江蘇專(zhuān)用2024-2025學(xué)年高中生物專(zhuān)題1基因工程4蛋白質(zhì)工程的崛起演練強(qiáng)化提升含解析新人教版選修3

PAGEPAGE7蛋白質(zhì)工程的崛起一、單項(xiàng)選擇題1．科學(xué)家將限制某藥物蛋白合成的基因轉(zhuǎn)移到白色來(lái)亨雞胚胎細(xì)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)此分析不正確的一項(xiàng)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(guò)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。依據(jù)題干信息分析，將目的基因(限制某藥物蛋白合成的基因)導(dǎo)入了來(lái)亨雞胚胎細(xì)胞的DNA中，發(fā)育成的雞產(chǎn)生了該藥物蛋白的雞蛋，說(shuō)明目的基因在這些雞中表達(dá)了，A正確；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，說(shuō)明這種變異屬于可遺傳的變異，B正確；該技術(shù)為第一代基因工程技術(shù)，并沒(méi)有利用蛋白質(zhì)工程對(duì)限制蛋白質(zhì)合成的基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，C錯(cuò)誤；基因工程的原理是基因重組，且是對(duì)生物性狀的定向改造，即這種變異是定向的，D正確。2．(2024·泰州高二檢測(cè))下面對(duì)蛋白質(zhì)工程的基本操作程序的敘述，正確的是()①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)合成②DNA合成③mRNA合成④蛋白質(zhì)的預(yù)期功能⑤依據(jù)氨基酸的序列推出脫氧核苷酸的序列A．①→②→③→④→⑤→①B．⑤→④→③→②→①→②C．④→①→⑤→②→③→①D．②→③→⑤→①→②→④解析：選C。蛋白質(zhì)工程的操作流程：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動(dòng)身→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推想應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(即基因)→修改或合成的基因表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)。3．(2024·鄭州高二檢測(cè))蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括哪幾種()①進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換②對(duì)不同來(lái)源的蛋白質(zhì)的拼接③從預(yù)期蛋白質(zhì)的功能動(dòng)身去推想氨基酸排列依次④干脆變更蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)A．①② B．①②③C．②③④ D．①②④解析：選B。蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括：制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)；在蛋白質(zhì)分子中替代一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域；改造蛋白質(zhì)分子中的幾個(gè)氨基酸殘基。由于蛋白質(zhì)分子通常都較大，而干脆變更蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不易于操作，因此蛋白質(zhì)工程是在基因的水平上進(jìn)行操作的。4．豬的胰島素用于降低人體血糖濃度的效果不明顯，緣由是豬胰島素分子中有一個(gè)氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素用于臨床治療糖尿病，用蛋白質(zhì)工程對(duì)蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的最佳方案是()A．對(duì)豬胰島素中與人胰島素不同的氨基酸進(jìn)行替換B．將豬胰島素和人胰島素進(jìn)行拼接組成新的胰島素C．將豬和人的胰島素混合在一起治療糖尿病D．依據(jù)人的胰島素設(shè)計(jì)制造一種全新的胰島素解析：選A。依據(jù)題干信息可知，豬胰島素分子中有一個(gè)氨基酸與人的不同導(dǎo)致其在人體中降血糖的效果不明顯，所以可利用蛋白質(zhì)工程對(duì)該氨基酸進(jìn)行替換。5．T4溶菌酶的穩(wěn)定性大大提高的根本緣由是()A．限制T4溶菌酶合成的基因的一個(gè)位點(diǎn)發(fā)生突變B．限制T4溶菌酶合成的mRNA上的密碼子發(fā)生變更C．T4溶菌酶中一個(gè)氨基酸發(fā)生了替換D．T4溶菌酶中的第3位氨基酸由異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼峤馕觯哼xA。T4溶菌酶是一種蛋白質(zhì)，其穩(wěn)定性提高的緣由是其分子結(jié)構(gòu)的變更。蛋白質(zhì)的合成受基因限制，所以蛋白質(zhì)變更的根本緣由是基因的變更。選項(xiàng)B、C、D的內(nèi)容都是T4溶菌酶變更的緣由，但都不是根本緣由。6．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類(lèi)須要B．依據(jù)人們的須要，干脆對(duì)氨基酸的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不曾存在的新型蛋白質(zhì)分子D．蛋白質(zhì)工程與基因工程密不行分，又稱(chēng)為其次代基因工程解析：選B。由于基因的結(jié)構(gòu)確定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以要對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終還必需通過(guò)改造基因來(lái)完成。7．(2024·河北涿鹿中學(xué)高二期中)下面各項(xiàng)中與蛋白質(zhì)工程沒(méi)有干脆關(guān)系的是()A．利用各種高科技手段分析蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)B．探討并變更某種蛋白質(zhì)相關(guān)基因的堿基序列C．設(shè)計(jì)和制造自然界中沒(méi)有的人工蛋白質(zhì)D．用基因替換的方法治療人的某種遺傳病解析：選D。用基因替換的方法治療人的某種遺傳病屬于基因工程。8．當(dāng)前醫(yī)學(xué)上，蛋白質(zhì)工程藥物正逐步取代第一代基因工程多肽或蛋白質(zhì)類(lèi)替代治療劑，則基因工程藥物與蛋白質(zhì)工程藥物的區(qū)分是()A．都與自然產(chǎn)物完全相同B．都與自然產(chǎn)物不相同C．基因工程藥物與自然產(chǎn)物完全相同，蛋白質(zhì)工程藥物與自然產(chǎn)物不相同D．基因工程藥物與自然產(chǎn)物不相同，蛋白質(zhì)工程藥物與自然產(chǎn)物完全相同解析：選C?；蚬こ毯铣傻氖亲匀唤缫汛嬖诘牡鞍踪|(zhì)，與相應(yīng)自然產(chǎn)物完全相同；蛋白質(zhì)工程可以合成自然界不存在的蛋白質(zhì)，與自然產(chǎn)物不相同。二、多項(xiàng)選擇題9．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的設(shè)計(jì)思路，正確的是()A．從蛋白質(zhì)的功能推想蛋白質(zhì)應(yīng)有的結(jié)構(gòu)B．從蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推想氨基酸的排列依次C．從氨基酸的依次推想基因的脫氧核苷酸的排列依次D．蛋白質(zhì)工程完全不遵循中心法則解析：選ABC。蛋白質(zhì)工程須要以基因工程為指導(dǎo)，蛋白質(zhì)工程中也有基因的表達(dá)過(guò)程，遵循中心法則。10．(2024·常熟高二檢測(cè))下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．收集大量的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的信息，以便分析結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系B．蛋白質(zhì)工程的原理是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動(dòng)身最終推想出脫氧核苷酸序列的過(guò)程C．T4溶菌酶中引入二硫鍵提高了它的熱穩(wěn)定性是基因工程的體現(xiàn)D．蛋白質(zhì)工程只能改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)而不能制造新的蛋白質(zhì)解析：選CD。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性確定蛋白質(zhì)功能的多樣性，在實(shí)施蛋白質(zhì)工程的打算階段，只有收集到大量的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，才能從其中尋求到某一結(jié)構(gòu)跟預(yù)期的蛋白質(zhì)功能之間的關(guān)系，從而據(jù)其構(gòu)建出某一段氨基酸序列，此氨基酸序列成為構(gòu)建脫氧核苷酸序列(即基因)的依據(jù)，A、B項(xiàng)正確。T4溶菌酶是蛋白質(zhì)，對(duì)其改造屬于蛋白質(zhì)工程，C項(xiàng)錯(cuò)誤。在蛋白質(zhì)工程中，基因修飾后可以表達(dá)出改造的蛋白質(zhì)，基因合成后可以制造出新的蛋白質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、非選擇題11．(2024·廣東高超一中高二月考)枯草桿菌產(chǎn)生的蛋白酶具有催化分解蛋白質(zhì)的特性，但極易被氧化而失效。1985年，美國(guó)的埃斯特爾將枯草桿菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替換后，雖然其水解活性有所下降，但抗氧化的實(shí)力大大提高。用這種水解酶作為洗滌劑的添加劑，可以有效地除去血漬、奶漬等蛋白質(zhì)污漬。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)改造枯草桿菌蛋白酶的生物技術(shù)是____________。(2)改造后的枯草桿菌中的限制合成蛋白酶的基因與原來(lái)相比，至少有________個(gè)堿基對(duì)發(fā)生變更。(3)利用生物技術(shù)改造蛋白質(zhì)，提高了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，埃斯特爾所做的工作是對(duì)已知蛋白質(zhì)進(jìn)行____________________。(4)若要獲得新型蛋白質(zhì)，需用到的生物工程有蛋白質(zhì)工程、__________和發(fā)酵工程。(5)埃斯特爾獲得新型的枯草桿菌蛋白酶的基本思路是什么？___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)改造枯草桿菌蛋白酶的生物技術(shù)是蛋白質(zhì)工程。(2)由于將枯草桿菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替換，改造后的枯草桿菌中的限制合成蛋白酶的基因與原來(lái)相比，至少有1個(gè)堿基對(duì)發(fā)生變更。(3)利用生物技術(shù)改造蛋白質(zhì)，提高了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，埃斯特爾所做的工作是對(duì)已知蛋白質(zhì)進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換。(4)若要獲得新型蛋白質(zhì)，需用到的生物工程有蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。(5)獲得新型的枯草桿菌蛋白酶的基本思路是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動(dòng)身，設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，推想應(yīng)有的氨基酸的序列，推想出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后對(duì)現(xiàn)有的基因進(jìn)行改造或利用DNA合成儀合成基因。答案：(1)蛋白質(zhì)工程(2)1(3)少數(shù)氨基酸的替換(4)基因工程(5)從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動(dòng)身，設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，推想應(yīng)有的氨基酸的序列，推想出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后對(duì)現(xiàn)有的基因進(jìn)行改造或利用DNA合成儀合成基因12．干擾素是動(dòng)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，但在體外保存相當(dāng)困難，假如將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可在－70℃保存半年，給廣闊患者帶來(lái)福音。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)蛋白質(zhì)的合成是受基因限制的，因此獲得能夠限制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計(jì)試驗(yàn)流程，讓動(dòng)物生產(chǎn)出“可以保存的干擾素”：eq\x(①)eq\o(→,\s\up7(設(shè)計(jì)))eq\x(②)eq\o(→,\s\up7(推想))eq\x(③)eq\o(→,\s\up7(合成))eq\x(④)(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)，不肯定符合______________的須要。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關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)________或________，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行________，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿(mǎn)意人類(lèi)的生產(chǎn)和生活須要。(3)蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大，緣由是蛋白質(zhì)具有非常困難的________結(jié)構(gòu)。(4)對(duì)自然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，應(yīng)當(dāng)干脆對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？_________________________________________________________________________________________________________________________________________，緣由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：基因工程遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生功能，從而生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是依據(jù)以下思路進(jìn)行的：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的空間結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)有的氨基酸序列→基因應(yīng)有的堿基排列→創(chuàng)建出自然界不存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是由基因確定的，基因可以遺傳給后代，而蛋白質(zhì)不能干脆遺傳下去。答案：(1)①預(yù)期蛋白質(zhì)的功能②預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)③應(yīng)有的氨基酸序列④相應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人類(lèi)生產(chǎn)和生活基因修飾基因合成改造(3)空間(或高級(jí))(4)應(yīng)當(dāng)從對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自然蛋白質(zhì)的改造①任何一種自然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因也就是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過(guò)的蛋白質(zhì)可以通過(guò)改造過(guò)的基因遺傳下去；假如對(duì)蛋白質(zhì)干脆改造，即使改造勝利，被改造過(guò)的蛋白質(zhì)分子也無(wú)法遺傳；②對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)干脆進(jìn)行改造要簡(jiǎn)單操作，難度要小得多13．在體內(nèi)，人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱(chēng)為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段的短肽后成為胰島素原，進(jìn)入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后，產(chǎn)生A、B兩條肽鏈，再經(jīng)酶丙作用生成由51個(gè)氨基酸殘基組成的胰島素。目前，利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是____________，合成胰高血糖素的細(xì)胞是____________。(2)可依據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的____________序列，用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體。再經(jīng)過(guò)細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成____________的基因工程菌。(3)用胰島素原抗體檢測(cè)該工程菌的培育物時(shí)，培育液無(wú)抗原—抗體反應(yīng)，菌體有抗原—抗體反應(yīng)，則用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)，應(yīng)從____________中分別、純化胰島素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。解析：(1)由題干信息可知，前胰島素原在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)加工后成為胰島素，人體合成胰島素的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞，所以合成前胰島素原的細(xì)胞也是胰島B細(xì)胞；而胰島A細(xì)胞合成的激素是胰高血糖素。(2)真核生物的目的基因可用人工合成的方法合成，可依據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的DNA序列(即目的基因)；合成的DNA序列經(jīng)過(guò)修飾與質(zhì)粒構(gòu)建胰島素原基因表達(dá)載體，導(dǎo)入細(xì)菌體內(nèi)，經(jīng)轉(zhuǎn)化后篩選鑒定，最終得到能穩(wěn)定合成胰島素原的基因工程菌。(3)由題目信息可知，培育液無(wú)抗原—抗體反應(yīng)，菌體有抗原—抗體反應(yīng)，所合成的胰島素原存在于菌體內(nèi)，所以用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)，應(yīng)從菌體中分別、純化胰島素原，經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。答案：(1)胰島B細(xì)胞胰島A細(xì)胞(2)DNA胰島素原(3)菌體14．(2024·吉林舒蘭一中高二月考)凝乳酶是奶酪生產(chǎn)中的關(guān)鍵性酶。探討人員運(yùn)用基因工程技術(shù)，將編碼該酶的基因轉(zhuǎn)移到了微生物細(xì)胞中并使之表達(dá)。下圖是基因工程中獲得的基因和構(gòu)建重組質(zhì)粒的過(guò)程，請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：(1)分析上圖可知，構(gòu)建重組質(zhì)粒(如圖所示)最好選用________限制酶，理由是________________________________________________________________________。(2)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，最初多采納重組大腸桿菌或芽孢桿菌生產(chǎn)凝乳酶，將目的基因?qū)氪竽c桿菌或芽孢桿菌前所做的詳細(xì)處理方法是________________________________。現(xiàn)在生產(chǎn)凝乳酶多采納酵母菌，酵母菌作為受體細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)是__________________________。(3)探討發(fā)覺(jué)，假如將該凝乳酶第20位和24位氨基酸變更為半胱氨酸，其催化實(shí)力將提高2倍?？梢陨a(chǎn)上述高效凝乳酶的現(xiàn)代生物工程技術(shù)是____________，該生物工程技術(shù)的原理是__________________，實(shí)質(zhì)是________________。(4)基因工程的最終一步中，目的基因能否在生物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是______________________________，檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA所用的探針是用______________(填“DNA”“RNA”或“蛋白質(zhì)”)制作的。答案：(1)BamHⅠ和PstⅠ防止目的基因與載體反向連接(2)用鈣離子處理細(xì)胞，使之轉(zhuǎn)化為感受態(tài)細(xì)胞含有的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，可對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾(3)蛋白質(zhì)工程中心法則的逆推改造基因(4)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因DNA15．(2024·西安七十中高二期末)地中海貧血癥屬于常染色體遺傳病，一對(duì)夫婦生有一位重型β地中海貧血癥患兒，分析發(fā)覺(jué)，患兒血紅蛋白β鏈第39位氨基酸的編碼序列發(fā)生了突變(C→T)。用PCR擴(kuò)增包含該位點(diǎn)的一段DNA片段，突變序列的擴(kuò)增片段可用一種限制酶酶切為大小不同的兩個(gè)片段m和s；但正常序列的擴(kuò)增片段不能被該酶酶切，如圖甲。目前患兒母親再次懷孕，并接受了產(chǎn)前基因診斷。家庭成員及胎兒的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物酶切電泳帶型示意圖見(jiàn)圖乙(終止密碼子為UAA、UAG、UGA)。(1)在獲得單鏈模板的方式上，PCR擴(kuò)增與體內(nèi)DNA復(fù)制不同，前者通過(guò)_______解開(kāi)雙鏈，后者通過(guò)_____