3.4蛋白质工程的原理和应用——2022-2023学年高二生物学人教版（2019）选择性必修三同步课时训练（word版含解析）
文档属性
| 名称 | 3.4蛋白质工程的原理和应用——2022-2023学年高二生物学人教版（2019）选择性必修三同步课时训练（word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 150.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-22 21:07:22 | ||
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文档简介
3.4蛋白质工程的原理和应用——2022-2023学年高二生物学人教版（2019）选择性必修三同步课时训练
【基础练习】
1.蛋白质工程操作的实质是( )
A.改造蛋白质 B.改造mRNA C.改造基因 D.改造氨基酸
2.下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A.蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
B.蛋白质工程的操作对象是蛋白质或控制蛋白质合成的基因
C.蛋白质工程的实质是通过改变氨基酸的结构改变蛋白质的功能
D.限制蛋白质工程发展的关键因素是基因工程技术还不成熟
3.下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A. 蛋白质工程中的目的基因直接来源于动物、植物或微生物
B. 蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要
C. 蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质种类太少，原料不足
D. 蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质结构出发最终推测出脱氧核苷酸序列
4.已知生物体内有一种X蛋白，如果将X蛋白的某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质（X1蛋白）不但保留X蛋白的功能，而且具有了酶的催化活性。下列说法正确的是( )
A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B.可以通过对X蛋白基因进行改造或人工合成获得X1蛋白基因
C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具
D.细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的
5.已知生物体内有一种P蛋白，如果将P蛋白的某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质（P1蛋白）不但保留P蛋白的功能，而且具有了酶的催化活性。下列说法错误的是( )
A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B.可以通过对P蛋白基因进行改造或人工合成获得P1蛋白基因
C.蛋白质工程操作过程中，也需要限制酶、DNA连接酶和载体
D.细胞内合成P蛋白与P1蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的
6.β葡聚糖酶是一种在酒类、饲料等行业中具有重要用途的工业用酶。为提高β葡聚糖酶的催化活性，科学家将其第 20位、117 位和165位赖氨酸突变为丝氨酸。下列有关叙述错误的是( )
A.对 β葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程
B.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上进行氨基酸的增减、替换等操作
C.改造后的β葡聚糖酶空间结构发生了改变
D.可通过 DNA分子测序法检测突变是否成功
【能力提升】
7.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，通过基因合成或改造实现
8.科学家将葡萄糖异构酶中的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，结果它的最适温度提高了10~12℃。据分析，脯氨酸替代甘氨酸后，由于引入了一个吡咯环侧链，刚好填充了在第138位甘氨酸附近的空洞，使蛋白质空间结构更具刚性，从而提高了酶的热稳定性。下列说法正确的是( )
A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B.对葡萄糖异构酶的改造需要进行蛋白质结构的设计
C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具
D.经蛋白质工程改造后的葡萄糖异构酶热稳定性提高这一性状不可遗传
9.乳酸菌无氧呼吸过程产生的丙酮酸会在LDH酶的催化下产生乳酸，如图所示。由于工业需求，需要利用苯丙酮酸生产①处基团体积更大的苯乳酸。因此科研人员拟改造LDH的结构，使其成为能生产苯乳酸的mLDH。改造思路是改变LDH编码基因的序列，使其编码的蛋白质第52位的酪氨酸替换为亮氨酸，使得活性中心增大，以容纳更大的基团。
下列说法错误的是( )
A. mLDH编码基因原本不存在于自然界中
B. 根据mRNA反推的mLDH编码基因只有一种碱基序列
C. 应测定改造所得mLDH生产苯乳酸的能力
D. 上述改造过程属于蛋白质工程技术
10.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
11.下列有关蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子结构，使之更加符合人类需要
B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的
C.蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成
D.当前限制蛋白质工程发展的关键因素是基因工程技术还不成熟
12.水蛭素是水蛭产生的一种蛋白质,可用于预防和治疗血栓。研究人员发现,用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血性,将水蛭素基因中天冬酰胺对应的碱基定点替换后转移进大肠杆菌,可以得到大量极高特异活性的强效水蛭素。下列叙述正确的是( )
A.强效水蛭素是自然界中没有的蛋白质
B.获得强效水蛭素的遗传学原理只有基因突变
C.此技术是在深入了解水蛭素结构与功能关系的基础上进行的
D.大肠杆菌获得的能产生强效水蛭素的变异可以遗传给下一代
13.蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计、生产的过程。下面是蛋白质工程的基本途径，据图分析下列叙述正确的是( )
A.过程A所需原料是脱氧核苷酸，过程B所需原料是氨基酸
B.参与C过程的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等
C.D过程主要依据每种氨基酸都有其对应的密码子
D.通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋白质
14.蛋白酶应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。某研究小组利用蛋白质工程将该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发现该酶的催化活性大幅度提高。下列叙述正确的是( )
A.对枯草杆菌蛋白酶进行改造通过直接改造蛋白酶的分子结构来实现
B.通过基因工程和蛋白质工程生产的枯草杆菌蛋白酶的氨基酸序列相同
C.改造后的枯草杆菌蛋白酶可能使空间结构发生改变导致其催化活性提高
D.对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必须从预期蛋白酶的功能特点入手
15.水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：
（1）蛋白质工程流程如图所示，物质a是_______，物质b是_______。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是____________________________________________。
（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有___________、__________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是____________________。
（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的______(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是______________________________。
（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路：________________________________________。
答案以及解析
1.答案：D
解析： A. PCR是-项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，A正确;
B、PCR技术的原理是DNA双链复制，为半保留复制，B正确;
C、利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成一-对引物，C正确;
D、PCR技术中通过高温解旋，不需要解旋酶，D错误。
故选D。
2.答案：A
解析：A、蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系，A正确； B、蛋白质工程技术中的操作对象是控制蛋白质合成的基因，B错误； C、蛋白质工程的实质是通过改变基因的结构达到改变蛋白质功能的目的，C错误； D、当前限制蛋白质工程发展的关键因素是对蛋白质的高级结构了解不够，D错误；故选：A。
3.答案：B
解析：A.蛋白质工程中的目的基因往往是人工合成或人工改造，A错误;
B、蛋白质工程能按照人们的意愿定向改造蛋白质分子的结构,使之更加符合人类需要，B正确;
C、蛋白质工程成功的例子不多,主要是因为对大多数蛋白质的高级结构了解还不是很够, C错误;
D、蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列，D错误。故选B。
4.答案：B
解析：蛋白质工程和基因工程的操作对象都是基因，A错误；蛋白质工程的操作对象是基因，需要酶和载体作为工具，C错误；细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的，均为DNA→RNA→蛋白质，D错误。
5.答案：A
解析：蛋A.蛋白质工程和基因工程的操作对象都是基因，两者的根本区别是蛋白质工程可制造出自然界没有的蛋白质，A错误;
B、可以通过对P蛋白基因进行改造(基因结构的改变)或人工合成获得P1蛋白基因，B正确;
C、蛋白质工程操作过程中，需要酶和载体作为工具, C错误;
D、细胞内合成P蛋白与P1蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的，都是从DNA→mRNA→蛋白质，D错误。故选A。
6.答案：B
解析： A.若要改变蛋白质的功能，对蛋白质的氨基酸序列进行改造，这属于蛋白质工程，因此对β葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程，A正确:
B、蛋白质工程是在基因分子水平上进行基因修饰或基因合成等操作，B错误;
C、根据题干“为提高葡聚糖酶的催化活性,科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝 氨酸”可知，氨基酸的列发生改变,因此改造后的葡聚糖酶空间结构也发生了改变, C正确;
D、蛋白质工程被称为第二代基因工程，因此可通过DNA分子测序法检测突变是否成功, D正确。
故选B。
7.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．
8.答案：B
解析：蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，A错误；对葡萄糖异构酶的改造属于蛋白质工程，需要以基因工程为基础，B正确；蛋白质工程要通过基因工程实施，需要酶和载体作为工具，C错误；蛋白质工程由于是对基因进行的改造，遗传物质已经改变，属于可以遗传的变异，D错误。
9.答案：B
解析：
A. mLDH是新的蛋白质，其编码基因原本不存在于自然界中，A正确;
B、根据密码子简并性,同-氨基酸序列可对应多个mRNA序列，也就有多种可选的DNA序列，B错误;
C、合成出mLDH后，还需要测定改造所得mLDH生产苯乳酸的能力，C正确;
D、蛋白质工程是根据人类需求修改蛋白结构，反推基因序列，一上述改造过程属于蛋白质工程技术，D正确
10.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。
11.答案：ABC
解析：蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，定向对现有蛋白质分子的结构进行改造，使之更加符合人类需要，A正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成，B、C正确；当前限制蛋白质工程发展的关键因素是对蛋白质的高级结构了解不够，D错误。
12.答案：ACD
解析：A、蛋白质工程属于第二代基因工程，依据人们对蛋白质功能的需求，以及蛋白质结构和功能的关系，设计出对应的蛋白质结构，通过对原有基因进行改造或合成新的基因，最终生产出一种新的蛋白质，所以强效水蛭素是自然界中没有的蛋白质，A正确； B、这项替换研究工作属于蛋白质工程，原理是中心法则的逆推，即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，找到对应的核苷酸序列，此过程不仅涉及基因突变，也有基因重组，B错误； C、此技术是在深入了解水蛭素结构与功能关系的基础上进行的，C正确； D、基因突变和基因重组都是可遗传变异，所以大肠杆菌获得的能产生强效水蛭素的变异可以遗传给下一代，D正确。
故选：ACD。
13.答案：CD
解析：A. 识图分析可知，过程A是预期蛋白质的功能，过程B是设计预期蛋白质的结构，因此A、B过程均不需要原料，A错误；
B. 图中C过程只是推测氨基酸应有的序列，因此不需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等参与，B错误；
C. D过程是推测相应基因中脱氧核苷酸序列以及氨基酸与mRNA中密码子的对应关系，先推测出RNA中的碱基序列，再根据碱基互补配对的原则推测出相应基因中的核苷酸序列，C正确；
D. 蛋白质工程的目的就是通过对基因的修饰和改造或者合成新的基因，从而获得人类需要的蛋白质，D正确。
故选：CD。
14.答案：CD
解析：对枯草杆菌蛋白酶进行改造通过基因来实现，A错误；基因工程生产的蛋白质是自然界已有的蛋白质，而蛋白质工程能生产出自然界中不存在的新型蛋白质分子，两者的氨基酸序列不同，B错误；该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发现该酶的催化活性大幅度提高，其原因可能是改变了蛋白酶的空间结构，提高了酶与底物的亲和力，C正确；对蛋白质进行分子设计应从预期的蛋白质功能出发，对蛋白质的结构进行设计，D正确。
15.答案：（1）氨基酸序列多肽链；mRNA；密码子具有简并性
（2）从基因文库中获取目的基因；通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成；DNA复制
（3）种类；提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度的破坏
（4）取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液分别加入3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间
解析：本题考查基因工程的有关知识。
（1）天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，即基因→表达(转录和翻译)→形成具有特定氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能，而蛋白质工程却与之相反，它的基本思路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)，因此题图中的物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA，在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象相同的原因是密码子具有简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子。
（2）基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增；PCR技术遵循的原理是DNA复制。
（3）由题图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度的破坏。
（4）该实验的目的是比较三种物质抗凝血活性差异，实验设计思路为将等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别与同一种动物的等量血液混合，观察并记录血液凝固时间即可。
2
【基础练习】
1.蛋白质工程操作的实质是( )
A.改造蛋白质 B.改造mRNA C.改造基因 D.改造氨基酸
2.下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A.蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
B.蛋白质工程的操作对象是蛋白质或控制蛋白质合成的基因
C.蛋白质工程的实质是通过改变氨基酸的结构改变蛋白质的功能
D.限制蛋白质工程发展的关键因素是基因工程技术还不成熟
3.下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A. 蛋白质工程中的目的基因直接来源于动物、植物或微生物
B. 蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要
C. 蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质种类太少，原料不足
D. 蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质结构出发最终推测出脱氧核苷酸序列
4.已知生物体内有一种X蛋白，如果将X蛋白的某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质（X1蛋白）不但保留X蛋白的功能，而且具有了酶的催化活性。下列说法正确的是( )
A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B.可以通过对X蛋白基因进行改造或人工合成获得X1蛋白基因
C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具
D.细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的
5.已知生物体内有一种P蛋白，如果将P蛋白的某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质（P1蛋白）不但保留P蛋白的功能，而且具有了酶的催化活性。下列说法错误的是( )
A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B.可以通过对P蛋白基因进行改造或人工合成获得P1蛋白基因
C.蛋白质工程操作过程中，也需要限制酶、DNA连接酶和载体
D.细胞内合成P蛋白与P1蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的
6.β葡聚糖酶是一种在酒类、饲料等行业中具有重要用途的工业用酶。为提高β葡聚糖酶的催化活性，科学家将其第 20位、117 位和165位赖氨酸突变为丝氨酸。下列有关叙述错误的是( )
A.对 β葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程
B.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上进行氨基酸的增减、替换等操作
C.改造后的β葡聚糖酶空间结构发生了改变
D.可通过 DNA分子测序法检测突变是否成功
【能力提升】
7.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，通过基因合成或改造实现
8.科学家将葡萄糖异构酶中的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，结果它的最适温度提高了10~12℃。据分析，脯氨酸替代甘氨酸后，由于引入了一个吡咯环侧链，刚好填充了在第138位甘氨酸附近的空洞，使蛋白质空间结构更具刚性，从而提高了酶的热稳定性。下列说法正确的是( )
A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B.对葡萄糖异构酶的改造需要进行蛋白质结构的设计
C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具
D.经蛋白质工程改造后的葡萄糖异构酶热稳定性提高这一性状不可遗传
9.乳酸菌无氧呼吸过程产生的丙酮酸会在LDH酶的催化下产生乳酸，如图所示。由于工业需求，需要利用苯丙酮酸生产①处基团体积更大的苯乳酸。因此科研人员拟改造LDH的结构，使其成为能生产苯乳酸的mLDH。改造思路是改变LDH编码基因的序列，使其编码的蛋白质第52位的酪氨酸替换为亮氨酸，使得活性中心增大，以容纳更大的基团。
下列说法错误的是( )
A. mLDH编码基因原本不存在于自然界中
B. 根据mRNA反推的mLDH编码基因只有一种碱基序列
C. 应测定改造所得mLDH生产苯乳酸的能力
D. 上述改造过程属于蛋白质工程技术
10.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
11.下列有关蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子结构，使之更加符合人类需要
B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的
C.蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成
D.当前限制蛋白质工程发展的关键因素是基因工程技术还不成熟
12.水蛭素是水蛭产生的一种蛋白质,可用于预防和治疗血栓。研究人员发现,用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血性,将水蛭素基因中天冬酰胺对应的碱基定点替换后转移进大肠杆菌,可以得到大量极高特异活性的强效水蛭素。下列叙述正确的是( )
A.强效水蛭素是自然界中没有的蛋白质
B.获得强效水蛭素的遗传学原理只有基因突变
C.此技术是在深入了解水蛭素结构与功能关系的基础上进行的
D.大肠杆菌获得的能产生强效水蛭素的变异可以遗传给下一代
13.蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计、生产的过程。下面是蛋白质工程的基本途径，据图分析下列叙述正确的是( )
A.过程A所需原料是脱氧核苷酸，过程B所需原料是氨基酸
B.参与C过程的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等
C.D过程主要依据每种氨基酸都有其对应的密码子
D.通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋白质
14.蛋白酶应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。某研究小组利用蛋白质工程将该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发现该酶的催化活性大幅度提高。下列叙述正确的是( )
A.对枯草杆菌蛋白酶进行改造通过直接改造蛋白酶的分子结构来实现
B.通过基因工程和蛋白质工程生产的枯草杆菌蛋白酶的氨基酸序列相同
C.改造后的枯草杆菌蛋白酶可能使空间结构发生改变导致其催化活性提高
D.对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必须从预期蛋白酶的功能特点入手
15.水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：
（1）蛋白质工程流程如图所示，物质a是_______，物质b是_______。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是____________________________________________。
（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有___________、__________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是____________________。
（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的______(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是______________________________。
（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路：________________________________________。
答案以及解析
1.答案：D
解析： A. PCR是-项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，A正确;
B、PCR技术的原理是DNA双链复制，为半保留复制，B正确;
C、利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成一-对引物，C正确;
D、PCR技术中通过高温解旋，不需要解旋酶，D错误。
故选D。
2.答案：A
解析：A、蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系，A正确； B、蛋白质工程技术中的操作对象是控制蛋白质合成的基因，B错误； C、蛋白质工程的实质是通过改变基因的结构达到改变蛋白质功能的目的，C错误； D、当前限制蛋白质工程发展的关键因素是对蛋白质的高级结构了解不够，D错误；故选：A。
3.答案：B
解析：A.蛋白质工程中的目的基因往往是人工合成或人工改造，A错误;
B、蛋白质工程能按照人们的意愿定向改造蛋白质分子的结构,使之更加符合人类需要，B正确;
C、蛋白质工程成功的例子不多,主要是因为对大多数蛋白质的高级结构了解还不是很够, C错误;
D、蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列，D错误。故选B。
4.答案：B
解析：蛋白质工程和基因工程的操作对象都是基因，A错误；蛋白质工程的操作对象是基因，需要酶和载体作为工具，C错误；细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的，均为DNA→RNA→蛋白质，D错误。
5.答案：A
解析：蛋A.蛋白质工程和基因工程的操作对象都是基因，两者的根本区别是蛋白质工程可制造出自然界没有的蛋白质，A错误;
B、可以通过对P蛋白基因进行改造(基因结构的改变)或人工合成获得P1蛋白基因，B正确;
C、蛋白质工程操作过程中，需要酶和载体作为工具, C错误;
D、细胞内合成P蛋白与P1蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的，都是从DNA→mRNA→蛋白质，D错误。故选A。
6.答案：B
解析： A.若要改变蛋白质的功能，对蛋白质的氨基酸序列进行改造，这属于蛋白质工程，因此对β葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程，A正确:
B、蛋白质工程是在基因分子水平上进行基因修饰或基因合成等操作，B错误;
C、根据题干“为提高葡聚糖酶的催化活性,科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝 氨酸”可知，氨基酸的列发生改变,因此改造后的葡聚糖酶空间结构也发生了改变, C正确;
D、蛋白质工程被称为第二代基因工程，因此可通过DNA分子测序法检测突变是否成功, D正确。
故选B。
7.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．
8.答案：B
解析：蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，A错误；对葡萄糖异构酶的改造属于蛋白质工程，需要以基因工程为基础，B正确；蛋白质工程要通过基因工程实施，需要酶和载体作为工具，C错误；蛋白质工程由于是对基因进行的改造，遗传物质已经改变，属于可以遗传的变异，D错误。
9.答案：B
解析：
A. mLDH是新的蛋白质，其编码基因原本不存在于自然界中，A正确;
B、根据密码子简并性,同-氨基酸序列可对应多个mRNA序列，也就有多种可选的DNA序列，B错误;
C、合成出mLDH后，还需要测定改造所得mLDH生产苯乳酸的能力，C正确;
D、蛋白质工程是根据人类需求修改蛋白结构，反推基因序列，一上述改造过程属于蛋白质工程技术，D正确
10.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。
11.答案：ABC
解析：蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，定向对现有蛋白质分子的结构进行改造，使之更加符合人类需要，A正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成，B、C正确；当前限制蛋白质工程发展的关键因素是对蛋白质的高级结构了解不够，D错误。
12.答案：ACD
解析：A、蛋白质工程属于第二代基因工程，依据人们对蛋白质功能的需求，以及蛋白质结构和功能的关系，设计出对应的蛋白质结构，通过对原有基因进行改造或合成新的基因，最终生产出一种新的蛋白质，所以强效水蛭素是自然界中没有的蛋白质，A正确； B、这项替换研究工作属于蛋白质工程，原理是中心法则的逆推，即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，找到对应的核苷酸序列，此过程不仅涉及基因突变，也有基因重组，B错误； C、此技术是在深入了解水蛭素结构与功能关系的基础上进行的，C正确； D、基因突变和基因重组都是可遗传变异，所以大肠杆菌获得的能产生强效水蛭素的变异可以遗传给下一代，D正确。
故选：ACD。
13.答案：CD
解析：A. 识图分析可知，过程A是预期蛋白质的功能，过程B是设计预期蛋白质的结构，因此A、B过程均不需要原料，A错误；
B. 图中C过程只是推测氨基酸应有的序列，因此不需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等参与，B错误；
C. D过程是推测相应基因中脱氧核苷酸序列以及氨基酸与mRNA中密码子的对应关系，先推测出RNA中的碱基序列，再根据碱基互补配对的原则推测出相应基因中的核苷酸序列，C正确；
D. 蛋白质工程的目的就是通过对基因的修饰和改造或者合成新的基因，从而获得人类需要的蛋白质，D正确。
故选：CD。
14.答案：CD
解析：对枯草杆菌蛋白酶进行改造通过基因来实现，A错误；基因工程生产的蛋白质是自然界已有的蛋白质，而蛋白质工程能生产出自然界中不存在的新型蛋白质分子，两者的氨基酸序列不同，B错误；该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发现该酶的催化活性大幅度提高，其原因可能是改变了蛋白酶的空间结构，提高了酶与底物的亲和力，C正确；对蛋白质进行分子设计应从预期的蛋白质功能出发，对蛋白质的结构进行设计，D正确。
15.答案：（1）氨基酸序列多肽链；mRNA；密码子具有简并性
（2）从基因文库中获取目的基因；通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成；DNA复制
（3）种类；提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度的破坏
（4）取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液分别加入3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间
解析：本题考查基因工程的有关知识。
（1）天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，即基因→表达(转录和翻译)→形成具有特定氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能，而蛋白质工程却与之相反，它的基本思路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)，因此题图中的物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA，在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象相同的原因是密码子具有简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子。
（2）基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增；PCR技术遵循的原理是DNA复制。
（3）由题图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度的破坏。
（4）该实验的目的是比较三种物质抗凝血活性差异，实验设计思路为将等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别与同一种动物的等量血液混合，观察并记录血液凝固时间即可。
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