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1.4 蛋白质工程的崛起[课时作业]一、选择题1．下列不属于蛋白质工程崛起理由的是( )A．自然界已有的蛋白质能满足特定物种生存的需要B．转基因生物表达出的新型蛋白质是其他物种早已存在的C．自然界现有蛋白质的功能与特点不一定能满足人类的需要D．现有蛋白质的特点可能限制了其自身的大量合成解析：蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的，其崛起的主要缘由是：基因工程只能生产出自然界已有的蛋白质，这些蛋白质虽然能满足特定物种生存的需要，却不一定能满足人类的某种特殊需要，所以需要对蛋白质进行改造。
A项叙述与改造蛋白质的缘由无关，真正的缘由还是现有的蛋白质不一定能满足人类的需要。
D项是对现有蛋白质不能满足人类某项需求的特点的描述。
答案：A2．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，通过对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：C3．当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是( )A．都与天然产物完全相同B．都与天然产物不相同C．基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同D．基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同解析：基因工程合成的是自然界已存在的蛋白质，与相应天然产物完全相同。
蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质，与天然产物不相同。
答案：C4．下列有关蛋白质工程和基因工程的说法正确的是( )A．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别B．基因工程是蛋白质工程的关键技术C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然的蛋白质D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的解析：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分子设计。
2019-2020年高中生物专题1基因工程1.4蛋白质工程的崛起练习新人教版选修1．下列对物质的改造不属于蛋白质工程范畴的是( )A．胰岛素改造B．抗体改造C．酶的改造D．性激素改造解析：蛋白质工程是通过改造基因来改造蛋白质，生产自然界中原不存在的蛋白质，性激素不是蛋白质。
答案：D2．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分子中的天门冬酰胺替换为谷氨酰胺D．将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素解析：将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素属于基因工程的成果。
答案：D3．下列关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是( )A．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别B．基因工程是蛋白质工程的关键技术C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然的蛋白质D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的解析：本题考查基因工程与蛋白质工程的区别与联系。
蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。
其中，基因工程是关键技术，是蛋白质工程的基础，因为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，改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。
答案：B4．蛋白质工程的基本流程正确的是( )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→③C．③→①→④→②D．③→④→①→②解析：蛋白质工程的基本流程：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→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列(基因)→DNA合成，最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。
因此，蛋白质工程的基本流程正确的是③→①→④→②。
答案：C5．干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70 ℃下保存半年，给广大患者带来福音。
蛋白质工程的崛起(30分钟100分)一、选择题(共4小题,每小题5分,共20分)1.下列关于蛋白质工程应用的叙述正确的是( )A.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的B.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C.只有利用蛋白质工程才可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素D.在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下,干扰素可以大量自我合成【解析】选A。
基因工程和蛋白质工程产生的变异属于基因重组,属于可遗传的变异,A正确;蛋白质工程和基因工程的目的是获得人类需要的蛋白质,基因工程生产的蛋白质是自然界存在的,蛋白质工程可以生产自然界不存在的蛋白质,B错误;人的胰岛素是自然界已经存在的蛋白质,利用基因工程就可以在大肠杆菌细胞中得到,C错误;干扰素属于蛋白质,由基因控制合成,不能自我复制合成,D错误。
2.(2020·海口高二检测)下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是( )A.基因工程完全不同于蛋白质工程B.基因工程是分子水平操作,蛋白质工程是细胞水平操作C.基因工程需对基因进行分子水平操作,蛋白质工程不对基因进行操作D.基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质【解析】选D。
蛋白质工程是基因工程的延伸,需要进行基因修饰或基因合成,A项、C项错误;二者都是在分子水平上进行的操作,B项错误;基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以是自然界中不存在的蛋白质,D项正确。
3.中华鲟是地球上最古老的脊椎动物,被称为“活化石”。
研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质,使其更加适应现在的水域环境。
下列说法错误的是 ( )A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构B.改造蛋白质是通过改造基因而实现的C.中华鲟的相关蛋白质被改造的过程同样遵循中心法则D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质【解析】选D。
蛋白质工程可以通过改造基因来定向改变蛋白质分子的结构,A、B正确; 蛋白质工程的原理是中心法则的逆推,因此中华鲟的相关蛋白质被改造的过程同样遵循中心法则,C正确; 蛋白质工程改造的是基因,可以遗传给子代,因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质,D错误。
1.4 蛋白质工程的崛起一、选择题1．下列说法错误的是( )A．科学家通过对胰岛素的改造已经使其成为速效型药品B．我们可以将蛋白质工程应用于微电子方面C．用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点D．蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质种类太少，原料不足解析：选D 蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，这种结构十分复杂，而目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还不够。
2．下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是( )A．基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质B．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C．基因工程遵循中心法则，蛋白质工程完全不遵循中心法则D．基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的解析：选C 蛋白质工程的基本途径是根据中心法则反推出来的。
3．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括( )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．①②B．①②③C．②③④D．①②④解析：选B 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。
4．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。
现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物消化不良，最佳方案是( )A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶C．重新设计与创造一种蛋白酶D．减少此酶在片剂中的含量解析：选A 要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。
1.4 蛋白质工程的崛起一、选择题1.下列关于蛋白质工程的说法，错误的是（）A.蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构C.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D.蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程2.蛋白质工程的基本流程正确的是（）①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A.①→②→③→④B.④→②→①→③C.③→①→④→②D.③→④→①→②3.关于蛋白质工程的说法，正确的是（）A.蛋白质工程的核心问题是对蛋白质分子进行直接改造B.蛋白质工程是与基因工程并列的两大生物工程技术C.蛋白质工程中不涉及基因结构问题D.蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多4.下列关于由我国牵头的“人类肝脏蛋白组计划”的叙述中，不正确的是（）A.揭示并确认肝脏合成的蛋白质B.为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发提供科学基础C.用蛋白质工程实现肝脏合成人类需要的蛋白质D.是对蛋白质工程的有力推动和理论支持5.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，其结果产生的蛋白质是（）A.氨基酸种类增多B.氨基酸种类减少C.仍为天然存在蛋白质D.可合成天然不存在蛋白质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.生产具有体积小、耗电少、效率高的电子元件D.将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素参考答案一、选择题1.B2.C3.D4.C5.D6.D答案解析一、选择题1.蛋白质工程首先是对基因进行改造，因此是对基因的操作。
2.蛋白质工程的流程是逆基因表达的顺序进行的，首先预期蛋白质功能，然后再分析出蛋白质的分子结构从而得出氨基酸的序列，再推出基因中脱氧核苷酸序列，最后进行人工DNA合成。
3.用排除法可以选出正确的答案。
1.4 蛋白质工程的崛起理一理蛋白质工程 ⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 目标：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操作对象：蛋白质分子(设计改造)和基因 (直接操作对象)操作过程：预期的蛋白质功能―→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)判一判1.添加在洗衣粉中的某种酶在低温下活性较低，影响了洗衣粉的洗衣效果。
若让你用生物工程的方法改变此酶的特性，首先考虑的是基因工程。
(×)2．蛋白质工程在实施中遇到的最大难题是对大多数蛋白质的高级结构不清楚。
(√)3．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。
(×)4．蛋白质工程在设计蛋白质结构时依据的是现有基因的脱氧核苷酸序列。
(×)5．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。
(√)6．蛋白质工程是通过基因的修饰和合成来实现对蛋白质的改造。
(√)悟一悟1.蛋白质工程通过对基因的操作实现对天然蛋白质进行改造的原因(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。
如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质还是无法遗传。
(2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
2．“三看法”判断基因工程和蛋白质工程(1)一看对基因的操作方法：如果仅将基因用限制酶从DNA片段中切割下来，没有经过对编码蛋白序列进行修饰、加工，或仅对其调控序列进行加工，则属于基因工程；如果将目的基因经过了一些实质性的改造，如对编码蛋白序列进行了碱基替换或增添或缺失某几个碱基，则属于蛋白质工程。
(2)二看目的基因的合成方式：基因工程和蛋白质工程中都可以通过反转录合成目的基因，或根据蛋白质的氨基酸序列先合成mRNA，再合成基因。
如果合成时mRNA或氨基酸序列没有经过改造，则为基因工程技术；如果mRNA或氨基酸序列经过了改造，或mRNA、氨基酸序列是根据蛋白质预期的功能人工设计的，则为蛋白质工程技术。
1.4 蛋白质工程的崛起学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题（本大题共20小题，共50.0分）1.下列是生产某种特定蛋白质的工程技术模式图，相关说法不正确的是()A. 核酸片段a是DNA，④过程是利用PCR扩增B. ⑥过程常用显微注射技术，DNA浓度保持在1～3ug/mlC. ⑦过程需要激素、维生素、氨基酸和核苷酸等D. 实施⑧前对胚胎进行分割得到同卵双胎的可能性大2.基因工程与蛋白质工程的区别是（）A. 基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作B. 基因工程合成的是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的一般不是天然存在的蛋白质C. 基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平）D. 基因工程完全不同于蛋白质工程3.下列有关蛋白质工程的叙述，正确的是（）A. 蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质分子B. 蛋白质工程不能生产自然界不存在的蛋白质C. 蛋白质工程最终是通过基因修饰或基因合成来实现的D. 蛋白质工程应先设计蛋白质的结构后再预期其功能4.蛋白质工程技术发展迅速，蛋白质工程（）。
A. 能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要B. 与基因工程密不可分，必须从细胞中获取目的基因C. 操作程序的基本思路与基因工程相同，需要运载体和受体细胞D. 在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作改变分子的结构5.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6.蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质的主要原因是( )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7.某生物制品公司用如图方法生产干扰素。
课后训练一、选择题1．蛋白质工程的基础是（）。
A．基因工程B．细胞工程C．发酵工程D．酶工程2．当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（）。
A．都与天然产物完全相同B．都与天然产物不相同C．基因工程药物与天然产物相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同D．基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同3．蛋白质工程的基本途径是（）。
A．中心法则的简单逆转B．确定目的基因的碱基序列后，通过人工合成的方法或从基因库中获取，再通过改造目的基因合成出自然界不存在的蛋白质C．只是依据中心法则逆推，其过程不需要中心法则D．只是对蛋白质分子结构进行分子设计和改造4．下列对物质的改造不属于蛋白质工程范畴的是（）。
A．胰岛素改造B．抗体改造C．酶的改造D．性激素改造5．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，其结果产生的蛋白质是（）。
A．氨基酸种类增多B．氨基酸种类减少C．仍为天然存在的蛋白质D．可合成天然不存在的蛋白质6．下列不属于蛋白质工程的研究内容的是（）。
A．分析蛋白质分子的精细结构B．对蛋白质进行有目的的改造C．分析氨基酸的化学成分D．按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质7．下列说法不正确的是（）。
A．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．蛋白质工程的起点是蛋白质的结构和功能，终点是得到改造的蛋白质C．蛋白质工程目前成功的例子已经很多D．蛋白质工程能制造出自然界中不存在的全新蛋白质8．科学家为提高玉米中赖氨酸含量，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位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍，下列对蛋白质的改造，操作正确的是（）。
A．直接改造蛋白质分子B．直接改造相应的mRNAC．对相应的基因进行操作D．重新合成新的基因9．葡萄糖异构酶（GI）在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，科学家对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸（Pro138）替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果最适反应温度提高10～12 ℃。
2019-2020年高中生物 1.4《蛋白质工程的崛起》同步练习新人教版选修3【同步训练与拓展】1.科学家为提高玉米中赖氨酸含量，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104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高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mRNAC.对相应的基因进行操作D.重新合成新的基因2.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，其结果产生的蛋白质是 ( )A.氨基酸种类增多B.氨基酸种类减少C.仍为天然存在蛋白质D.可合成天然不存在的蛋白质3.下列各项与蛋白结构多样性无关的是 ( )A.氨基酸数目、种类、排列顺序B.构成蛋白质的多肽链的数目C.构成蛋白质的肽链的空间结构D.氨基酸至少含一个氨基和一个羧基4.天然蛋白质合成遵循的法则是 ( )A.转录B.翻译C.中心法则D.复制5.蛋白质工程的基本流程正确的是 ( )①推理蛋白质分子结构；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；⑤推导出氨基酸序列A.①→②→③→④→⑤B.④→⑤→②→①→③C.③→①→⑤→④→②D.③→④→⑤→①→②6.科学家将β-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，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7.蛋白质工程的实质是 ( )A.改造蛋白质B.改造mRNAC.改造基因D.改变氨基酸8.蛋白质工程的基础是 ( )A.基因工程B.细胞工程C.发酵工程D.酶工程9.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.自然界中不存在的蛋白质D.肌肉蛋白10.关于蛋白质工程的说法错误的是 ( )A.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B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构C.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D.蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程11.玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需改变什么结构就能提高产量 ( )A.天冬氨酸激酶B.二氢吡啶二羧酸合成酶C.肽酶D.A、B都是12.基因工程的实质是 ( )A.同种生物之间转移基因B.不同种生物之间转移基因C.改变蛋白质结构D.不同种生物转移蛋白质13.干扰素经改造可以长期储存，从蛋白质水平上应改变的是 ( )A.胱氨酸B.精氨酸C.谷氨酸D.半胱氨酸14.当前医学上，第二代生物技术药物正逐渐取代第一代多肽蛋白质类替代治疗剂。
课时分层作业(四)(建议用时：35分钟)[基础达标练]1．下列哪项不是蛋白质工程的研究内容( )A．分析蛋白质分子的精细结构B．对蛋白质进行有目的的改造C．分析氨基酸的化学组成D．按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质C[本题考查蛋白质工程的原理。
蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系，按照人的意愿改造蛋白质分子，形成自然界不存在的蛋白质分子。
为了改造某种蛋白质分子，必须对其精细结构进行分析，但不包括对组成蛋白质的氨基酸的化学组成的分析。
]2．以下蛋白质工程中目前已成功的是( )A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品B．蛋白质工程应用于微电子方面C．用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米D．生产生物体外耐保存的干扰素A[蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，A项所述已经成功。
] 3．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C[蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子的结构，来改造基因，进而控制合成新的蛋白质或改变自然界中的蛋白质，而在大肠杆菌中生产人胰岛素利用基因工程技术便可达到。
]4．下列操作中采用的技术或方法依次是 ( )a．美国科学家将生长激素基因注入小白鼠的受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”b．对胰岛素的改造c．荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内，牛产出含高铁蛋白的牛奶d．遨游过太空的青椒种子培育的“太空椒”比正常青椒大一倍①基因工程②蛋白质工程③诱变育种④杂交育种A．②③②④B．①①②③C．①②①③ D．①②①④C[a、c均是将目的基因导入受体细胞中使其表达，均属于基因工程；b对胰岛素的改造是通过对控制胰岛素合成的基因进行改造，从而生产出新的胰岛素，属于蛋白质工程；d青椒种子在太空的微重力、空间辐射等条件下发生基因突变，产生“太空椒”，属于诱变育种。
1.4 蛋白质工程的崛起课时过关·能力提升一、基础巩固1.下列关于蛋白质工程的说法,正确的是( )A.蛋白质工程以基因工程为基础B.蛋白质工程就是酶工程的延伸C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D.蛋白质工程只能生产天然的蛋白质,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。
蛋白质工程是以基因工程为基础的,所以又称为第二代基因工程。
蛋白质工程不仅能对现有蛋白质进行改造,而且可以制造新的蛋白质。
2.下列不属于蛋白质工程的研究内容的是( )A.分析蛋白质分子的精细结构B.对蛋白质进行有目的的改造C.分析氨基酸的化学成分D.按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质,按照人的意愿改造蛋白质分子,形成自然界不存在的蛋白质分子。
为了改造某种蛋白质分子,必须对其精细结构进行分析,但不包括对组成蛋白质的氨基酸的化学成分的分析。
3.蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是( )A.氨基酸结构B.蛋白质空间结构C.肽链结构D.基因结构,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,以满足人类生产和生活的需求。
其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,但因为基因决定蛋白质,因此对蛋白质的结构进行设计改造,归根到底,还需对相应的基因进行操作,按要求进行修饰加工改造,使之能控制合成人类需要的蛋白质。
4.科学家将干扰素基因进行定点突变,导入大肠杆菌使之表达,使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸,结果大大提高了干扰素的储存稳定性。
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,将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体内,使其高效表达,从中提取所需的蛋白质,或表现某种性状,蛋白质产品仍然为天然存在的蛋白质;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造,所得到的已不是天然的蛋白质。
题目的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因,其合成的干扰素也不是天然干扰素,而是经过改造的具有人类所需优点的蛋白质,因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。
5.蛋白质工程在实施中遇到的最大难题是( )A.生产的蛋白质无法应用B.发展前景太窄C.对大多数蛋白质的高级结构不清楚D.无法人工合成目的基因6.当前医学上,蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂。
基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是( )A.都与天然产物完全相同B.都与天然产物不相同C.基因工程药物与天然产物相同,蛋白质工程药物与天然产物不相同D.基因工程药物与天然产物不相同,蛋白质工程药物与天然产物完全相同7.增加玉米细胞中赖氨酸含量最有效的途径是( )A.将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞B.切除玉米细胞中天冬氨酸激酶基因和二氢吡啶二羧酸合成酶基因C.修饰天冬氨酸激酶基因和二氢吡啶二羧酸合成酶基因的个别碱基D.将根瘤菌的固氮基因导入玉米细胞,原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶,其活性受细胞内赖氨酸浓度的影响较大,当赖氨酸浓度达到一定量时,就会抑制这两种酶的活性。
如果我们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,就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。
通过改变有关基因的个别碱基,从而改变基因控制合成的蛋白质(酶)的结构来达到目的,属于蛋白质工程。
8.下列对物质的改造不属于蛋白质工程范畴的是( )A.胰岛素的改造B.抗体的改造C.酶的改造D.性激素的改造,不是蛋白质。
9.蛋白质工程又称第二代基因工程。
下图为蛋白质工程流程图,图中A、B在遗传学上依次表示( )A.转录和翻译B.翻译和转录C.复制和转录D.传递和表达10.下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。
据图回答下列问题。
(1)获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板,在酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在的作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的序列,再通过化学方法合成所需基因。
(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的物质有、、4种脱氧核糖核苷酸和耐热性的DNA聚合酶等,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为。
(4)在基因工程中,常用 其目的是。
以A的mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后以该单链DNA为模板,在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA;根据目标蛋白质的氨基酸序列可推测出相应的mRNA序列,然后根据碱基互补配对原则推测出其DNA的脱氧核苷酸序列,再通过化学方法利用DNA合成仪合成所需基因。
(2)利用PCR技术扩增目的基因时,需要提供目的基因作为模板,添加引物来引导子链的形成,添加4种脱氧核糖核苷酸(即dCTP、dATP、dGTP、dTTP)作为原料,需要耐热性的DNA聚合酶来催化子链的形成;扩增过程可在PCR扩增仪中完成。
(3)目的基因A和载体B拼接形成的C通常称为重组DNA。
(4)基因工程中,常用Ca2+ 细菌细胞,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组DNA分子,提高受体细胞的转化率。
逆转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸(2)引物模板DNA(3)重组DNA(其他合 答案也可)(4)提高受体细胞的转化率(其他合 答案也可)二、能力提升1.科研人员利用相关技术改变了胰岛素β链的第9位氨基酸,从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式,下列相关叙述错误的是( )A.胰岛素的本质是蛋白质,不宜口服使用B.可通过测定DNA的序列确定突变是否成功C.该过程的操作对象是胰岛素分子D.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程,而不是胰岛素分子。
2.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。
下图是利用蛋白质工程设计保存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蛋白质的预期功能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3.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似,只是对热稳定性较差,进入人体后容易失效。
现要将此酶开发成一种片剂,临床治疗食物的消化不良,最佳方案是( )A.通过改变基因的结构对此酶中的少数氨基酸进行替换,以改善其功能B.将此酶与人蛋白酶进行拼接,形成新的蛋白酶C.重新设计与创造一种全新的蛋白酶D.减少此酶在片剂中的含量,就要改变蛋白质的结构,此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。
4.下列有关蛋白质工程的说法,正确的是( )A.蛋白质工程无须构建基因表达载体B.对蛋白质进行改造是通过直接改造相应的RNA实现的C.蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶D.蛋白质工程只是中心法则的简单逆转: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)。
这是蛋白质工程特有的途径,接下来按照基因工程的一般步骤进行。
因此,基因工程技术利用的工具(限制酶、DNA连接酶、载体)以及操作流程也适用于蛋白质工程技术中,A项错误,C项正确;对蛋白质进行改造是通过改造相应的DNA实现的,B项错误。
5.葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛,为提高其热稳定性,科学家对GI基因进行体外定点诱变,以脯氨酸(Pro138)替代Gly138,含突变基因的重组质粒在大肠杆菌中表达,产生新的GI,其最适反应温度提高10~12 ℃。
这属于( )A.基因工程B.蛋白质工程C.发酵工程D.酶工程制剂,而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构,然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。
因此,应选B。
6.下列关于蛋白质工程和基因工程的比较,错误的是( )A.基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质B.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C.当得到可以在-70 ℃条件下保存半年的干扰素后,在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下,干扰素可以大量自我合成D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的,而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质;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,这样产生的改变才能遗传下去;蛋白质不能自我合成;由于基因工程和蛋白质工程都是对基因进行操作,因此,基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的。
★7.胰岛素可以用于治疗糖尿病,但是胰岛素被注射入人体后,会堆积在皮下,要经过较长时间才能进入血液,而进入血液的胰岛素又容易被分解,治疗效果受到影响。
下图是用蛋白质工程设计的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)图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?(3)新的胰岛素基因与载体(质粒)结合过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
已知限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—。
请画出质粒被限制性核酸内切酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端:。
DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求?。
(4)若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞中,最常用的方法是。
(5)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素,需用到的生物工程有、发酵工程等。
蛋白质(即新的胰岛素)的预期功能(2)根据新的胰岛素中氨基酸的序列,推测出相对应的脱氧核苷酸序列,然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因。
(3)—G—CCTAG、GATCC—G—否(4)农杆菌转化法(5)蛋白质工程8.黄曲霉毒素B1(AFB1)存在于被黄曲霉菌污染的饲料中,它可以通过食物链进入动物体内并蓄积,引起癌变。
某些微生物能表达AFB1解毒酶,将该酶添加在饲料中可以降解AFB1,消除其毒性。
请回答下列问题。
(1)下图为采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图。
据图回答问题。
含AFB1解毒酶基因的菌株总RNA cDNA AFB1解毒酶基因酵母工程菌AFB1解毒酶①在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株,经测定,甲菌液细胞密度小,细胞含解毒酶;乙菌液细胞密度大,细胞不含解毒酶。
过程Ⅰ应选择菌液的细胞提取总RNA, 由是。
②过程Ⅱ中,与引物结合的模板是。
