2019年春高中生物专题1基因工程1.4蛋白质工程的崛起课堂演练(含解析)新人教版选修3

1.4　蛋白质工程的崛起基础知识巩固1.下列关于蛋白质工程的叙述,不正确的是( )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B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的D.蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰,合成速效型胰岛素制剂2.下图表示蛋白质工程的操作流程,下列叙述不正确的是( )A.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.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C.图中a、b过程分别表示转录、翻译D.通过蛋白质工程可制造出一种新的蛋白质,如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等,这对于合成或改造基因至关重要;蛋白质工程的进行离不开基因工程,因为对蛋白质的改造要通过对基因的改造来完成;图中a、b过程分别表示转录、翻译;通过蛋白质工程可对现有蛋白质进行改造,也可制造出一种新的蛋白质。

3.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶结构和功能很相似,只是热稳定性较差,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.减少此酶在片剂中的含量B.将此酶与人蛋白酶拼接,形成新的蛋白酶C.重新设计与创造一种全新的蛋白酶D.替换此酶中的少数氨基酸,改善其功能,且剩余的酶仍然容易失效,A项错误;蛋白质之间不能进行简单的拼接,B项错误;只需将此酶进行改造后满足需求即可,不需重新设计与创造一种全新的蛋白酶,C项错误;要提高该酶的热稳定性,可以采用蛋白质工程技术替换此酶中的少数氨基酸,以改善其功能,D 项正确。

4.人们发现蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细,但强度却更大,于是有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其基因结构,以指导对蚕丝蛋白基因的改造,从而让蚕吐出的丝也能像蛛丝一样坚韧,此过程应用的生物技术的名称和依据的原理分别是( )A.基因突变和DNA→RNA→蛋白质B.基因工程和RNA→RNA→蛋白质C.基因工程和DNA→RNA→蛋白质D.蛋白质工程和蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质,从而实现对蚕丝蛋白的改造的过程属于蛋白质工程,其依据的原理是蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质。

1.4 蛋白质工程的崛起目标导航 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.结合教材图1－29，简述蛋白质工程的基本原理及蛋白质工程的发展和前景。

一、蛋白质工程及其原理(阅读P26－27)1．蛋白质工程的崛起(1)基因工程的优势与不足①优势：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。

这是基因工程的实质。

②不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质。

(2)天然蛋白质的特点天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

(3)蛋白质工程的提出1983年，美国某基因公司的一名科学家提出了“蛋白质工程”这一名词，随即被广泛地接受和采用。

2．蛋白质工程的原理概念基础蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系手段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目的获得满足人类生产和生活需求的蛋白质原理由预期的蛋白质功能找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)281．科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。

2．生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面，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。

判断正误：(1)基因工程能生产自然界中不存在的蛋白质。

( )(2)蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进行改造或生产新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。

( )(3)蛋白质工程直接操作的对象是蛋白质。

( )(4)蛋白质工程的基本途径是：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→找到相应的脱氧核苷酸序列。

( )(5)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。

( )(6)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。

( )答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√一、蛋白质工程及其原理1．蛋白质工程的崛起(1)基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。

蛋白质工程的崛起[基础对点]知识点蛋白质工程的崛起1.下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是( )A．蛋白质工程的实质是改造基因B．利用蛋白质工程设计蛋白质结构的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列C．蛋白质工程的基础是基因工程D．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则答案 B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，然后根据设计的蛋白质结构，最终得到特定的脱氧核苷酸序列，B错误。

2．科学家将β－干扰素基因进行定点诱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－干扰素的抗病毒活性，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．细胞工程答案 B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，使其高效表达，从中提取所需的基因控制合成的蛋白质，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。

题目中的操作中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β－干扰素，而是经过改造的，是人类所需的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程，B正确。

3．下列有关蛋白质工程的叙述，不正确的是( )A．蛋白质工程需要用到限制酶和DNA连接酶B．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C．T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程应用的体现D．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答案 B解析蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，故蛋白质工程需要用到限制酶和DNA连接酶，A正确；通过蛋白质工程，可产生自然界没有的蛋白质，B错误；T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性属于对现有蛋白质进行改造，是蛋白质工程应用的体现，C正确；蛋白质工程能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，D正确。

专题1 基因工程 1.4 蛋白质工程的崛起教学准备1. 教学目标知识目标举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

能力目标简述蛋白质工程的基本原理及基本途径。

情感态度与价值观尝试运用逆向思维分析和解决问题。

2. 教学重点/难点教学重点⑴为什么要开展蛋白质工程的研究?⑵蛋白质工程的原理。

教学难点蛋白质工程的原理。

3. 教学用具4. 标签教学过程教学过程师:根据前面所学内容,试概括说出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。

生:基因工程可以生产人类需要的药物,如胰岛素、干扰素等,我们吃的,使某些食品如番茄、土豆等农业中的抗虫棉、抗病毒烟草等,上述产品有些是常规方法难以生产或者生产成本过高。

师:基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物体内,使后者产生它本身不能产生的蛋白质,进而表现出新的性状。

但基因工程,人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。

即基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。

一个新问题出现了,生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的,它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。

我们该怎么办?生:对现有蛋白质进行定向改造,以满足人类的生产和生活需要。

师:大家都知道“人类基因组计划”,那么你们知道国际人类蛋白质组计划吗?它与蛋白质工程有什么关系?师:人类蛋白质组计划是继人类基因组计划后,生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。

2001年国际人类蛋白质组组织宣告成立。

2003年该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动:一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”;另一项是以美国科学家牵头执行的“人类蛋白质组计划”,由此拉开了蛋白质组计划的帷幕。

师:通过上面的学习我们已经大概了解了蛋白质工程崛起的理由。

生:基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些蛋白质却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

师:归纳的很好!我们刚才提到的干扰素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,那么在—70度的条件下可以保存半年。

蛋白质工程的崛起一、蛋白质工程崛起的缘由1．基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。

2．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。

3．天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

二、蛋白质工程的基本原理1．概念(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。

(2)手段：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。

(3)目的：获得满足人类的生产和生活需求的蛋白质。

2．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)。

三、蛋白质工程的进展和前景1．进展：科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。

2．前景：生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面，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。

3．面临的困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的高级结构了解不够。

1.基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。

2．蛋白质工程并不是直接改造蛋白质分子的结构，而是通过基因操作来实现对天然蛋白质的改造。

3．蛋白质工程的基本途径是：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。

4．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。

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。

1．合成天然不存在的蛋白质应首先设计( )A．基因结构B．RNA结构C．氨基酸序列 D．蛋白质结构解析：选D 合成天然不存在的蛋白质属于蛋白质工程。

实施蛋白质工程的前提是了解蛋白质的结构与功能的关系，首先要从设计蛋白质的结构入手，然后再根据基因工程的方法通过基因修饰或基因合成，合成相应的蛋白质，从而实现对蛋白质的改造。

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。

专题1 基因工程1.4 蛋白质工程的崛起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→④B.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。

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。

第四节蛋白质工程的崛起一、选择题1．蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局，使它产生了一个由坚硬的结晶区和非结晶区构成的混合区域。

有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其相应的基因结构，以指导对蚕丝蛋白的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝。

此过程运用的技术及流程分别是( D )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：根据题干信息“通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其相应的基因结构，以指导对蚕丝蛋白的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝”可知，该工程运用的技术是蛋白质工程，操作的流程是蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质。

D正确。

2．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，而不是直接改造蛋白质的原因是( B )A．缺乏改造蛋白质所必须的工具酶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3．(2020·江苏省高三二模)用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA 片段(限制酶在对应切点一定能切开)，酶切位点及酶切产物分离结果如图。

下列叙述错误的是( D )A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B．图1中酶催化反应的化学键是磷酸二酯键C．图2中②可能是用XhoⅠ处理得到的酶切产物D．用XhoⅠ和SalⅠ同时处理该DNA电泳后得到7种产物解析：由图2看出，图1中两种限制酶识别并切割不同的核苷酸序列，A正确；图1中酶用来切割DNA，DNA单链是脱氧核苷酸通过磷酸二酯键相连，因此酶催化反应的化学键是磷酸二酯键， B正确；分析图1，限制酶XhoⅠ有2处切割位点，切割后产生3个DNA片段，泳道②中是用XhoⅠ处理得到的酶切产物，C正确；从图1可知，用XhoⅠ和SalⅠ同时处理该DNA 电泳后得到6种产物，D错误。

蛋白质工程的崛起1．举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.理解蛋白质工程的原理。

(重、难点)3．了解蛋白质工程的应用。

一、蛋白质工程崛起的缘由(阅读教材P26)1．基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。

2．蛋白质工程的崛起(1)理论和技术条件：分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。

(2)缘由①基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。

②天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

(3)实例①延长干扰素保存时间：改造干扰素（半胱氨酸）――→干扰素（丝氨酸）体外很难保存体外可以保存半年②提高玉米赖氨酸含量：改造天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）――→（异亮氨酸）改造二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）――→（异亮氨酸）(改造后玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍)二、蛋白质工程的基本原理(阅读教材P26～P27)1 .蛋白质工程的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。

2 .对概念的理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。

(3)目的：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。

13 .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→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。

三、蛋白质工程的进展和前景(阅读教材P28)1．前景诱人：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。

2．难度很大：主要是因为目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。

判一判(1)蛋白质工程制造的是天然蛋白质。

(×)(2)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。

(×)(3)(2018·徐州高二检测)由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，空间结构千差万别，蛋白质工程操作难度很大。