2021-2022学年高二生物人教版选修三同步课时作业1.4蛋白质工程的崛起（word版含解析）

1.4蛋白质工程的崛起——2021-2022学年高二生物人教版选修三同步课时作业
1.下列关于蛋白质工程应用的叙述，错误的是( )
A.蛋白质工程可以改造食品添加剂脂肪酶等的结构，提高其热稳定性
B.蛋白质工程比基因工程难度大，可以对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质
C.利用蛋白质工程不可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素
D.蛋白质工程可以对胰岛素基因进行改造和修饰，其合成通过转录和翻译来实现
2.人体内的t—PA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t—PA会诱发颅内出血，其原因是t—PA与血纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实，通过某技术，将t—PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良t—PA蛋白，进而显著降低颅内出血。下列叙述错误的是( )
A.该技术的关键是了解t—PA蛋白基因的分子结构
B.该技术生产改良t—PA蛋白的过程遵循碱基互补配对原则
C.该技术是蛋白质工程
D.该技术的原理是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱氧核苷酸序列的过程
3.下列关于蛋白质工程的说法中，错误的是( )
A.蛋白质工程可通过改造基因序列改变蛋白质的结构
B.改造基因比直接改造蛋白质容易，操作难度较小
C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术
D.基因工程和蛋白质工程都是在生物体外对基因进行操作
4.新冠病毒是一种RNA病毒，极易产生变异。其表面刺突蛋白（S蛋白）的受体结合域（RBD）可与人体细胞表面的ACE2受体结合而感染细胞。科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1，可与S蛋白的RBD更为紧密的结合，以干扰新冠病毒感染。下列有关说法错误的是( )
A.LCB1结构的设计可参考S蛋白的RBD和人体细胞ACE2受体的结构进行
B.LCB1的生产可通过直接改造人体细胞内的某些基因来实现
C.LCB1的基本组成单位中可能含有自然界不存在的氨基酸
D.LCB1的设计和合成也遵循中心法则
5.蛋白质工程的基本思路正确的是( )
①设计预期蛋白质结构
②获得所需要的蛋白质
③预期蛋白质功能
④推测应有的氨基酸序列，找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列或合成新基因
A.①②③④ B.④②①③ C.③①④② D.③④①②
6.蛋白质工程可以说是基因工程的延伸。下列有关蛋白质工程的叙述错误的是( )
A.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
B.蛋白质工程可对酶的催化活性、抗氧化性、热变性等加以改变
C.实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系
D.蛋白质工程难度很大是因为对蛋白质的高级结构了解不够
7.科研小组利用蛋白质工程将某细胞中的一种转运蛋白X进行改造，并使改造后的转运蛋白X基因在细胞中正常表达。下列说法错误的是( )
A.蛋白质工程中可构建出自然界全新的基因
B.该过程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用
C.经改造后的蛋白质不需要再进行功能鉴定
D.经改造后的基因在表达过程中仍遵循中心法则
8.干扰素是动物体内的一种蛋白质,可以用于治疗病毒的感染和癌症,但在体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计干扰素的生产流程图。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.图中构建新的干扰素模型的主要依据是预期的蛋白质功能
B.图中新的干扰素基因必须加上启动子和终止子才能表达
C.图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构
D.图中各项技术并没有涉及基因工程技术
9.干扰素是动物体内的一种蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症，但干扰素在体外保存很困难，若将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，则在-70 ℃的条件下可保存半年。下列叙述正确的是( )
A.题干所述对干扰素进行改造的过程属于蛋白质工程的范畴
B.改造后的干扰素保存时间延长与该干扰素中氨基酸的种类和数量发生改变有关
C.通过该过程制造的蛋白质都是自然界中已经存在的蛋白质
D.该过程能够实现对蛋白质的结构进行设计和改造，不需要依赖基因
10.科研人员将葡萄糖异构酶的第138位的甘氨酸替换为脯氨酸，使葡萄糖异构酶的热稳定性提高，最适反应温度提高10~12℃。下列有关对葡萄糖异构酶进行改造的叙述，错误的是( )
A. 该技术为蛋白质工程，又称为第二代基因工程
B. 直接在蛋白质分子水平上对葡萄糖异构酶进行改造
C. 改造前可以先预期功能，再对蛋白质进行分子设计
D. 改造时需对葡萄糖异构酶基因的碱基对进行替换
11.如图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述不正确的是( )
A. 代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤
B. 代表中心法则内容的是①②
C. ①代表转录,②代表翻译,④代表分子设计,⑤代表DNA合成
D. 蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计
12.某生物制品公司用如图方法生产干扰素。下列说法正确的是( )
A.能产生干扰素的酵母菌是基因工程创造的新物种
B.干扰素是由淋巴细胞产生的，所以只有淋巴细胞中才有干扰素基因
C.该过程所运用的生物学原理是基因重组
D.若要获得更耐储存的干扰素则利用蛋白质工程来直接改造蛋白质
13.科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变为异亮氨酸。下列操作正确的是( )
A.直接改造两种酶的空间结构
B.对指导两种酶合成的mRNA进行改造
C.利用诱变育种技术促使控制这两种酶合成的基因突变
D.利用基因工程技术，对控制这两种酶合成的基因进行改造
14.蛋白质工程与基因工程相比，下列说法正确的是( )
A.基因工程原则上能生产任何蛋白质
B.基因工程生产的天然蛋白质完全符合人类生产和生活的需要
C.蛋白质工程也有转录和翻译过程
D.蛋白质工程是通过直接对蛋白质分子进行操作来实现的
15.嗜热土壤芽狍杆菌产生的β-萄糖苷酶(BglB)是一种耐热纤维素酶。为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下实验。如图为质粒限制酶酶切图谱，如表为几种限制酶的识别序列及酶切位点。请回答下列问题：
限制酶 BamH Ⅰ Hind Ⅲ EoRⅠ Nde Ⅰ
识别序列及切割位点
(1)通常情况下，获得的目的基因需要进行扩增，最简便的方法是_________技术。
(2)分析上图，可选择_______和_______两种不同的限制酶切割质粒，以防止质粒自身环化。质粒被切割后，可用_______将其与目的基因连接。在动物基因工程中将目的基因导入受体细胞时通常的方法是_______。
(3)大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为_______。
(4)蛋白质工程是二代基因工程，它的基本途径是从预期的蛋白质功能出发→_______→_______→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
答案以及解析
1.答案：A
解析：蛋白质工程应用基因工程手段对脂肪酶基因进行针对性设计或定向加工，以提高脂肪酶的活性和稳定性，而不是直接改造脂肪酶，A错误；蛋白质工程比基因工程难度大，可以对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，B正确；大肠杆菌没有内质网和高尔基体等，故不能对人胰岛素进行加工，即使利用蛋白质工程也无法实现，C正确；胰岛素的本质是蛋白质，蛋白质工程可以对胰岛素基因进行改造和修饰，通过转录和翻译来合成改造后的胰岛素，D正确。
2.答案：A
解析：由题意知该技术为蛋白质工程，其关键是了解t—PA蛋白质分子结构，A错误，C正确；该技术生产改良t—PA蛋白的过程遵循碱基互补配对原则，B正确；蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列，D正确。
3.答案：C
解析：本题主要考查蛋白质工程的原理以及蛋白质工程和基因工程的关系。蛋白质工程可通过改造基因序列改变蛋白质的结构，A正确；改造基因比直接改造蛋白质容易，操作难度较小，B正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，C错误；基因工程和蛋白质工程都是在基因水平上进行操作，且是在生物体外进行操作，D正确。
4.答案：C
解析：分析题干可知，人工合成的LCB1可以与S蛋白的RBD结合，故LCB1可以依据S蛋白的RBD结构进行设计，同时S蛋白的RBD也可与人体细胞ACE2受体结合，所以LCB1结构的设计也可参考人体细胞ACE2受体的结构，A正确；LCB1的生产属于蛋白质工程，可通过直接改造人体细胞内的某些基因来实现，B正确；LCB1是人工设计并合成的一种自然界不存在的蛋白质，但合成蛋白质的氨基酸都是自然界存在的氨基酸，C错误；LCB1的设计和合成属于蛋白质工程，此过程遵循中心法则，D正确。
5.答案：C
解析：蛋白质工程的基本思路是：③预期蛋白质功能→①设计预期蛋白质结构→④推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新基因→②获得所需要的蛋白质。故选C。
6.答案：A
解析：蛋白质工程是通过改造基因或合成基因来改造蛋白质的，流程和天然蛋白质合成的过程是不同的，A错误；蛋白质工程可通过对酶的改造，改变其催化活性、抗氧化性、热变性等性质，B正确；蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础的，所以前提条件是了解蛋白质的结构和功能的关系，C正确；蛋白质的空间结构复杂，蛋白质工程难度很大是因为对蛋白质的高级结构了解不够，D正确。
7.答案：C
解析：蛋白质工程的基本途径是:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）。根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入适合的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质，A正确。蛋白质工程最终需要基因工程来实现，基因表达载体构建需要限制酶和DNA连接酶，B正确。经改造后的蛋白质仍需要再进行功能鉴定，C错误。经改造后的基因在表达过程中仍遵循中心法则，D正确。
8.答案：D
解析：由题干可知，构建新的干扰素模型要利用蛋白质工程，而蛋白质工程的主要依据就是预期的蛋白质功能，A正确；新的干扰素基因合成之后，要在受体细胞中表达，必须构建基因表达载体，基因表达载体的组成包括启动子和终止子等，B正确；蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，因此题图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构，C正确；题图中，合成新的干扰素基因后，要构建基因表达载体，并将其导入受体细胞中才能表达，这属于基因工程技术，D错误。
9.答案：A
解析：题干所述为对现有蛋白质进行改造，属于蛋白质工程的范畴，A正确；由题干信息可知，改造后的干扰素与原干扰素相比，一个半胱氨酸变成了丝氨酸，氨基酸的数目没有改变，B错误；蛋白质工程中，通过基因修饰或基因合成，可以对现有蛋白质进行改造，也可以制造一种新的蛋白质，C错误；蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造，最终通过改造基因来完成，D错误。
10.答案：B
解析：A、该技术通过对葡萄糖异构酶的基因修饰，定向改造葡萄糖异构酶，属于蛋白质工程，又称为第二代基因工程，A正确；
B、该技术是通过对葡萄糖异构酶基因的修饰来改造蛋白质，不是直接在蛋白质分子水平上进行改造，B错误；
C、蛋白质工程的基本步骤是从预期蛋白质功能出发→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列，C正确；
D、改造时要将葡萄糖异构酶的第138位的甘氨酸替换为脯氨酸，因此要对葡萄糖异构酶基因的相应碱基对进行替换，D正确。
故选B。
11.答案：D
解析：A. 代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤，A正确；
B. 代表中心法则内容的是①②，B正确；
C. ①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表DNA合成，C正确；
D. 蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，通过基因合成或修饰实现，D错误。
故选：D。
12.答案：C
解析：A、能产生干扰素的酵母菌是通过转基因工程得到转基因真菌，与普通的酵母菌不存在生殖隔离，因此不是一个新物种，A错误；
B、干扰素是由淋巴细胞产生的，但并不是只有淋巴细胞中才有干扰素基因，在其他的体细胞都含有该基因，只是不表达而已，B错误；
C、该过程是通过基因工程实现的，其原理是基因重组，C正确；
D、蛋白质工程是直接改造基因而不是直接改造蛋白质，D错误。
故选：C。
13.答案：D
解析：蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，这种高级结构往往十分复杂，故直接对蛋白质改造非常困难，且改造成功也不能遗传，A错误；直接改造相应的mRNA，不一定能够表达出所需要的蛋白质，且即使成功也不能遗传，B错误；基因突变具有不定向性和低频性，使用诱变育种的方法不易获得符合要求的基因，C错误；基因工程可定向改造生物的遗传性状，所以可利用基因工程技术，对控制这两种酶合成的基因进行改造，D正确。
14.答案：C
解析：基因工程原则上只能生产自然界原有的蛋白质，A错误；基因工程生产自然界已经存在的天然蛋白质，它们的结构和功能符合特定物种的生存需要，但不一定完全符合人类生产和生活的需要，B错误；蛋白质工程中合成蛋白质需要经过转录和翻译，C正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上，通过对基因修饰或基因合成来实现对蛋白质的改造，D错误。
15.答案：（1）PCR
（2）Nde ⅠBamH Ⅰ；DNA连接酶；显微注射法
（3）转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶
（4）设计预期的蛋白质结构；推测应有的氨基酸序列
解析：（1）对目的基因进行扩增，最简便的方法是PCR技术。
（2）目的基因应插入启动子和终止子之间，同时为了防止质粒自身环化，应选择两种限制酶对质粒和目的基因进行切割，根据图示可以判断，应选择Nde Ⅰ和BamH Ⅰ两种不同的限制酶；可用DNA连接酶将质粒与目的基因连接；将目的基因导入动物细胞时通常的方法是显微注射法。
（3）转基因的大肠杆菌中导入了β-葡萄糖苷酶基因，因而能分泌出有活性的BglB酶，可将纤维素降解。
（4）蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。