课件48张PPT。第一章 基因工程第一节 基因工程概述一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 第一章 基因工程
第一节 基因工程概述
一、选择题
1.质粒之所以能作为基因工程的载体,其理由是( )
A.含蛋白质,从而能完成生命活动
B.具有环状结构而保持连续性
C.RNA能指导蛋白质的合成
D.能够自我复制,能携带目的基因
解析:质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,并能自我复制的双链环状DNA分子。其上有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点,供一种或多种外源DNA片段插入。携带外源DNA片段的质粒在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上,随染色体DNA进行同步复制。此外,质粒DNA上有特殊的遗传标记基因。
答案:D
2.基因工程是DNA分子水平的操作,下列有关基因工程的叙述,错误的是( )
A.限制性核酸内切酶只用于切割获取目的基因
B.载体与目的基因必须具有相同的黏性末端,才能被DNA连接酶连接
C.基因工程所用的工具酶是限制性核酸内切酶,DNA连接酶
D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测
解析:在基因工程中,需要用限制性核酸内切酶切割目的基因和载体,以便产生能相互连接的黏性末端;在将具有互补黏性末端的DNA片段连接时需要DNA连接酶;带有目的基因的载体是否进入受体细胞要用标记基因检测。
答案:A
3.下列有关限制性核酸内切酶识别的叙述,不正确的是( )
A.从反应类型来看,限制性核酸内切酶催化的是一种水解反应
B.限制性核酸内切酶的活性会受温度、pH等外界条件的影响
C.一种限制性核酸内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列
D.限制性核酸内切酶识别序列越短,则该序列在DNA中出现的几率就越小
解析:限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。其作用对象是磷酸二酯键,能使其断裂。酶的活性受温度、pH的影响。一种酶只能识别一种特定的核苷酸序列,序列越短,出现该序列的几率就越大。
答案:D
4.人们常选用带有一个抗生素抗性基因的细菌质粒作为载体,该抗性基因的主要作用是( )
A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B.有利于对目的基因是否导入进行检测
C.加强质粒分子的感染性
D.便于与外源基因连接
解析:标记基因的作用是利于鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
答案:B
5.科学家从苏云金芽孢杆菌中分离出杀虫晶体蛋白基因(简称Bt基因),培育转基因抗虫棉,下列不需要进行的操作是( )
A.用限制性核酸内切酶切割棉花DNA
B.构建Bt基因表达载体
C.将Bt基因导入棉花细胞
D.检测Bt基因的表达
解析:基因工程中,不需要切割受体细胞的DNA。
答案:A
6.下列四条DNA分子,彼此间具有互补黏性末端的一组是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
解析:②中的GGTA与④中的CCAT互补配对,其余均不能互补配对。
答案:D
7.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是( )
①检测受体细胞是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目的基因是否转录出信使RNA ④检测目的基因是否翻译成蛋白质
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
解析:目的基因的检测包括:检测转基因生物中是否含有目的基因,方法是用DNA探针与基因组DNA杂交。检测目的基因是否转录出了信使RNA,方法是用基因探针与信使RNA杂交。最后检测目的基因是否翻译出了蛋白质,方法是进行抗原—抗体杂交。
答案:C
8.在用基因工程技术培育抗除草剂的转基因烟草过程中,下列操作错误的是( )
A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C.将重组DNA分子导入烟草体细胞或受精卵
D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析:培育抗除草剂的烟草要用限制性核酸内切酶切割杂草中含抗除草剂基因的DNA与载体。
答案:A
9.下图为DNA分子的某一片段,其中①②③分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次为( )
A.DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶
B.限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶
C.限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶
D.解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶
解析:作用于①②③的酶分别是解旋酶、限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
答案:D
10.科研人员以抗四环素基因为标记基因,通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β珠蛋白,治疗鼠的镰刀型细胞贫血症。下列相关实验设计中,不合理的是( )
A.利用小鼠DNA分子通过PCR克隆出β珠蛋白基因的编码序列
B.基因表达载体包括启动子、抗四环素基因等
C.用Ca2+处理大肠杆菌后,将表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆菌中
D.用含有四环素的培养基筛选出已经导入β珠蛋白编码序列的大肠杆菌
解析:由于标记基因是抗四环素基因,所以受体细胞在没导入基因表达载体前不能存在四环素抗性基因,否则就无法检测目的基因是否导入受体细胞,C项错误。
答案:C
11.限制性核酸内切酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制性核酸内切酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ的识别序列和切割位点,切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是( )
A.BamHⅠ和EcoRⅠ B.BamHⅠ和HindⅢ
C.BamHⅠ和BglⅡ D.EcoRⅠ和HindⅢ
解析:BamHⅠ酶处理后形成的黏性末端为
—G —CCTAG GATCC— G—,BglⅡ酶处理后形成的黏性末端为
—A —TCTAG GATCT— A—,可以互补配对。
答案:C
二、非选择题
12.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图,据图回答下列问题。
(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同,都是 ,二者还具有其他共同点,如①,② (写出两条即可)。?
(2)若质粒DNA分子的切割末端为,则与之连接的目的基因切割末端应为 ;可使用 把质粒和目的基因连接在一起。?
(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为 ,其作用是 。?
(4)下列常在基因工程中用作载体的是( )
A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因
B.土壤农杆菌中的RNA分子
C.大肠杆菌的质粒
D.动物细胞的染色体
解析:本题通过质粒结构的模式图来考查质粒的功能和特点。大肠杆菌的质粒是基因工程中最常用的载体,载体的本质为DNA。抗虫基因属于目的基因,不属于载体;染色体的主要成分为DNA和蛋白质,不属于载体。
答案:(1)DNA 能够自我复制 具有遗传效应
(2) DNA连接酶
(3)遗传标记基因 用于鉴定和筛选重组DNA分子
(4)C
13. 右图为某种质粒表达载体简图,小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,ampR为青霉素抗性基因,tetR为四环素抗性基因,P为启动子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。
据图回答问题。
(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRⅠ酶切,酶切产物用DNA连接酶进行连接后,其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有 、 、 三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒,需要对这些连接产物进行 。?
(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 ;若接种到含青霉素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 。?
(3)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接,酶切时应选用的酶是 。?
解析:(1)将含有目的基因的DNA与质粒用EcoRⅠ酶切开后,可形成许多有相同黏性末端的DNA片段,再用DNA连接酶连接起来后,可形成目的基因与目的基因、目的基因与载体、载体与载体连接的重组DNA分子,而基因工程需要的是目的基因与载体的连接物,所以应对以上三种DNA分子片段进行分离纯化,以获得基因工程所需要的片段。
(2)目的基因与目的基因的连接物不含四环素抗性基因,目的基因与载体的连接物因目的基因的插入,破坏了四环素抗性基因,因此这两种连接产物与原核宿主细胞进行转化实验后,不能在含有四环素的培养基中生长;只有含载体与载体连接物的原核宿主细胞因含完整的抗四环素基因而能生长。而载体与载体连接物、目的基因与载体的连接物都含有完整的抗青霉素基因,所以含这两种连接物的原核宿主细胞可生活在含有青霉素的培养基上。
(3)为了防止目的基因与质粒表达载体的任意连接,可同时选用EcoRⅠ与BamHⅠ切割目的基因和质粒,这样形成的目的基因两个黏性末端分别有不同的核苷酸序列,而质粒载体DNA的两个黏性末端也是分别有不同的核苷酸序列,且分别与目的基因两个黏性末端的碱基互补配对,这样能保证目的基因只能与质粒载体结合。
答案:(1)目的基因—载体连接物 载体—载体连接物 目的基因—目的基因连接物 分离纯化 (2)载体—载体连接物 目的基因—载体连接物、载体—载体连接物
(3)EcoRⅠ和BamHⅠ
14.干扰素能抵抗所有病毒引起的感染,对治疗癌症及白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人的淋巴细胞中提取,每升人的血液只能提取0.05 μg干扰素。科学家用基因工程方法在酵母菌细胞内获得了干扰素(下图所示),请据图回答有关问题。
(1)图中过程a需要的物质是 。?
(2)过程b需要的物质是 ,若此过程中干扰素基因的黏性末端是,则质粒上与之相对应的黏性末端是 。?
(3)人的抗病毒干扰素基因能嫁接到质粒的DNA分子中,这说明了?
。?
(4)图中X的名称是 ,它的组成除了目的基因外,还必须有 等。?
解析:图中过程a表示获取目的基因和载体,并用相同的限制性核酸内切酶进行切割,以便产生相同的黏性末端;b过程表示基因表达载体的构建;c过程表示将载体导入受体细胞;d过程表示目的基因在受体细胞中成功表达,得到了干扰素。在将目的基因与载体连接时需要DNA连接酶。相互连接的黏性末端中的碱基应互补。不同生物之间之所以能进行DNA的连接,是因为它们都是由相同的四种脱氧核苷酸连接而成的规则的双螺旋结构。基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,其中,启动子是目的基因转录的起点,终止子是转录的终点。
答案:(1)限制性核酸内切酶
(2)DNA连接酶
(3)它们的DNA分子组成成分相同,结构相似并都遵循碱基互补配对原则
(4)基因表达载体(重组质粒、重组载体) 标记基因、启动子、终止子
课件25张PPT。第二节 关注基因工程一二三四五一二三四五一二三四五一二三四五一二三四五一二三四五探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5第二节 关注基因工程
一、选择题
1.以下关于抗病毒转基因植物成功表达后的说法,正确的是( )
A.抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
B.抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
C.抗病毒转基因植物可以抵抗害虫
D.抗病毒转基因植物可以稳定遗传,不会变异
解析:抗病毒转基因植物只能抵抗某些病毒,并不是所有病毒,也不能抗虫。抗病毒转基因植物可能会发生变异。
答案:B
2.下列关于基因治疗的说法正确的是( )
A.基因治疗只能治疗一些传染病,如艾滋病
B.基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因
C.基因治疗的主要原理是引入健康基因弥补患者的基因缺陷
D.基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段
解析:基因治疗是指将健康基因导入有基因缺陷的细胞内,以达到修复基因缺陷的目的。基因治疗不能治疗传染病。基因治疗目前还处于初期的临床试验阶段。
答案:C
3.若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,其在环境保护上的重要意义是( )
A.减少氮肥使用量,降低生产成本
B.减少氮肥生产量,节约能源
C.避免使用氮肥过多引起的环境污染
D.改良土壤的群落结构
解析:农业生产中大量施用氮肥、磷肥,往往造成水体富营养化,引起淡水“水华”、海洋“赤潮”现象的发生,造成水体恶化,污染环境。利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,可减少氮肥施用量,避免水体富营养化,在环保方面具有重要意义。
答案:C
4.生物武器具有强大的感染力和致病力,针对这些特点,下列哪项不是防治生物武器的有效措施?( )
A.提前接种疫苗
B.发现病人,立即报告,及时隔离
C.注意切断传播途径
D.只注意环境消毒,不注意动植物灭菌
解析:防治生物武器,既要注意环境消毒,又要注意动植物灭菌,因为动植物都可以成为传染源。
答案:D
5.下列关于基因工程应用的叙述,正确的是( )
A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C.-种基因探针能检测水体中的各种病毒
D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
解析:基因工程是生物工程技术的核心内容,能够按照人们的意愿,定向地改造生物的遗传性状。基因治疗是把正常的基因导入有缺陷的细胞,从而使其表达,达到治疗目的。基因诊断常用基因探针来进行,其遵循的原理是DNA分子杂交,具有很强的特异性,因此一种探针只能检测水体中的一种病毒。所有生物共用一套遗传密码,所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。
答案:B
6.生物武器的传播途径包括( )
①直接传播 ②食物传播 ③生活必需品传播 ④施用者人体传播
A.①② B.②③
C.①②③ D.①②③④
解析:生物武器的本质是病原体,尤其是病原微生物,故本题所述传播途径包括①②③,不包括④。
答案:C
7.下列技术依据DNA分子杂交原理的是( )
①用DNA分子探针诊断疾病 ②受精卵的形成 ③快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量 ④目的基因与载体结合成重组DNA分子
A.②③ B.①③ C.③④ D.①④
解析:用DNA分子探针诊断疾病和快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量,都利用了DNA分子探针,都用到了DNA分子杂交原理。受精卵的形成利用了细胞膜的流动性原理。目的基因与载体结合成重组DNA分子涉及碱基互补配对。
答案:B
8.下列有关基因工程的成果及应用的说法,正确的是( )
A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物
C.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
D.目前,在发达国家,基因治疗已用于临床实践
解析:植物的抗性表现为抗虫、抗病、抗除草剂、抗干旱、抗盐碱等,分别是由不同的抗性基因决定的。基因工程在畜牧业上的重要应用是改善畜产品的品质,而不是培养体型巨大的动物。基因治疗有望为人类解除遗传病带来的痛苦,但目前还处于初期的临床试验阶段。
答案:C
9.美国科学家运用基因工程的方法得到体型巨大的“超级小鼠”,运用的方法是( )
A.把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入小白鼠体内
B.把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入小白鼠的受精卵中
C.把植物细胞分裂素基因和生长素基因分别注入小白鼠的受精卵中
D.把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入小白鼠的卵细胞中
解析:外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快。将人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到小白鼠的受精卵中,就可得到体型巨大的“超级小鼠”。
答案:B
10.下列有关动物基因工程的说法,错误的是( )
A.将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度
B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中,使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低
C.利用基因工程技术,得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题
D.用转基因动物作为器官移植的供体时,由于导入的是调节因子,而不是目的基因,因此无法抑制抗原的合成
解析:用转基因动物作为器官移植的供体时,导入的调节因子能抑制抗原决定基因的表达。
答案:D
11.转基因技术就是对某一物种具有特别性状的基因进行分离,并把它移植到另一物种上去,从而使这一物种具有组合基因。然而转基因技术也会带来负面影响。下列哪项不是转基因生物可能带来的弊端?( )
A.对生物多样性的影响,如抗除草剂作物的产生会破坏农田生物的多样性
B.使近亲野生物种具有抗性基因,可能会变成“超级杂草”
C.转基因生物的食品加工带来食品污染
D.转基因生物的大规模繁殖导致生物入侵
解析:转基因生物可能带来食品污染,而不是食品加工带来食品污染。
答案:C
二、非选择题
12.利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。青岛“崂山奶山羊乳腺反应器研制”项目通过鉴定,该项目产生的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点,可产生干扰素、乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品,造福人类。
请根据这一科技成果的研究过程回答问题。
(1)科学家从相关基因组中获取了目的基因,并采用 技术对目的基因进行扩增,然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶有 。?
(2)在基因工程操作过程中,基因工程的核心是 ,一个基因表达载体的组成必须有标记基因,其作用是 ?
。?
(3)如何检测和鉴定目的基因已被成功导入羊体内?请写出两种方法。
解析:目的基因的扩增常用PCR技术;在将目的基因与载体结合时需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。目的基因的检测与鉴定方法:DNA分子杂交(检测是否导入了目的基因)、DNA与mRNA杂交、抗原与抗体杂交、从羊的乳汁中提取干扰素等。
答案:(1)PCR(聚合酶链式反应) 限制性核酸内切酶、DNA连接酶
(2)基因表达载体的构建 为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来
(3)DNA分子杂交;DNA与mRNA分子杂交;抗原—抗体杂交;从羊的乳汁中提取干扰素。(写出以上任意两点即可)
13.胰岛素是治疗糖尿病的重要药物,下图是采用基因工程技术生产胰岛素的操作过程示意图,请据图回答问题。
(1)完成过程②必需的酶是 。?
(2)在利用A、B获得C的过程中,必须用 切割A和B,使它们产生相同的 ,再加入 ,才可形成C。?
(3)取自大肠杆菌的物质B,在基因工程中起 作用,必须具备的条件是 (至少2个)。?
(4)图中的D是基因工程中的 细胞,能作为这种细胞的有 等。?
解析:(1)过程②为由单链RNA到双链DNA的过程,为反转录,需要反转录酶的催化。
(2)A为目的基因,B为载体,需要用限制性核酸内切酶切出相同的黏性末端,然后在DNA连接酶的作用下相互结合。
(3)从大肠杆菌中提取的B为质粒,在基因工程中可以起到载体的作用。载体必须具备的条件是具有标记基因和一至多个限制酶切割位点,能够在宿主细胞中复制并稳定保存。
(4)常用的受体细胞是大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
答案:(1)反转录酶
(2)限制性核酸内切酶 黏性末端 DNA连接酶
(3)载体 具有标记基因和一至多个限制酶切割位点,能够在宿主细胞中复制并稳定保存
(4)受体 大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞
14.棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学家发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死,而此毒蛋白对人畜无害。通过基因工程的方法,我国已将该毒蛋白基因移入棉株细胞内并实现成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡,所以该棉花新品种在1998年推广后,已取得了很好的经济效益。
请根据上述材料回答下列问题。
(1)该项科学成果在环境保护上的重要作用是?
。?
(2)科学家预言,此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后,也将出现不抗虫的植株,出现此种现象的原因是发生了 。?
(3)题中“毒蛋白基因移入棉花植株内并实现成功表达”中的“成功表达”是指?
。?
(4)与杂交育种、诱变育种相比,通过基因工程培育新品种的主要优点是?
。?
(5)在培育“转基因抗虫棉”的基因操作中,所用的基因的“剪刀”是 ,基因的“针线”是 ,基因的 “运载工具”是 。?
(6)转基因技术有利有弊,请各举一例加以说明:
有利方面:?
;?
有害方面:?
。?
解析:本题主要考查了基因工程的优点、目的基因的表达和基因工程的安全性问题等知识点。基因工程的优点是目的性强、育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍。抗虫棉的优点是减少了农药对环境的污染,保护了生态环境。其中毒蛋白基因的表达经过转录和翻译两个阶段。
答案:(1)减少了农药对环境的污染,保护了生态环境
(2)基因突变
(3)毒蛋白基因在棉花细胞内经过转录和翻译合成了毒蛋白
(4)目的性强,育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍
(5)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 载体(或质粒等)
(6)用于疾病的诊断和治疗,生产传统方法难以生产的药物,用于培育优良动、植物新品种等 不利于环境保护,可能引起环境问题、食物安全性问题、生物安全性问题等
课件21张PPT。第三节 蛋白质工程一二一二一二一二一二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二探究点一探究点二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5第三节 蛋白质工程
一、选择题
1.蛋白质工程的目标是( )
A.通过对基因进行诱变,产生新的蛋白质
B.通过基因重组,合成生物体本来没有的蛋白质
C.根据人们对蛋白质功能的特定需求,改造或制造蛋白质
D.生产大量的蛋白质
解析:蛋白质工程是指为了满足人类的生产和生活的需要,以蛋白质分子的结构规律和生物功能为基础,通过基因修饰或合成新的基因,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质。
答案:C
2.对蛋白质的改造有大改、中改和小改之分,其划分的依据是( )
A.蛋白质分子的复杂程度
B.操作过程的复杂程度
C.蛋白质改造部位的多少
D.蛋白质数目的多少
解析:蛋白质的改造有大改、中改、小改,其划分的依据是蛋白质改造部位的多少。
答案:C
3.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,主要包括哪几种?( )
①进行少数氨基酸的替换
②对不同来源的蛋白质进行拼接
③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质
④直接改变蛋白质的空间结构
A.①② B.①②③
C.②③④ D.①②④
解析:蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,不能直接改变蛋白质的空间结构。但是能进行少数氨基酸的替换,能对不同来源的蛋白质进行拼接,能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质。
答案:B
4.蛋白质工程与基因工程相比,其突出特点是( )
A.基因工程原则上能生产任何蛋白质
B.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质
C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现
D.蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第三代基因工程
解析:蛋白质工程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,蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。
答案:B
5.下列关于蛋白质工程应用的叙述,不正确的是( )
A.蛋白质工程可以改造酶的结构,提高酶的热稳定性
B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性
C.利用蛋白质工程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进行改造和修饰,合成速效型胰岛素制剂
解析:蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子结构来改造基因,进而控制合成或改变自然界中的蛋白质。在大肠杆菌中生产人胰岛素利用的是基因工程。
答案:C
6.下列不属于蛋白质工程成果的是( )
A.改造酶的结构,提高酶的热稳定性
B.生产出鼠—人嵌合抗体
C.将tPA分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺
D.蛋白酶洗衣粉容易洗掉奶渍、血渍
解析:A、B、C三项所述都是对现存的蛋白质分子进行改造,属于蛋白质工程的成果。而加酶洗衣粉属于酶制剂的应用,属于酶工程的成果。
答案:D
7.以下有关蛋白质工程的叙述,不正确的是( )
A.蛋白质工程发展的基础是基因工程
B.蛋白质工程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
C.利用蛋白质工程生产的速效胰岛素已通过临床试验
D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质
解析:利用蛋白质工程可以通过预期蛋白质功能,人工设计基因,从而制造出新的蛋白质。
答案:D
8.人们发现,蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细,但强度却更大,于是就有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构,以指导对蚕丝蛋白基因的修改,从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝。此过程的名称和依据的原理分别是( )
A.基因突变:DNA→RNA→蛋白质
B.基因工程:RNA→RNA→蛋白质
C.基因工程:DNA→RNA→蛋白质
D.蛋白质工程:蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质
解析:通过改造基因获得满足人类需要的蛋白质,属于蛋白质工程,其原理为蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质。
答案:D
9.科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌体内表达,使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸,结果大大提高了β干扰素的抗病活性,并且提高了储存稳定性。该生物技术为( )
A.基因工程 B.蛋白质工程
C.基因突变 D.细胞工程
解析:基因工程是通过对基因的操作,将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体,使目的基因高效表达,从而提取所需蛋白质,或表现出某种性状,蛋白质产品仍然为天然存在的。而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造,从而实现对其编码的蛋白质的改变,所得到的已不是天然存在的蛋白质。题目中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因,其合成的β干扰素也不是天然的β干扰素,而是经过改造的人类所需要的蛋白质,因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。
答案:B
10.科学家想提高玉米中赖氨酸的含量,计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸,这样就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造,操作正确的是( )
A.直接通过分子水平改造蛋白质
B.直接改造相应的mRNA
C.对相应的基因进行操作
D.重新合成新的基因
解析:蛋白质功能与其高级结构密切相关,因蛋白质高级结构非常复杂,所以直接对蛋白质进行改造非常困难。而蛋白质是由基因控制合成的,对基因进行操作却容易得多,而且获得的性状可以遗传。
答案:C
11.下列关于蛋白质工程的说法,正确的是( )
A.蛋白质工程仅仅是对蛋白质分子进行操作
B.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
C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的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
解析:蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成,对现有的蛋白质进行改造,或产生新的蛋白质。蛋白质工程的流程是预期蛋白质的功能→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(基因);天然蛋白质的合成过程是基因→表达(转录和翻译)→形成具一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。
答案:B
12.下列关于蛋白质工程的叙述,正确的是( )
①通过对蛋白质进行结构分析获取蛋白质的结构信息 ②蛋白质的结构预测主要指根据蛋白质分子的氨基酸序列,来对其高级结构进行预测 ③结构预测的目的是构建蛋白质的立体结构模型,从而进行结构和功能的研究以及蛋白质分子设计 ④实施蛋白质工程的前提条件是基因工程 ⑤可利用基因工程的方法对蛋白质进行改造 ⑥所有蛋白质结构的改造都可以通过基因定点诱变技术来实现
A.①③④⑥ B.②③④⑤
C.①②③⑤ D.①②③④
解析:实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质的结构和功能的关系,故④错。对蛋白质结构分析主要是获取蛋白质的结构信息,以便将蛋白质分子的结构特性同其特定的功能有效地联系起来。对结构预测的目的是在了解蛋白质的氨基酸序列的基础上来构建蛋白质的立体结构模型,从而进行结构和功能的研究以及蛋白质分子设计。定点诱变技术是创造新基因的一般方法,但通过基因的定点诱变技术并不能实现对所有蛋白质的改造,故⑥错。
答案:C
二、非选择题
13.某多肽链的一段氨基酸序列是…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—…
(1)怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。
(2)确定目的基因的碱基序列后,怎样才能合成或改造目的基因(DNA)?
解析:蛋白质工程首先设计蛋白质的氨基酸序列,然后找到对应的脱氧核苷酸序列,根据DNA(基因)的脱氧核苷酸序列进行人工合成或进行基因改造。由氨基酸序列可知,翻译该蛋白质的mRNA上的碱基序列为…—AUGUGGUUUUGG—…或…—AUGUGGUUCUGG—…。由mRNA上的碱基序列可知,转录产生mRNA的DNA分子的碱基序列为:
或
答案:(1)根据氨基酸序列反推mRNA密码子序列,再反推DNA上脱氧核苷酸序列。其DNA碱基序列为:
或
(2)根据DNA的碱基序列,利用4种脱氧核苷酸进行人工合成。
14.下图为蛋白质的定点诱变技术的部分过程图解,请据图解回答下列问题。
(1)图中质粒的本质是 。?
(2)将定点诱变过的质粒引入细胞进行复制后,可得到 种结果,图示的三对碱基的组成分别是 、 。?
(3)图示的这种对遗传物质的改造和人工诱变的区别是
。?
(4)通过图示技术实现对蛋白质的改造属于 。?
解析:基因定点诱变技术是实现蛋白质工程“小改”的操作技术,与人工诱变和自然突变相比,该诱变技术是一种定向的基因改造,而一般的基因突变是不定向的。
答案:(1)小型环状DNA
(2)两
(3)人工诱变是遗传物质不定向的变异,而图示的这种对遗传物质的改造是对遗传物质的定向改变
(4)小改
15.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,要经过较长的时间才能进入血液,而进入血液的胰岛素又容易分解,因此,治疗效果受到影响。下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。
(1)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 。?
(2)通过DNA合成形成的新基因应与 结合后转移到 中才能得到准确表达。?
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素,需用到的生物工程有 、 和发酵工程。?
(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么?
解析:(1)蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质结构进行分子设计,因此,题图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素的功能。
(2)合成的目的基因应与载体结合,构建基因表达载体,然后导入受体细胞中才能得以表达。
(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质,需对原有的胰岛素进行改造,根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,人工合成新的胰岛素基因,即目的基因。改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物,并且在生产过程中要借助工程菌,所以还需要进行发酵。因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。
(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因,其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列,推测出基因中的脱氧核苷酸序列,然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。
答案:(1)蛋白质的预期功能
(2)载体 大肠杆菌等受体细胞
(3)蛋白质工程 基因工程
(4)根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列,推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,然后利用DNA合成仪合成出新的胰岛素基因。
