2020高中生物专题1基因工程1.4蛋白质工程的崛起课时精练（含解析）新人教版选修3

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。

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，临床治疗消化不良，最佳方案是将此酶中的少数氨基酸替换，而不是直接改造这种酶，原因是( )

A．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大 B．改造基因易于操作且改造后能够遗传

C．蛋白质高级结构十分复杂 D．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶 答案 B

解析 要获得大量所需的蛋白质，最好是让细胞(或生物体)能不断地合成产生该种所需蛋白质。基因控制蛋白质的合成，并能稳定遗传，所以要通过改造基因并让其随细胞(或生物体)遗传，B正确。

5．在设计合成自然界中不存在的蛋白质时，首先应该设计( ) A．基因结构 C．氨基酸序列 答案 D

解析 合成自然界不存在的蛋白质属于蛋白质工程，应根据蛋白质功能，从设计蛋白质结构入手，依次推测相

应的氨基酸和核酸序列，然后通过基因修饰或基因合成，合成出相应的蛋白质，D正确。 6．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地改造 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 答案 C

解析 蛋白质工程就是指根据蛋白质分子的结构规律及其与生物功能之间的关系，按照人的意愿改造蛋白质分子，合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进行分析，C符合题意。

7．蛋白质工程的研究，将对生命科学产生重大影响。下列关于蛋白质工程的叙述，不正确的是( )

A．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 B．基因工程是蛋白质工程的关键技术 C．蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造

D．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 C

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，是在基因水平上改造蛋白质，C错误。

8．蛋白质工程在实施中遇到的最大的难题是( ) 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 答案 C

解析 多数蛋白质具有复杂的高级结构，即空间结构，而很多蛋白质的空间结构是人们目前还不清楚的，所以蛋白质工程仍需要经历艰辛的探索，C正确。

B．mRNA结构 D．蛋白质结构

9．下列关于蛋白质工程的说法不正确的是( )

A．蛋白质工程能将人抗体的某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体的免疫原性

B．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性等加以改变 C．理论上通过对关键氨基酸的置换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法 D．蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要 答案 C

解析 蛋白质工程能产生自然界没有的人—鼠抗体，减少过敏等异常免疫反应的发生，A正确；蛋白质工程能

通过改造基因对现有蛋白质进行改造，如改变酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性等，B正确；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，C错误；人类生产和生活中的需求，以及理论研究的需要，造成了蛋白质工程的崛起，D正确。

10．在当前医学上，第二代生物技术药物正逐渐取代第一代多肽蛋白质类药物作为治疗剂，则第一代药物与第二代重组药物分别是( )

A．都与天然产物完全相同 B．都与天然产物不相同

C．第一代药物与天然产物相同，第二代药物与天然产物不同 D．第一代药物与天然产物不同，第二代药物与天然产物相同 答案 C

解析 第一代药物是基因工程的产物，与天然产物相同；第二代药物是通过蛋白质工程生产的，蛋白质工程是延伸出来的第二代基因工程，它通过对天然蛋白质的基因进行改造来实现对其编码的蛋白质的改造，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的具有人类所需优点的与天然产物不同的蛋白质，C正确。

[能力提升]

11．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( )

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序列 ③蓝色荧光蛋白基因的合成 ④表达出蓝色荧光蛋白

A．①②③④ B．②①③④ C．②③①④ D．④②①③ 答案 B

解析 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(基因)→表达出相应的蛋白质，故正确顺序应该是②①③④。

12．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 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)操作

D．蛋白质工程完全不同于基因工程 答案 B

解析 基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程也是通过对基因进行分子水平操作，实现对现有蛋白质进行改造或合成新的蛋白质，A错误；基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状，但只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质，B正确；基因工程和蛋白质工程都是分子水平操作，C错误；基因工程是蛋白质工程的基础，故蛋白质工程又被称为第二代基因工程，D错误。

13．下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：

(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是__________，代表中心法则内容的是________。(填图中序号)

(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容： ①__________，②__________，③__________， ④__________，⑤__________。

(3)蛋白质工程的目的是________________________________________， 通过____________________实现。

(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是________的。 答案 (1)④⑤ ①②

(2)转录 翻译 折叠 分子设计 DNA合成

(3)获得满足人类生产和生活需求的蛋白质 基因修饰或基因合成 (4)相反

解析 (1)图中④⑤过程代表蛋白质工程操作思路；①②过程代表中心法则。

(2)图中①为转录过程，②为翻译过程，③表示折叠，④为分子设计，⑤表示DNA合成。 (3)蛋白质工程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。可见，蛋白质工程的目的是获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，通过基因修饰或基因合成实现。

(4)蛋白质工程是根据具有相应功能的蛋白质结构推测氨基酸序列，进而推测出脱氧核苷酸序列，因此中心法则与蛋白质工程的基本途径相反。

14．镰刀型细胞贫血症是人类的一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β－肽链第6

位的谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：

(1)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白，达到治疗目的。此操作________(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作__________________________________________________。

(2)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质的结构和____________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因。

(3)所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：__________________________________________________________________。

答案 (1)不属于 没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰) (2)推测氨基酸序列 (3)DNA和RNA(或遗传物质)

DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)

解析 (1)该过程属于基因治疗，不属于蛋白质工程，原因是没有对现有的蛋白质进行改造。

(2)蛋白质工程基本途径为从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质的结构和推测其氨基酸序列，确定相对应的脱氧核苷酸序列，获得基因。

(3)中心法则内容包括DNA和RNA的复制，以及转录、逆转录、翻译。

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。下图表示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)通过人工合成DNA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？

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

答案 (1)新胰岛素的预期功能 (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合成仪来合成出新的胰岛素基因。

解析 (1)蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是新胰岛素的预期功能，即速效胰岛素。

(2)合成的目的基因应与载体形成重组DNA分子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，根据新的胰岛素中氨基酸序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，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)基本思路：根据其氨基酸序列推测出其基因的核苷酸序列，然后人工合成其基因。