3.4 蛋白质工程的原理和应用-人教版（2019）生物选择性必修3同步练习题（含解析）
文档属性
| 名称 | 3.4 蛋白质工程的原理和应用-人教版（2019）生物选择性必修3同步练习题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 435.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-19 11:35:58 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
2025人教版生物选择性必修3
第4节 蛋白质工程的原理和应用
A组必备知识基础练
1.下列各项与蛋白质工程没有直接关系的是( )
A.利用各种高科技手段分析蛋白质的分子结构
B.研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列
C.设计和制造自然界中没有的蛋白质
D.将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶
2.蛋白质工程的主要流程的正确顺序是( )
①设计预期的蛋白质结构 ②DNA改造或合成 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.下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是 ( )
A.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
B.基因工程和蛋白质工程都可以生产自然界不存在的蛋白质
C.不同来源的DNA分子能够拼接,其原因是所有生物共用一套遗传密码
D.基因工程的直接操作对象是基因,蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质
4.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
5.基因工程和蛋白质工程技术有很大的应用价值,可用于医药及其他工农业生产中。下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是( )
A.蛋白质工程的操作对象是蛋白质,不需要酶和载体作为工具
B.目的基因的检测与鉴定是培育转基因生物过程中的核心环节
C.基因工程操作中所用质粒都是来自细菌细胞中天然的质粒
D.PCR扩增相关目的基因时,子链的合成方向是5'端到3'端
6.(2024浙江湖州月考)某科学家为研究脂肪酶突变体对底物专一性的影响,将其蛋白质第356位的丝氨酸替换为缬氨酸,发现其活性降低了12倍。下列叙述错误的是( )
A.上述过程属于蛋白质工程
B.蛋白质工程需要构建重组DNA分子
C.该过程的实质是对脂肪酶在分子水平上进行改造
D.常用化学方法直接将脂肪酶第356位的丝氨酸替换为缬氨酸
7.科研人员以某酶为核心研究材料,在其N端找到了两个关键的氨基酸位点,将这两个位点的组氨酸和脯氨酸分别替换为酪氨酸后,其热稳定性得到了显著提高。下列说法正确的是( )
A.细胞内合成改造热稳定性蛋白质的过程不遵循中心法则
B.替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现
C.在分子水平上,可利用PCR等技术检测细胞内是否合成新的目的蛋白质
D.制备过程中应先获得目标蛋白质的三维结构,再预期其生物学功能
8.已知生物体内有一种转运蛋白Y,如果将蛋白Y中某一个氨基酸替换,改变后的蛋白Y1不但保留了蛋白Y原有的功能,而且具备了酶的催化功能。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.可以通过对蛋白Y基因改造或人工合成获得蛋白Y1基因
C.蛋白质工程操作过程中,不需要酶和载体
D.细胞内合成蛋白Y1与蛋白Y的过程中,遗传信息的流向是相反的
9.科研人员利用不同算法,可依据蛋白质结构预测其功能。下列有关说法错误的是( )
A.将未知蛋白质与已知蛋白质的氨基酸序列进行对比分析可以预测蛋白质的功能
B.通过三维结构对比可以判断两种蛋白质是否有相似的功能
C.核苷酸序列发生突变,其编码的蛋白质功能就会发生改变
D.可根据蛋白质结构相似程度判断物种间亲缘关系的远近
10.胰岛素可用于治疗糖尿病,但胰岛素注射后易在皮下堆积,需较长时间才能进入血液,进入血液后又易被分解,因此治疗效果受到影响。下图是新的速效胰岛素的生产过程,回答下列问题。
(1)新的胰岛素生产过程属于 工程,该工程的操作步骤为 (用图示序号表示)。
(2)获取新的胰岛素基因除图示方法外,还可以通过 获得;在体外利用PCR技术对人工合成的新的胰岛素基因进行扩增时,需向反应体系中加入Taq DNA聚合酶,该酶的作用是 ,作用的温度为 。
(3)在大肠杆菌细胞中合成的新的胰岛素,需通过生化制备与重折叠才具备预期的功能,原因是 。
11.赖氨酸是人体必需氨基酸之一,能促进人体发育、增强免疫功能,并有提高中枢神经组织功能的作用。某科研人员欲通过将玉米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,以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。请回答下列问题。
(1)科研人员先从“提高玉米种子中赖氨酸的含量”这一功能出发,预期构建出 的结构,再推测出相对应目的基因的 序列,最终合成“M酶”基因。
(2)科技人员获得“M酶”基因后,常利用 技术在体外将其大量扩增,此过程需要一种特殊的酶是 。
(3)“M酶”基因只有插入 ,才能确保“M酶”基因在玉米细胞中稳定遗传。科技人员将“M酶”基因导入玉米细胞中需要借助 的运输。
(4)依据 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,科技人员需要通过 ,从个体水平加以鉴定。
B组能力素养提升练
12.T4溶菌酶来源于T4噬菌体,是重要的工业用酶。科学家通过一定技术使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸(异亮氨酸的密码子是AUU、AUC、AUA,半胱氨酸的密码子是UGU、UGC),于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键,从而使T4溶菌酶的耐热性得到了提高。下列叙述正确的是( )
A.对T4溶菌酶的改造属于发酵工程的范畴
B.参与新的T4溶菌酶合成的tRNA种类一定会发生改变
C.改造后的T4溶菌酶中的二硫键的作用类似于DNA中的氢键
D.上述改造通过替换T4溶菌酶DNA上的1个碱基对即可实现
13.如图是科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造,生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体的过程。下列有关说法错误的是( )
A.生产鼠—人嵌合抗体的过程属于蛋白质工程
B.对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构
C.对鼠源杂交瘤抗体进行改造,是通过基因定点突变技术改造基因实现的
D.鼠—人嵌合抗体的使用对人体的副作用减少
14.(2024山东滨州期末)科学家选取纤维素酶分子中若干个氨基酸位点作为改造点,结合中心法则原理,构建了“小而精”的突变体文库,最终获得催化效率更高的纤维素酶分子。下列说法错误的是 ( )
A.改造纤维素酶分子的前提是已知纤维素酶的氨基酸序列及其空间结构
B.该过程设计出的高效纤维素酶分子可能是自然界中不存在的蛋白质
C.该过程的实质是对纤维素酶基因在分子水平上进行改造
D.纤维素酶和高效纤维素酶在细胞内合成过程中,遗传信息的流向不同
15.蛋白质工程取得的进展向人们展示出诱人的前景,下列有关说法正确的是( )
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.蛋白质工程与天然蛋白质合成的流程相同
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.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
16.纤维素酶包括葡聚糖酶和葡萄糖苷酶,前者能将纤维素分解成纤维二糖。研究发现,在催化纤维素分解的过程中,葡聚糖酶的活性会下降,研究人员发现产物纤维二糖与葡聚糖酶的第248位精氨酸和第385位酪氨酸的侧链基团发生相对作用,形成封闭结构,阻碍了纤维二糖的释放,继而抑制酶的活性。请回答下列问题。
(1)根据题干信息,可利用蛋白质工程来提高葡聚糖酶的活性。蛋白质工程的基本思路是 。
(2)如果要了解改造第248位精氨酸或改造第385位酪氨酸对葡聚糖酶活性所产生的作用的大小,该如何设计实验 简要写出实验设计的思路: 。
(3)利用PCR技术扩增改造后的葡聚糖酶基因,其扩增过程一般分为 三步。扩增产物常通过 来鉴定,若实验结果发现出现非特异性扩增条带,可能的原因是 (答出一点即可)。
17.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。 。
第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用
1.D 将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶是基因工程的成果,与蛋白质工程没有直接关系,D项符合题意。
2.C 蛋白质工程的基本流程:③预期蛋白质功能→①设计预期的蛋白质结构→④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→②DNA改造或合成。
3.A 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,A项正确;基因工程可生产自然界已有的蛋白质,蛋白质工程可生产自然界中不存在的蛋白质,B项错误;不同来源的DNA分子能够拼接,其原因是不同来源的DNA分子具有相同的结构及遵循碱基互补配对原则,C项错误;蛋白质工程的直接操作对象仍然是基因,D项错误。
4.C 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。
5.D 蛋白质工程的操作对象是基因,需要酶和载体作为工具,A项错误;基因表达载体的构建是培育转基因生物过程中的核心环节,B项错误;基因工程操作中所用质粒是经人工改造后的质粒,C项错误;PCR扩增目的基因时,合成DNA子链的方向是从5'端到3'端,D项正确。
6.D 蛋白质工程不是直接对氨基酸进行替换,主要流程是: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→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)→获得所需要的蛋白质,最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成,D项错误。
7.B 细胞内蛋白质的合成过程都遵循中心法则,A项错误;蛋白质是DNA经过转录、翻译得到的,所以替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现,B项正确;PCR等技术能检测目的基因是否导入细胞或是否转录,检测细胞内是否合成新的蛋白质可使用抗原─抗体杂交法,C项错误;制备过程中要先预期目标蛋白质的生物学功能,再设计获得该蛋白质的三维结构,D项错误。
8.B 蛋白质工程和基因工程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项错误;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,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,因此可以通过对蛋白Y基因改造或人工合成获得蛋白Y1基因,B项正确;蛋白质工程操作过程中,需要酶和载体作为工具,C项错误;细胞内合成蛋白Y1与蛋白Y的过程中,遗传信息的流向是相同的,D项错误。
9.C 蛋白质的功能主要由其三维结构决定,而其三维结构与氨基酸序列有关,所以将未知蛋白质与已知蛋白质的氨基酸序列进行对比分析可以预测蛋白质的功能,A项正确;蛋白质的功能主要由其三维结构决定,所以通过三维结构对比可以判断两种蛋白质是否有相似的功能,B项正确;由于密码子的简并,核苷酸序列发生突变,其编码的蛋白质功能不一定发生改变,C项错误;蛋白质结构相似程度越高,生物之间的相似性越大,亲缘关系越近,因此可根据蛋白质结构相似程度判断物种间亲缘关系的远近,D项正确。
10.答案 (1)蛋白质 ④→⑤→①→②→③
(2)基因改造 以DNA为模板,根据碱基互补配对原则,将脱氧核苷酸逐个加到引物上延伸DNA分子,从而形成一条子链DNA 72 ℃左右
(3)大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体,不能对蛋白质进行加工
解析 (1)新的胰岛素生产过程属于蛋白质工程,图中所示该工程的操作步骤为④→⑤→①→②→③。(2)获取新的胰岛素基因除图示的人工合成方法外,还可以通过基因改造获得;在体外利用PCR技术对人工合成的新的胰岛素基因进行扩增时,需向反应体系中加入Taq DNA聚合酶,该酶是耐高温的DNA聚合酶,其作用是以DNA为模板,根据碱基互补配对原则,将脱氧核苷酸逐个加到引物上延伸DNA分子,从而形成一条子链DNA。Taq DNA聚合酶作用的温度为72 ℃左右。(3)在大肠杆菌细胞中合成的新的胰岛素,需通过生化制备与重折叠才具备预期的功能,原因是大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体,不能对蛋白质进行加工,因此得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性。
11.答案 (1)“M酶” 脱氧核苷酸
(2)PCR 耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)
(3)玉米细胞的染色体DNA中 载体
(4)植物细胞具有全能性 测定玉米种子中赖氨酸的含量
12.C 对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的,故对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴,A项错误;改造前组成T4溶菌酶的氨基酸中就含有异亮氨酸和半胱氨酸,改造后组成T4溶菌酶的氨基酸中仍可能含有异亮氨酸和半胱氨酸,因此参与其合成的tRNA种类可能不变,B项错误;改造后的T4溶菌酶多了一个二硫键,二硫键使T4溶菌酶的耐热性提高,DNA分子中氢键越多,热稳定性越强,二者的作用类似,C项正确;要将T4溶菌酶的异亮氨酸变为半胱氨酸,只改变一个氨基酸,发生的是碱基的替换,两种氨基酸最接近的密码子是AUU和UGU,或AUC和UGC,相差两个碱基,由于DNA是双链结构,故对应的DNA上的碱基至少要替换2个碱基对,D项错误。
13.C 对鼠源杂交瘤抗体进行改造,首先要根据预期嵌合抗体功能,设计嵌合抗体结构,然后通过基因拼接,将鼠源抗体基因改造成鼠—人嵌合抗体基因,最后导入鼠淋巴细胞中表达,而不是通过基因定点突变技术改造基因实现的,C项错误。
14.D 改造纤维素酶分子属于蛋白质工程,其前提是已知纤维素酶的氨基酸序列及其空间结构,以便推测相应的脱氧核苷酸序列,A项正确;该过程设计出的高效纤维素酶分子可能是自然界中不存在的蛋白质,B项正确;蛋白质过程的实质是对纤维素酶基因在分子水平上进行改造,C项正确;纤维素酶和高效纤维素酶在细胞内合成过程中,遗传信息的流向是相同的,D项错误。
15.A 蛋白质工程的流程: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(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质,这和天然蛋白质合成的流程不完全相同,B项错误;蛋白质工程的实质是通过改变基因的结构改变蛋白质的功能,C项错误;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项错误。
16.答案 (1)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→找到并改变相应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质
(2)依次对第248位精氨酸或第385位酪氨酸进行改造,通过与两种氨基酸都存在时的葡聚糖酶活性进行比较,来推测改造的氨基酸对葡聚糖酶活性的影响,进而判断每个氨基酸作用的相对大小
(3)变性、复性、延伸 琼脂糖凝胶电泳 引物特异性不高
17.答案 (1)多肽链 mRNA 密码子的简并
(2)从基因文库中获取 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 DNA半保留复制
(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,导致水蛭蛋白的空间结构遭到不同程度的破坏
(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,立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固时间
解析 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,据题图可知,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。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保持相对稳定;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。经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,且差异明显。据此推测,两种酶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,导致水蛭蛋白的空间结构遭到不同程度的破坏。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
2025人教版生物选择性必修3
第4节 蛋白质工程的原理和应用
A组必备知识基础练
1.下列各项与蛋白质工程没有直接关系的是( )
A.利用各种高科技手段分析蛋白质的分子结构
B.研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列
C.设计和制造自然界中没有的蛋白质
D.将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶
2.蛋白质工程的主要流程的正确顺序是( )
①设计预期的蛋白质结构 ②DNA改造或合成 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.下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是 ( )
A.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
B.基因工程和蛋白质工程都可以生产自然界不存在的蛋白质
C.不同来源的DNA分子能够拼接,其原因是所有生物共用一套遗传密码
D.基因工程的直接操作对象是基因,蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质
4.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
5.基因工程和蛋白质工程技术有很大的应用价值,可用于医药及其他工农业生产中。下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是( )
A.蛋白质工程的操作对象是蛋白质,不需要酶和载体作为工具
B.目的基因的检测与鉴定是培育转基因生物过程中的核心环节
C.基因工程操作中所用质粒都是来自细菌细胞中天然的质粒
D.PCR扩增相关目的基因时,子链的合成方向是5'端到3'端
6.(2024浙江湖州月考)某科学家为研究脂肪酶突变体对底物专一性的影响,将其蛋白质第356位的丝氨酸替换为缬氨酸,发现其活性降低了12倍。下列叙述错误的是( )
A.上述过程属于蛋白质工程
B.蛋白质工程需要构建重组DNA分子
C.该过程的实质是对脂肪酶在分子水平上进行改造
D.常用化学方法直接将脂肪酶第356位的丝氨酸替换为缬氨酸
7.科研人员以某酶为核心研究材料,在其N端找到了两个关键的氨基酸位点,将这两个位点的组氨酸和脯氨酸分别替换为酪氨酸后,其热稳定性得到了显著提高。下列说法正确的是( )
A.细胞内合成改造热稳定性蛋白质的过程不遵循中心法则
B.替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现
C.在分子水平上,可利用PCR等技术检测细胞内是否合成新的目的蛋白质
D.制备过程中应先获得目标蛋白质的三维结构,再预期其生物学功能
8.已知生物体内有一种转运蛋白Y,如果将蛋白Y中某一个氨基酸替换,改变后的蛋白Y1不但保留了蛋白Y原有的功能,而且具备了酶的催化功能。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.可以通过对蛋白Y基因改造或人工合成获得蛋白Y1基因
C.蛋白质工程操作过程中,不需要酶和载体
D.细胞内合成蛋白Y1与蛋白Y的过程中,遗传信息的流向是相反的
9.科研人员利用不同算法,可依据蛋白质结构预测其功能。下列有关说法错误的是( )
A.将未知蛋白质与已知蛋白质的氨基酸序列进行对比分析可以预测蛋白质的功能
B.通过三维结构对比可以判断两种蛋白质是否有相似的功能
C.核苷酸序列发生突变,其编码的蛋白质功能就会发生改变
D.可根据蛋白质结构相似程度判断物种间亲缘关系的远近
10.胰岛素可用于治疗糖尿病,但胰岛素注射后易在皮下堆积,需较长时间才能进入血液,进入血液后又易被分解,因此治疗效果受到影响。下图是新的速效胰岛素的生产过程,回答下列问题。
(1)新的胰岛素生产过程属于 工程,该工程的操作步骤为 (用图示序号表示)。
(2)获取新的胰岛素基因除图示方法外,还可以通过 获得;在体外利用PCR技术对人工合成的新的胰岛素基因进行扩增时,需向反应体系中加入Taq DNA聚合酶,该酶的作用是 ,作用的温度为 。
(3)在大肠杆菌细胞中合成的新的胰岛素,需通过生化制备与重折叠才具备预期的功能,原因是 。
11.赖氨酸是人体必需氨基酸之一,能促进人体发育、增强免疫功能,并有提高中枢神经组织功能的作用。某科研人员欲通过将玉米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,以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。请回答下列问题。
(1)科研人员先从“提高玉米种子中赖氨酸的含量”这一功能出发,预期构建出 的结构,再推测出相对应目的基因的 序列,最终合成“M酶”基因。
(2)科技人员获得“M酶”基因后,常利用 技术在体外将其大量扩增,此过程需要一种特殊的酶是 。
(3)“M酶”基因只有插入 ,才能确保“M酶”基因在玉米细胞中稳定遗传。科技人员将“M酶”基因导入玉米细胞中需要借助 的运输。
(4)依据 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,科技人员需要通过 ,从个体水平加以鉴定。
B组能力素养提升练
12.T4溶菌酶来源于T4噬菌体,是重要的工业用酶。科学家通过一定技术使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸(异亮氨酸的密码子是AUU、AUC、AUA,半胱氨酸的密码子是UGU、UGC),于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键,从而使T4溶菌酶的耐热性得到了提高。下列叙述正确的是( )
A.对T4溶菌酶的改造属于发酵工程的范畴
B.参与新的T4溶菌酶合成的tRNA种类一定会发生改变
C.改造后的T4溶菌酶中的二硫键的作用类似于DNA中的氢键
D.上述改造通过替换T4溶菌酶DNA上的1个碱基对即可实现
13.如图是科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造,生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体的过程。下列有关说法错误的是( )
A.生产鼠—人嵌合抗体的过程属于蛋白质工程
B.对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构
C.对鼠源杂交瘤抗体进行改造,是通过基因定点突变技术改造基因实现的
D.鼠—人嵌合抗体的使用对人体的副作用减少
14.(2024山东滨州期末)科学家选取纤维素酶分子中若干个氨基酸位点作为改造点,结合中心法则原理,构建了“小而精”的突变体文库,最终获得催化效率更高的纤维素酶分子。下列说法错误的是 ( )
A.改造纤维素酶分子的前提是已知纤维素酶的氨基酸序列及其空间结构
B.该过程设计出的高效纤维素酶分子可能是自然界中不存在的蛋白质
C.该过程的实质是对纤维素酶基因在分子水平上进行改造
D.纤维素酶和高效纤维素酶在细胞内合成过程中,遗传信息的流向不同
15.蛋白质工程取得的进展向人们展示出诱人的前景,下列有关说法正确的是( )
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.蛋白质工程与天然蛋白质合成的流程相同
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.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
16.纤维素酶包括葡聚糖酶和葡萄糖苷酶,前者能将纤维素分解成纤维二糖。研究发现,在催化纤维素分解的过程中,葡聚糖酶的活性会下降,研究人员发现产物纤维二糖与葡聚糖酶的第248位精氨酸和第385位酪氨酸的侧链基团发生相对作用,形成封闭结构,阻碍了纤维二糖的释放,继而抑制酶的活性。请回答下列问题。
(1)根据题干信息,可利用蛋白质工程来提高葡聚糖酶的活性。蛋白质工程的基本思路是 。
(2)如果要了解改造第248位精氨酸或改造第385位酪氨酸对葡聚糖酶活性所产生的作用的大小,该如何设计实验 简要写出实验设计的思路: 。
(3)利用PCR技术扩增改造后的葡聚糖酶基因,其扩增过程一般分为 三步。扩增产物常通过 来鉴定,若实验结果发现出现非特异性扩增条带,可能的原因是 (答出一点即可)。
17.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。 。
第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用
1.D 将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶是基因工程的成果,与蛋白质工程没有直接关系,D项符合题意。
2.C 蛋白质工程的基本流程:③预期蛋白质功能→①设计预期的蛋白质结构→④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→②DNA改造或合成。
3.A 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,A项正确;基因工程可生产自然界已有的蛋白质,蛋白质工程可生产自然界中不存在的蛋白质,B项错误;不同来源的DNA分子能够拼接,其原因是不同来源的DNA分子具有相同的结构及遵循碱基互补配对原则,C项错误;蛋白质工程的直接操作对象仍然是基因,D项错误。
4.C 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。
5.D 蛋白质工程的操作对象是基因,需要酶和载体作为工具,A项错误;基因表达载体的构建是培育转基因生物过程中的核心环节,B项错误;基因工程操作中所用质粒是经人工改造后的质粒,C项错误;PCR扩增目的基因时,合成DNA子链的方向是从5'端到3'端,D项正确。
6.D 蛋白质工程不是直接对氨基酸进行替换,主要流程是: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→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)→获得所需要的蛋白质,最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成,D项错误。
7.B 细胞内蛋白质的合成过程都遵循中心法则,A项错误;蛋白质是DNA经过转录、翻译得到的,所以替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现,B项正确;PCR等技术能检测目的基因是否导入细胞或是否转录,检测细胞内是否合成新的蛋白质可使用抗原─抗体杂交法,C项错误;制备过程中要先预期目标蛋白质的生物学功能,再设计获得该蛋白质的三维结构,D项错误。
8.B 蛋白质工程和基因工程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项错误;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,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,因此可以通过对蛋白Y基因改造或人工合成获得蛋白Y1基因,B项正确;蛋白质工程操作过程中,需要酶和载体作为工具,C项错误;细胞内合成蛋白Y1与蛋白Y的过程中,遗传信息的流向是相同的,D项错误。
9.C 蛋白质的功能主要由其三维结构决定,而其三维结构与氨基酸序列有关,所以将未知蛋白质与已知蛋白质的氨基酸序列进行对比分析可以预测蛋白质的功能,A项正确;蛋白质的功能主要由其三维结构决定,所以通过三维结构对比可以判断两种蛋白质是否有相似的功能,B项正确;由于密码子的简并,核苷酸序列发生突变,其编码的蛋白质功能不一定发生改变,C项错误;蛋白质结构相似程度越高,生物之间的相似性越大,亲缘关系越近,因此可根据蛋白质结构相似程度判断物种间亲缘关系的远近,D项正确。
10.答案 (1)蛋白质 ④→⑤→①→②→③
(2)基因改造 以DNA为模板,根据碱基互补配对原则,将脱氧核苷酸逐个加到引物上延伸DNA分子,从而形成一条子链DNA 72 ℃左右
(3)大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体,不能对蛋白质进行加工
解析 (1)新的胰岛素生产过程属于蛋白质工程,图中所示该工程的操作步骤为④→⑤→①→②→③。(2)获取新的胰岛素基因除图示的人工合成方法外,还可以通过基因改造获得;在体外利用PCR技术对人工合成的新的胰岛素基因进行扩增时,需向反应体系中加入Taq DNA聚合酶,该酶是耐高温的DNA聚合酶,其作用是以DNA为模板,根据碱基互补配对原则,将脱氧核苷酸逐个加到引物上延伸DNA分子,从而形成一条子链DNA。Taq DNA聚合酶作用的温度为72 ℃左右。(3)在大肠杆菌细胞中合成的新的胰岛素,需通过生化制备与重折叠才具备预期的功能,原因是大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体,不能对蛋白质进行加工,因此得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性。
11.答案 (1)“M酶” 脱氧核苷酸
(2)PCR 耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)
(3)玉米细胞的染色体DNA中 载体
(4)植物细胞具有全能性 测定玉米种子中赖氨酸的含量
12.C 对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的,故对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴,A项错误;改造前组成T4溶菌酶的氨基酸中就含有异亮氨酸和半胱氨酸,改造后组成T4溶菌酶的氨基酸中仍可能含有异亮氨酸和半胱氨酸,因此参与其合成的tRNA种类可能不变,B项错误;改造后的T4溶菌酶多了一个二硫键,二硫键使T4溶菌酶的耐热性提高,DNA分子中氢键越多,热稳定性越强,二者的作用类似,C项正确;要将T4溶菌酶的异亮氨酸变为半胱氨酸,只改变一个氨基酸,发生的是碱基的替换,两种氨基酸最接近的密码子是AUU和UGU,或AUC和UGC,相差两个碱基,由于DNA是双链结构,故对应的DNA上的碱基至少要替换2个碱基对,D项错误。
13.C 对鼠源杂交瘤抗体进行改造,首先要根据预期嵌合抗体功能,设计嵌合抗体结构,然后通过基因拼接,将鼠源抗体基因改造成鼠—人嵌合抗体基因,最后导入鼠淋巴细胞中表达,而不是通过基因定点突变技术改造基因实现的,C项错误。
14.D 改造纤维素酶分子属于蛋白质工程,其前提是已知纤维素酶的氨基酸序列及其空间结构,以便推测相应的脱氧核苷酸序列,A项正确;该过程设计出的高效纤维素酶分子可能是自然界中不存在的蛋白质,B项正确;蛋白质过程的实质是对纤维素酶基因在分子水平上进行改造,C项正确;纤维素酶和高效纤维素酶在细胞内合成过程中,遗传信息的流向是相同的,D项错误。
15.A 蛋白质工程的流程: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(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质,这和天然蛋白质合成的流程不完全相同,B项错误;蛋白质工程的实质是通过改变基因的结构改变蛋白质的功能,C项错误;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项错误。
16.答案 (1)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→找到并改变相应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质
(2)依次对第248位精氨酸或第385位酪氨酸进行改造,通过与两种氨基酸都存在时的葡聚糖酶活性进行比较,来推测改造的氨基酸对葡聚糖酶活性的影响,进而判断每个氨基酸作用的相对大小
(3)变性、复性、延伸 琼脂糖凝胶电泳 引物特异性不高
17.答案 (1)多肽链 mRNA 密码子的简并
(2)从基因文库中获取 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 DNA半保留复制
(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,导致水蛭蛋白的空间结构遭到不同程度的破坏
(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,立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固时间
解析 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,据题图可知,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。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保持相对稳定;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。经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,且差异明显。据此推测,两种酶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,导致水蛭蛋白的空间结构遭到不同程度的破坏。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)