高中生物选修3
1.4 蛋白质工程的崛起
一、选择题(每小题2分，共20分) 1．下列说法不正确的是( ) ．
A．天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的 B．天然蛋白质都能符合人类生产和生活的需要 C．天然干扰素在体外保存相当困难 D．许多工业用酶是由天然酶改造而来的
2．下列关于蛋白质工程的设计思路中，说法不正确的是( ) ．A．从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构 B．从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序
C．从氨基酸的排列顺序推测基因中脱氧核苷酸的排列顺序 D．蛋白质工程完全不遵循中心法则
3．科学家将β-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌中表达，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 C．基因突变
B．蛋白质工程 D．组织培养
4．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 5．下列关于蛋白质工程的叙述中，不正确的是( ) ．
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，定向改变分子的结构 C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程的操作起点是从预期蛋白质功能出发，设计出相应的基因，并借助基因工程实现的
6．科学家为提高玉米中赖氨酸含量，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．直接通过分子水平改造蛋白质
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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
7．猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显，原因是猪的胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪的胰岛素用于临床治疗人的糖尿病，用蛋白质工程对蛋白质分子进行设计的最佳方案是( )
A．对猪的胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
B．将猪的胰岛素和人的胰岛素进行拼接，组成新的胰岛素 C．将猪和人的胰岛素混合在一起治疗人的糖尿病 D．根据人的胰岛素设计制造一种新的胰岛素
8．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．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
9．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
10．蛋白质工程中最早成功实现的是( ) A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品 B．蛋白质工程应用于微电子方面 C．体外耐保存的干扰素
D．用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米 二、非选择题(共30分)
11．(14分)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 ℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。
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(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：
设计推测合成
――→ ――→ ――→
(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产________的蛋白质，不一定符合__________________需要。而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________或________，对现有蛋白质进行________或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。
(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的________结构。 (4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？其原因是什么？
12．(16分)绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发生的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。下图为我国首例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图，
据图回答：
(1)图中通过过程①、②形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质粒。限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的1个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成黏性末端的过程。
________________________________________________________________________。 ②在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？__________，理由是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。 (2)过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多也最有效的方法是________。 (3)如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上，GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因，其作用是________。获得的转基因克隆猪，可以解决的
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医学难题是_____________________________________________________________。
(4)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：__________________(用序号表示)。
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 ②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计 ③蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成) ④表达出蓝色荧光蛋白
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——★ 参 考 答 案 ★——
1．选B 天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，但不一定完全符合人类生产和生活的需要。
2．选D 蛋白质工程的基本途径是根据中心法则反推出来的。
3．选B 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、具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。
4．选C 蛋白质工程就是指根据蛋白质的精细结构和功能之间的关系，按照人的意愿改造蛋白质分子，形成自然界中不存在的蛋白质分子，对蛋白质的改造包括氨基酸的种类、数量和排列顺序，但不包括氨基酸的化学组成。
5．选B 蛋白质工程实际操作还是对基因进行操作，而不是对蛋白质进行操作。 6．选C 蛋白质工程的直接操作对象是基因。
7．选D 要使猪的胰岛素临床用于治疗人的糖尿病，需要对猪的胰岛素进行蛋白质改造，制造一种新的胰岛素。蛋白质工程实质是对基因的改造。
8．选C 利用蛋白质工程生产蛋白质产品应通过改造相应基因后，再经基因表达大量产生。
9．选A 蛋白质的结构包括一级结构和空间结构，一级结构是指组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序，蛋白质的功能是由一级结构和空间结构共同决定的，特别是空间结构与蛋白质的功能关系更密切。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。
10．选A 1981年，用基因工程菌生产出胰岛素产品，随后进入商品化生产，结束了完全依赖动物脏器生产胰岛素的历史。
11．[解析]蛋白质工程的操作流程是：预期蛋白质的功能→预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→确定相对应的脱氧核苷酸序列。基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程却可以生产自然界不存在的蛋白质。蛋白质工程直接操作的对象是基因。
[答案](1)预期蛋白质的功能 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 相对应的脱氧核苷酸序列(基因)
(2)自然界已存在 人类生产和生活 基因修饰 基因合成 改造 (3)空间(或高级) (4)应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去；如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传。其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多
12．[解析](1)中①问相对比较简单，书写要关注DNA序列与限制酶识别序列的区别，
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高中生物选修3优质课时作业10：1.4 蛋白质工程的崛起
