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高中生物学人教版（2019）选择性必修三 3.4 蛋白质工程的原理和应用 同步检测
一、单选题
1．（2017高二下·厦门期中）蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（ ）
A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构 D．基因结构
2．关于蛋白质工程的基本流程，下列叙述正确的是（ ）
①蛋白质分子结构设计
②DNA合成
③预期蛋白质功能
④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A．①→②→③→④ B．④→②→①→③
C．③→①→④→② D．③→④→①→②
3．蛋白质工程的最终目的是（ ）
A．分析蛋白质的三维结构
B．研究蛋白质的氨基酸组成
C．获取编码蛋白质的基因序列信息
D．改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求
4．蛋白质工程制造的蛋白质是（ ）
A．天然蛋白质 B．稀有蛋白质
C．血红蛋白 D．自然界中不存在的蛋白质
5．凝乳酶是奶酪生产中的关键酶。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶，不需要的步骤是( )
A．蛋白质的结构设计
B．蛋白质的结构和功能分析
C．凝乳酶基因的定向改造
D．将定向改造的凝乳酶导入受体细胞
6．下图为蛋白质工程的流程图，下列说法正确的是( )
A．利用蛋白质工程制造出的蛋白质都是自然界本来就有的
B．蛋白质工程是一项完全摆脱基因工程技术的全新的生物工程技术
C．过程a、b分别是转录、翻译
D．蛋白质工程不可能构建出一种新的基因
7．猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病，用蛋白质工程进行蛋白分子设计的最佳方案是（ ）
A．对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C．将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病
D．根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素
8．既可用于基因工程又可用于细胞工程的是（ ）
A．病毒 B．氯化钙 C．质粒 D．聚乙二醇
9．蛋白质工程中目前已经实现的是（ ）
A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品
B．蛋白质工程用于微电子方面
C．生产体外耐储存的干扰素
D．用蛋白质工程生产高产赖氨酸的玉米
10．合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是（ ）
A．基因结构 B．RNA结构 C．氨基酸序列 D．蛋白质结构
11．下列成果属于蛋白质工程应用的是（ ）
A．抗虫棉 B．乳腺生物反应器
C．鼠一人嵌合抗体 D．鲤鲫鱼
12．蛋白质工程中，不直接改造蛋白质的原因是（ ）
A．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶
B．改造基因易于操作且改造后能够遗传
C．人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少
D．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大
13．蛋白质工程是当前的新兴分子生物学技术，它是通过改造或合成基因，来改造现有的蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类生产、生活的需求。蛋白质工程技术不会改变组成蛋白质的氨基酸的（ ）
A．种类 B．数目 C．排列顺序 D．连接方式
14．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．改造后的β葡聚糖酶的耐酸碱能力增强
B．改造后的β葡聚糖酶空间结构发生了改变
C．对β葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程
D．可通过DNA分子测序法检测突变是否成功
15．（2022高三上·望奎月考）下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是（ ）
A．a、b过程分别是转录、翻译
B．蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作
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．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
16．关于蛋白质工程，说法正确的是（ ）
A．蛋白质工程和基因工程的目的是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别
B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍然是天然的蛋白质
C．蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的
17．（2022高二下·衡水期中）下列关于蛋白质工程的说法，正确的是 （ ）
A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B．蛋白质工程能生产出自然界中不存在的新型蛋白质分子
C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应mRNA来实现的
D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
18．（2022高二下·渭滨期末）现代生物技术应用的叙述，不正确的是（ ）
A．植物组织培养技术可用于转基因植物的培育
B．胚胎移植技术可用于家畜为熊猫等濒危动物代孕
C．单克隆抗体技术可用于制备治疗癌症的“生物导弹”
D．蛋白质工程可用于改造自然界现有的蛋白质
二、综合题
19．T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。为了提高T4溶菌酶的耐热性，科学家首先对影响T4溶菌酶耐热性的一些重要结构进行了研究。然后以此为依据对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸。于是，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。这项工作属于什么工程的范畴？ 在该实例中引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本原因是什么？ 如果要将该研究成果应用到生产实践，还需要做哪些方面的工作？
20．枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性,但极易被氧化而失效。1985年,美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的少数氨基酸替换后,虽然其水解活性有所下降,但抗氧化的能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂,可以有效地去除血渍、奶渍等蛋白质污渍。请回答下列问题。
（1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是 。
（2）改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比, 发生变化。
（3）利用生物技术改造蛋白质,提高了蛋白质的稳定性,埃斯特尔所做的工作是对已知蛋白质进行 。
（4）若要获得新型蛋白质,需用到的生物工程有蛋白质工程、 和发酵工程。
21．赖氨酸是人体必需氨基酸,具有促进人体发育、增强免疫的功能,并能起到提高中枢神经组织功能的作用。某农科所的科技人员欲将玉米种子的某种蛋白酶改造成“M酶”,从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量,以培育出高赖氨酸的玉米新品种。请回答下列问题。
（1）科技人员先从“提升玉米种子中赖氨酸的含量”这一功能出发,设计预期的“M酶”的 ,再推测出相对应的目的基因的 序列,最终合成出“M酶”基因。
（2）科技人员获得“M酶”基因后,常利用PCR技术在体外将其大量扩增,此过程需要一种特殊的酶是 ,原料是 。
（3）“M酶”基因只有插入 ,才能确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。
（4）依据植物细胞具有 的原理,可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。为了确保育种成功,科技人员需要测定玉米种子中 的含量。
22．（2021高三上·靖远月考）已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：
（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的 进行改造。
（2）以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰 基因或合成 基因，所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括 的复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即： 。
（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过 和 ，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，在经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
23．（2021高二下·咸阳月考）根据以下两段资料，回答下列问题。
资料一：干扰素可以用于治疗癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么，其在－70
℃条件下可保存半年，这需要利用蛋白质工程来完成。
（1）天然蛋白质的合成过程是按照 进行的，而蛋白质工程是指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 ，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
（2）若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核苷酸序列 (填“是”或“不是”)唯一的。可利用PCR技术扩增相应基因，该技术的前提是要有一段 ，以便根据这一序列合成引物。
（3）干扰素基因是否翻译出蛋白质，可用 (填物质名称)进行检测。
（4）资料二：胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，并且要经过较长时间才能进入血液中，而进入血液的胰岛素又容易被分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：
构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。
（5）人工合成的DNA与 结合后，被导入到 中才能得以表达。
（6）速效胰岛素还可以通过乳腺生物反应器来生产，使用该方法构建基因表达载体，需将
基因和 等调控组件重组在一起。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】解：蛋白质工程是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对相应蛋白质的改变，ABC错误，D正确．
故选：D．
【分析】蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要．据此答题．
2．【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程的基本流程为：预期蛋白质功能→蛋白质分子结构设计→据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→DNA合成。
故答案为：C
【分析】理清蛋白质工程的流程：
A．转录，B.翻译，C.分子设计，D.多肽链，E.预期功能。
3．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求，D正确。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
4．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程是通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求，所以D正确。
【分析】本题考查蛋白质工程的内容，意在考查考生对所学知识的理解和掌握。
5．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质的结构设计属于蛋白质工程的步骤，A项正确；蛋白质的结构和功能分析属于蛋白质工程的步骤，B项正确；蛋白质工程通过改造或合成基因来实现对蛋白质的改造，C项正确；需要将定向改造的凝乳酶基因导入受体细胞，而不是将定向改造的凝乳酶导入受体细胞，D项错误。
【分析】 蛋白质过程的基本步骤：预期蛋白质功能→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。
6．【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】基因工程原则上只能生产自然界已经存在的蛋白质，蛋白质工程可以生产自然界中不存在的蛋白质，A项错误；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，B项错误；据图可知，过程a、b分别是转录、翻译，C项正确；蛋白质工程中可根据预期蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D项错误。
【分析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）
7．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】基因定点诱变技术是蛋白质工程常用的技术，根据题干信息“猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同”可知，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换。
故答案为：A
【分析】解答此题，要理清蛋白质工程的步骤，知道蛋白质分子设计的方法才能准确解答此题。
8．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】灭活的病毒可用于细胞工程技术中动物细胞融合，也可用于基因工程技术中的载体，A正确；在基因工程中，氯化钙用于处理微生物细胞，使之成为感受态细胞，便于目的基因的导入，B错误；质粒在基因工程中作为运载体，将目的基因导入受体细胞，并稳定存在，C错误；聚乙二醇在细胞工程中用于细胞融合，体现细胞膜的流动性，D错误。
【分析】本题主要考查生物技术的相关知识，意在考查考生对所学知识的理解，把握知识间的内在联系的能力。
9．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、通过对胰岛素进行改造，已经使其成为速效性药品，A符合题意；
B、通过蛋白质工程方法制造成电子元件正在探索中，B不符合题意；
C、室温下可保存半年的干扰素目前还没实现，C不符合题意；
D、生产赖氨酸含量高的玉米尚未成功，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】解答此题要了解蛋白质工程的用于范围，现在主要集中应用于对现有蛋白质进行改造，改良生物性状。
10．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】合成自然界不存在的蛋白质属于蛋白质工程，应根据蛋白质功能，从设计蛋白质结构入手，然后通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质，因此合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是基因结构，A正确，BCD错误。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
11．【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【分析】抗虫棉应用的是基因工程，乳腺生物反应器应用的也是基因工程，鼠一人嵌合抗体应用的是蛋白质工程，鲤鲫鱼应用的是基因重组原理，故选C。
12．【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】据题意分析，蛋白质工程中通过基因修饰或基因合成来完成对蛋白质结构进行设计改造的原因是改造基因易于操作且改造后能够遗传，所以B正确。
【分析】本题考查蛋白质工程生物内容，意在考查考生对所学知识的理解并把握知识间的内在联系。
13．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程可能会改变组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序，但是不会改变氨基酸的连接方式，氨基酸之间都是通过脱水缩合方式形成肽键连接的。D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
14．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、根据题干“为提高β葡聚糖酶的催化活性”可知：不能得出改造后的β葡聚糖酶的耐酸碱能力增强，A错误；
B、根据题干“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”可知：氨基酸的序列发生改变，因此改造后的β葡聚糖酶空间结构也发生了改变，B正确；
C、根据题意可知：若要改变蛋白质的功能，对蛋白质的氨基酸序列进行改造，属于蛋白质工程，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。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
15．【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程，A正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，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；蛋白质工程中，可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D正确。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
16．【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。基因工程是通过DNA重组技术，定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品，只能生产自然界已有的蛋白质，A不符合题意；
B、通过蛋白质工程，可产生自然界没有的蛋白质，B不符合题意；
C、蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，C符合题意；
D、对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的，所以蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】解答此题，要知道蛋白质工程可以改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。
17．【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。由概念可知：蛋白质工程是在分子水平上对现有蛋白质的基因分子进行操作，A错误；由概念可知：蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子，B正确；对蛋白质的改造是通过直接改造现有蛋白质的基因来实现的，C错误；蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是不完全相同的，D错误。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
18．【答案】B
【知识点】蛋白质工程；单克隆抗体的优点及应用；胚胎移植；植物细胞工程的应用
【解析】【解答】A、植物组织培养属于无性繁殖，可以通过此种方式培育转基因植物，A正确；
B、胚胎移植技术中的移植条件：移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，B错误；
C、单克隆抗体优点：能准确地识别抗原的，与特定抗原发生特异性结合可用于制备治疗癌症的“生物导弹”，C正确；
D、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，D正确；
故答案为：B
【分析】（1）植物组织培养技术：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
（2）胚胎移植的优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
（3）单克隆抗体的应用：
①作为诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。例如利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
②用于治疗疾病和运载药物。
（4）蛋白质工程是指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，以满足人类生产和生活的需求。
19．【答案】蛋白质工程；基因的碱基序列发生改变；如果要将该研究成果应用到生产实践，还有很多工作要做，例如由于改造后酶的空间结构发生了改变，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它的稳定性、能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等，需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】从题干可知，以上操作对相关基因进行改造，因此属于蛋白质工程，实质是改变某种蛋白质相关基因的碱基序列。如果要将该研究成果应用到生产实践，还有很多工作要做。例如由于改造后酶的空间结构发生了改变，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它的稳定性、能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等，需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
20．【答案】（1）蛋白质工程
（2）碱基对(或脱氧核苷酸序列)
（3）少数氨基酸的替换
（4）基因工程
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】(1)题中改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是蛋白质工程。(2)将枯草杆菌蛋白酶分子中的少数氨基酸替换,改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比,碱基对或脱氧核苷酸序列发生变化。(3)利用生物技术改造蛋白质,提高了蛋白质的稳定性,埃斯特尔所做的工作是对已知蛋白质进行少数氨基酸的替换。(4)若要获得新型蛋白质,需用到的生物工程有蛋白质工程、基因工程和发酵工程。
【分析】 1、 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 2、埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的少数氨基酸替换后,虽然其水解活性有所下降,但抗氧化的能力大大提高。原因是基因的结构发生改变。
21．【答案】（1）结构；脱氧核苷酸
（2）耐高温的DNA聚合酶；4种脱氧核苷酸
（3）玉米细胞中染色体的DNA上
（4）全能性；赖氨酸
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】(1)根据题干信息可知,某农科所科技人员欲将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”,则应该利用蛋白质工程,先根据预期构建出“M酶”(蛋白质)的结构,再推测出相对应目的基因的脱氧核苷酸序列,最终合成出“M酶”基因。(2)基因工程中,获取的目的基因一般利用PCR技术进行扩增,过程中需要耐高温的DNA聚合酶的催化,原料是4种脱氧核苷酸。(3)要想确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传,必须将“M酶”基因插入玉米细胞的染色体DNA中。(4)利用植物组织培养技术,依据植物细胞的全能性原理,可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。科技人员需要测定玉米种子中赖氨酸含量,从个体水平加以鉴定,以确保育种成功。
【分析】 1、蛋白质过程基本步骤：预期蛋白质功能→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。
2、PCR扩增技术中文名称为聚合酶链式反应，关于PCR技术扩增目的基因简介：
（1）原理：DNA双链可以进行半保留复制；
（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成；
（3）条件：模板，引物（进行PCR操作的前提），热稳定DNA聚合酶（taqDNA聚合酶）；
（4）特点：使微量的DNA大幅增多。
22．【答案】（1）氨基酸序列（或结构）
（2）P；P1；DNA和RNA；DNA→RNA，RNA→DNA，RNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）
（3）设计蛋白质结构；推测氨基酸序列；功能
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】（1）由题干信息可知改造蛋白质的功能，可通过改变蛋白质的结构实现。
（2）依据蛋白质工程的定义及题中信息可知获得P1基因的途径有修饰现有（P）基因或合成新（P1）基因。中心法则的全部内容包括：DNA的复制、RNA的复制、转录、逆转录和翻译。
（3）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→找到相应的脱氧核苷酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定即功能鉴定，看是否达到人们的需求。
【分析】1.蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活的需求。是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。
2.蛋白质工程的基本操作流程包括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→找到相应的脱氧核苷酸序列。
3.中心法则包括DNA的复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录过程。
23．【答案】（1）中心法则；基因修饰或基因合成
（2）不是；已知目的基因的核苷酸序列
（3）干扰素/抗体/抗原抗体结合
（4）蛋白质的预期功能
（5）载体（运载体）；大肠杆菌/受体细胞/大肠杆菌等受体细胞
（6）药用蛋白基因/胰岛素基因；乳腺蛋白基因的启动子
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】（1）根据蛋白质工程的定义可知，天然蛋白质的合成过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工程与之相反：蛋白质工程是指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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
（2）因为密码子具有简并性，若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核苷酸序列不是唯一的；可利用PCR技术扩增相应基因，该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
（3）干扰素基因是否翻译出蛋白质，可用抗原抗体结合进行检测。
（4）蛋白质工程中，首先根据预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构，故图中构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能。
（5）为使目的基因稳定存在并能表达，通过DNA合成形成的新基因应与运载体结合后，再转移到大肠杆菌等受体细胞中才能得到准确表达。
（6）启动子是RNA聚合酶结合和识别的位点，用于驱动转录，故利用乳腺生物反应器生产胰岛素时，应将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。
【分析】1、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）。
2、蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→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（基因）。蛋白质工程得到的蛋白质一般不是天然存在的蛋白质。
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高中生物学人教版（2019）选择性必修三 3.4 蛋白质工程的原理和应用 同步检测
一、单选题
1．（2017高二下·厦门期中）蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（ ）
A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构 D．基因结构
【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】解：蛋白质工程是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对相应蛋白质的改变，ABC错误，D正确．
故选：D．
【分析】蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要．据此答题．
2．关于蛋白质工程的基本流程，下列叙述正确的是（ ）
①蛋白质分子结构设计
②DNA合成
③预期蛋白质功能
④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A．①→②→③→④ B．④→②→①→③
C．③→①→④→② D．③→④→①→②
【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程的基本流程为：预期蛋白质功能→蛋白质分子结构设计→据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→DNA合成。
故答案为：C
【分析】理清蛋白质工程的流程：
A．转录，B.翻译，C.分子设计，D.多肽链，E.预期功能。
3．蛋白质工程的最终目的是（ ）
A．分析蛋白质的三维结构
B．研究蛋白质的氨基酸组成
C．获取编码蛋白质的基因序列信息
D．改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求
【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求，D正确。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
4．蛋白质工程制造的蛋白质是（ ）
A．天然蛋白质 B．稀有蛋白质
C．血红蛋白 D．自然界中不存在的蛋白质
【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程是通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求，所以D正确。
【分析】本题考查蛋白质工程的内容，意在考查考生对所学知识的理解和掌握。
5．凝乳酶是奶酪生产中的关键酶。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶，不需要的步骤是( )
A．蛋白质的结构设计
B．蛋白质的结构和功能分析
C．凝乳酶基因的定向改造
D．将定向改造的凝乳酶导入受体细胞
【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质的结构设计属于蛋白质工程的步骤，A项正确；蛋白质的结构和功能分析属于蛋白质工程的步骤，B项正确；蛋白质工程通过改造或合成基因来实现对蛋白质的改造，C项正确；需要将定向改造的凝乳酶基因导入受体细胞，而不是将定向改造的凝乳酶导入受体细胞，D项错误。
【分析】 蛋白质过程的基本步骤：预期蛋白质功能→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。
6．下图为蛋白质工程的流程图，下列说法正确的是( )
A．利用蛋白质工程制造出的蛋白质都是自然界本来就有的
B．蛋白质工程是一项完全摆脱基因工程技术的全新的生物工程技术
C．过程a、b分别是转录、翻译
D．蛋白质工程不可能构建出一种新的基因
【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】基因工程原则上只能生产自然界已经存在的蛋白质，蛋白质工程可以生产自然界中不存在的蛋白质，A项错误；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，B项错误；据图可知，过程a、b分别是转录、翻译，C项正确；蛋白质工程中可根据预期蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D项错误。
【分析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）
7．猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病，用蛋白质工程进行蛋白分子设计的最佳方案是（ ）
A．对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C．将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病
D．根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】基因定点诱变技术是蛋白质工程常用的技术，根据题干信息“猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同”可知，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换。
故答案为：A
【分析】解答此题，要理清蛋白质工程的步骤，知道蛋白质分子设计的方法才能准确解答此题。
8．既可用于基因工程又可用于细胞工程的是（ ）
A．病毒 B．氯化钙 C．质粒 D．聚乙二醇
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】灭活的病毒可用于细胞工程技术中动物细胞融合，也可用于基因工程技术中的载体，A正确；在基因工程中，氯化钙用于处理微生物细胞，使之成为感受态细胞，便于目的基因的导入，B错误；质粒在基因工程中作为运载体，将目的基因导入受体细胞，并稳定存在，C错误；聚乙二醇在细胞工程中用于细胞融合，体现细胞膜的流动性，D错误。
【分析】本题主要考查生物技术的相关知识，意在考查考生对所学知识的理解，把握知识间的内在联系的能力。
9．蛋白质工程中目前已经实现的是（ ）
A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品
B．蛋白质工程用于微电子方面
C．生产体外耐储存的干扰素
D．用蛋白质工程生产高产赖氨酸的玉米
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、通过对胰岛素进行改造，已经使其成为速效性药品，A符合题意；
B、通过蛋白质工程方法制造成电子元件正在探索中，B不符合题意；
C、室温下可保存半年的干扰素目前还没实现，C不符合题意；
D、生产赖氨酸含量高的玉米尚未成功，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】解答此题要了解蛋白质工程的用于范围，现在主要集中应用于对现有蛋白质进行改造，改良生物性状。
10．合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是（ ）
A．基因结构 B．RNA结构 C．氨基酸序列 D．蛋白质结构
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】合成自然界不存在的蛋白质属于蛋白质工程，应根据蛋白质功能，从设计蛋白质结构入手，然后通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质，因此合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是基因结构，A正确，BCD错误。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
11．下列成果属于蛋白质工程应用的是（ ）
A．抗虫棉 B．乳腺生物反应器
C．鼠一人嵌合抗体 D．鲤鲫鱼
【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【分析】抗虫棉应用的是基因工程，乳腺生物反应器应用的也是基因工程，鼠一人嵌合抗体应用的是蛋白质工程，鲤鲫鱼应用的是基因重组原理，故选C。
12．蛋白质工程中，不直接改造蛋白质的原因是（ ）
A．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶
B．改造基因易于操作且改造后能够遗传
C．人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少
D．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大
【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】据题意分析，蛋白质工程中通过基因修饰或基因合成来完成对蛋白质结构进行设计改造的原因是改造基因易于操作且改造后能够遗传，所以B正确。
【分析】本题考查蛋白质工程生物内容，意在考查考生对所学知识的理解并把握知识间的内在联系。
13．蛋白质工程是当前的新兴分子生物学技术，它是通过改造或合成基因，来改造现有的蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类生产、生活的需求。蛋白质工程技术不会改变组成蛋白质的氨基酸的（ ）
A．种类 B．数目 C．排列顺序 D．连接方式
【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程可能会改变组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序，但是不会改变氨基酸的连接方式，氨基酸之间都是通过脱水缩合方式形成肽键连接的。D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
14．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．改造后的β葡聚糖酶的耐酸碱能力增强
B．改造后的β葡聚糖酶空间结构发生了改变
C．对β葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程
D．可通过DNA分子测序法检测突变是否成功
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、根据题干“为提高β葡聚糖酶的催化活性”可知：不能得出改造后的β葡聚糖酶的耐酸碱能力增强，A错误；
B、根据题干“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”可知：氨基酸的序列发生改变，因此改造后的β葡聚糖酶空间结构也发生了改变，B正确；
C、根据题意可知：若要改变蛋白质的功能，对蛋白质的氨基酸序列进行改造，属于蛋白质工程，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。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
15．（2022高三上·望奎月考）下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是（ ）
A．a、b过程分别是转录、翻译
B．蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作
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．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程，A正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，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；蛋白质工程中，可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D正确。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
16．关于蛋白质工程，说法正确的是（ ）
A．蛋白质工程和基因工程的目的是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别
B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍然是天然的蛋白质
C．蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的
【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。基因工程是通过DNA重组技术，定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品，只能生产自然界已有的蛋白质，A不符合题意；
B、通过蛋白质工程，可产生自然界没有的蛋白质，B不符合题意；
C、蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，C符合题意；
D、对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的，所以蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】解答此题，要知道蛋白质工程可以改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。
17．（2022高二下·衡水期中）下列关于蛋白质工程的说法，正确的是 （ ）
A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B．蛋白质工程能生产出自然界中不存在的新型蛋白质分子
C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应mRNA来实现的
D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。由概念可知：蛋白质工程是在分子水平上对现有蛋白质的基因分子进行操作，A错误；由概念可知：蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子，B正确；对蛋白质的改造是通过直接改造现有蛋白质的基因来实现的，C错误；蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是不完全相同的，D错误。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
18．（2022高二下·渭滨期末）现代生物技术应用的叙述，不正确的是（ ）
A．植物组织培养技术可用于转基因植物的培育
B．胚胎移植技术可用于家畜为熊猫等濒危动物代孕
C．单克隆抗体技术可用于制备治疗癌症的“生物导弹”
D．蛋白质工程可用于改造自然界现有的蛋白质
【答案】B
【知识点】蛋白质工程；单克隆抗体的优点及应用；胚胎移植；植物细胞工程的应用
【解析】【解答】A、植物组织培养属于无性繁殖，可以通过此种方式培育转基因植物，A正确；
B、胚胎移植技术中的移植条件：移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，B错误；
C、单克隆抗体优点：能准确地识别抗原的，与特定抗原发生特异性结合可用于制备治疗癌症的“生物导弹”，C正确；
D、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，D正确；
故答案为：B
【分析】（1）植物组织培养技术：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
（2）胚胎移植的优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
（3）单克隆抗体的应用：
①作为诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。例如利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
②用于治疗疾病和运载药物。
（4）蛋白质工程是指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，以满足人类生产和生活的需求。
二、综合题
19．T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。为了提高T4溶菌酶的耐热性，科学家首先对影响T4溶菌酶耐热性的一些重要结构进行了研究。然后以此为依据对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸。于是，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。这项工作属于什么工程的范畴？ 在该实例中引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本原因是什么？ 如果要将该研究成果应用到生产实践，还需要做哪些方面的工作？
【答案】蛋白质工程；基因的碱基序列发生改变；如果要将该研究成果应用到生产实践，还有很多工作要做，例如由于改造后酶的空间结构发生了改变，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它的稳定性、能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等，需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】从题干可知，以上操作对相关基因进行改造，因此属于蛋白质工程，实质是改变某种蛋白质相关基因的碱基序列。如果要将该研究成果应用到生产实践，还有很多工作要做。例如由于改造后酶的空间结构发生了改变，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它的稳定性、能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等，需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
20．枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性,但极易被氧化而失效。1985年,美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的少数氨基酸替换后,虽然其水解活性有所下降,但抗氧化的能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂,可以有效地去除血渍、奶渍等蛋白质污渍。请回答下列问题。
（1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是 。
（2）改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比, 发生变化。
（3）利用生物技术改造蛋白质,提高了蛋白质的稳定性,埃斯特尔所做的工作是对已知蛋白质进行 。
（4）若要获得新型蛋白质,需用到的生物工程有蛋白质工程、 和发酵工程。
【答案】（1）蛋白质工程
（2）碱基对(或脱氧核苷酸序列)
（3）少数氨基酸的替换
（4）基因工程
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】(1)题中改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是蛋白质工程。(2)将枯草杆菌蛋白酶分子中的少数氨基酸替换,改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比,碱基对或脱氧核苷酸序列发生变化。(3)利用生物技术改造蛋白质,提高了蛋白质的稳定性,埃斯特尔所做的工作是对已知蛋白质进行少数氨基酸的替换。(4)若要获得新型蛋白质,需用到的生物工程有蛋白质工程、基因工程和发酵工程。
【分析】 1、 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 2、埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的少数氨基酸替换后,虽然其水解活性有所下降,但抗氧化的能力大大提高。原因是基因的结构发生改变。
21．赖氨酸是人体必需氨基酸,具有促进人体发育、增强免疫的功能,并能起到提高中枢神经组织功能的作用。某农科所的科技人员欲将玉米种子的某种蛋白酶改造成“M酶”,从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量,以培育出高赖氨酸的玉米新品种。请回答下列问题。
（1）科技人员先从“提升玉米种子中赖氨酸的含量”这一功能出发,设计预期的“M酶”的 ,再推测出相对应的目的基因的 序列,最终合成出“M酶”基因。
（2）科技人员获得“M酶”基因后,常利用PCR技术在体外将其大量扩增,此过程需要一种特殊的酶是 ,原料是 。
（3）“M酶”基因只有插入 ,才能确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。
（4）依据植物细胞具有 的原理,可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。为了确保育种成功,科技人员需要测定玉米种子中 的含量。
【答案】（1）结构；脱氧核苷酸
（2）耐高温的DNA聚合酶；4种脱氧核苷酸
（3）玉米细胞中染色体的DNA上
（4）全能性；赖氨酸
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】(1)根据题干信息可知,某农科所科技人员欲将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”,则应该利用蛋白质工程,先根据预期构建出“M酶”(蛋白质)的结构,再推测出相对应目的基因的脱氧核苷酸序列,最终合成出“M酶”基因。(2)基因工程中,获取的目的基因一般利用PCR技术进行扩增,过程中需要耐高温的DNA聚合酶的催化,原料是4种脱氧核苷酸。(3)要想确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传,必须将“M酶”基因插入玉米细胞的染色体DNA中。(4)利用植物组织培养技术,依据植物细胞的全能性原理,可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。科技人员需要测定玉米种子中赖氨酸含量,从个体水平加以鉴定,以确保育种成功。
【分析】 1、蛋白质过程基本步骤：预期蛋白质功能→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。
2、PCR扩增技术中文名称为聚合酶链式反应，关于PCR技术扩增目的基因简介：
（1）原理：DNA双链可以进行半保留复制；
（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成；
（3）条件：模板，引物（进行PCR操作的前提），热稳定DNA聚合酶（taqDNA聚合酶）；
（4）特点：使微量的DNA大幅增多。
22．（2021高三上·靖远月考）已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：
（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的 进行改造。
（2）以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰 基因或合成 基因，所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括 的复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即： 。
（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过 和 ，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，在经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
【答案】（1）氨基酸序列（或结构）
（2）P；P1；DNA和RNA；DNA→RNA，RNA→DNA，RNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）
（3）设计蛋白质结构；推测氨基酸序列；功能
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】（1）由题干信息可知改造蛋白质的功能，可通过改变蛋白质的结构实现。
（2）依据蛋白质工程的定义及题中信息可知获得P1基因的途径有修饰现有（P）基因或合成新（P1）基因。中心法则的全部内容包括：DNA的复制、RNA的复制、转录、逆转录和翻译。
（3）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→找到相应的脱氧核苷酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定即功能鉴定，看是否达到人们的需求。
【分析】1.蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活的需求。是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。
2.蛋白质工程的基本操作流程包括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→找到相应的脱氧核苷酸序列。
3.中心法则包括DNA的复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录过程。
23．（2021高二下·咸阳月考）根据以下两段资料，回答下列问题。
资料一：干扰素可以用于治疗癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么，其在－70
℃条件下可保存半年，这需要利用蛋白质工程来完成。
（1）天然蛋白质的合成过程是按照 进行的，而蛋白质工程是指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 ，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
（2）若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核苷酸序列 (填“是”或“不是”)唯一的。可利用PCR技术扩增相应基因，该技术的前提是要有一段 ，以便根据这一序列合成引物。
（3）干扰素基因是否翻译出蛋白质，可用 (填物质名称)进行检测。
（4）资料二：胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，并且要经过较长时间才能进入血液中，而进入血液的胰岛素又容易被分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：
构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。
（5）人工合成的DNA与 结合后，被导入到 中才能得以表达。
（6）速效胰岛素还可以通过乳腺生物反应器来生产，使用该方法构建基因表达载体，需将
基因和 等调控组件重组在一起。
【答案】（1）中心法则；基因修饰或基因合成
（2）不是；已知目的基因的核苷酸序列
（3）干扰素/抗体/抗原抗体结合
（4）蛋白质的预期功能
（5）载体（运载体）；大肠杆菌/受体细胞/大肠杆菌等受体细胞
（6）药用蛋白基因/胰岛素基因；乳腺蛋白基因的启动子
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】（1）根据蛋白质工程的定义可知，天然蛋白质的合成过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工程与之相反：蛋白质工程是指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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
（2）因为密码子具有简并性，若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核苷酸序列不是唯一的；可利用PCR技术扩增相应基因，该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
（3）干扰素基因是否翻译出蛋白质，可用抗原抗体结合进行检测。
（4）蛋白质工程中，首先根据预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构，故图中构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能。
（5）为使目的基因稳定存在并能表达，通过DNA合成形成的新基因应与运载体结合后，再转移到大肠杆菌等受体细胞中才能得到准确表达。
（6）启动子是RNA聚合酶结合和识别的位点，用于驱动转录，故利用乳腺生物反应器生产胰岛素时，应将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。
【分析】1、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）。
2、蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→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（基因）。蛋白质工程得到的蛋白质一般不是天然存在的蛋白质。
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