體,降低療效,科學(xué)家希望對胰島素進(jìn)行改

造,從而降低它的聚合作用。研究人員通過解析人胰島素的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，人胰島素由A鏈和B鏈

構(gòu)成,其中B鏈的第20~29位氨基酸是胰島素分子相互作用形成多聚體的關(guān)鍵區(qū)域,科學(xué)家通過改

造胰島素基因?qū)崿F(xiàn)了對相應(yīng)氨基酸序列的改造，使B28位脯氨酸替換為天冬氨酸或者將它與B29位

的賴氨酸交換位置,從而有效抑制了胰島素的聚合，由此研發(fā)出的速效胰島素類似物產(chǎn)品已經(jīng)在臨

床上廣泛應(yīng)用。據(jù)此分析下列敘述錯誤的是（）

A.速效胰島素類似物的研發(fā)是蛋白質(zhì)工程在醫(yī)藥方面的重要應(yīng)用

B.在改造胰島素的過程中利用了基因定點(diǎn)突變技術(shù)

C.B28位氨基酸與B29位氨基酸交換位置后，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)沒變

D.改造的胰島素基因在胰島A細(xì)胞也能表達(dá)

答案:CD

解析:B28位氨基酸與B29位氨基酸交換位置后,蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序發(fā)生了改變,胰島素的

結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生改變。胰島素由胰島B細(xì)胞分泌,胰島A細(xì)胞不分泌胰島素,因此改造的胰島素基

因在胰島A細(xì)胞中不表達(dá)。

4.從某海洋動物中獲得一基因，其表達(dá)產(chǎn)物為??種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1。目前，在P1的

基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)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(gòu)建含目的肽DNA片段的表達(dá)載體

C.依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模擬肽

D.篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽

答案:C

解析:未改造前的基因表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1,在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性

強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物,所以必須對其改造，保持其抗菌性強(qiáng),抑制其溶血性。第一步應(yīng)是根據(jù)預(yù)

期的蛋白質(zhì)功能，依據(jù)P1氨基酸序列，設(shè)計(jì)多條模擬肽。

5.T4溶菌酹在高溫時易失去活性。研究人員對編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造，使T4溶菌酶第3位

的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成一個二硫鍵,提高了酶的耐熱

性。下列相關(guān)敘述正確的是（）

A.T4溶菌酶耐熱性提高的原因是組成該酶的氨基酸數(shù)量發(fā)生了改變

B.T4溶菌酶的改造屬于蛋白質(zhì)工程，自然界中的能都可通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行改造

C.蛋白質(zhì)工程與中心法則的流動方向一致,即DNA-mRNA-蛋白質(zhì)

D.若高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，蛋白質(zhì)的功能也會受到影響

答案:D

解析:在該過程中,T4溶菌酶的氨基酸數(shù)量沒發(fā)生改變。對T4溶菌酶的改造屬于蛋白質(zhì)工程，蛋白

質(zhì)工程只能用于改造蛋白質(zhì)類的酶，自然界中的酶有些是RNA,RNA類酶無法通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行改

造。蛋白質(zhì)工程與中心法則的流動方向相反,即預(yù)期蛋白質(zhì)的功能一預(yù)期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一推測應(yīng)有

的氨基酸序列一找到相應(yīng)的脫氧核甘酸序列或合成新的基因。若高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)

生改變,蛋白質(zhì)的功能會受到影響。

6.降鈣素是一種多肽類激素，臨床上用于治療骨質(zhì)疏松癥等。人的降鈣素活性很低,半衰期較短。

某科學(xué)機(jī)構(gòu)為了研發(fā)一種活性高、半衰期長的新型降鈣素,從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā),推測相

應(yīng)的脫氧核甘酸序列,并人工合成了兩條含72個堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個堿基對形成部

分雙鏈DNA片段,再利用Klenow酶補(bǔ)平,獲得雙鏈DNA,過程如下圖所示。在此過程中發(fā)現(xiàn),合成較

長的核甘酸單鏈易產(chǎn)生堿基缺失的現(xiàn)象。分析回答下列問題。

（1）Klenow酶是一種酶,合成的雙鏈DNA有個堿基對。

⑵獲得的雙鏈DNA經(jīng)歷蘇I（識別序列和切割位點(diǎn)是一G-ATTC-）和加砒1（識別序列和切割位

點(diǎn)是一GPATCC-）雙酶切后,插入大腸桿菌質(zhì)粒中，篩選含重組質(zhì)粒的大腸桿菌并進(jìn)行DNA測序驗(yàn)

證。

①大腸桿菌是理想的受體細(xì)胞,這是因?yàn)樗?

②設(shè)計(jì)Ecc^I和BanRI雙酶切的目的是。

③要進(jìn)行重組質(zhì)粒的鑒定和選擇,需要大腸桿菌質(zhì)粒中含有0

⑶經(jīng)DNA測序表明，最初獲得的多個重組質(zhì)粒,均未發(fā)現(xiàn)完全正確的核甘酸序列,最可能的原因

是