1.4蛋白质工程的崛起
课时演练·促提升 1.下列选项中正确的是( )
A.蛋白质工程生产的蛋白质氨基酸的排列顺序不可能改变 B.蛋白质工程生产的蛋白质氨基酸之间的连接方式发生改变 C.蛋白质工程生产的蛋白质仍为天然存在的蛋白质 D.蛋白质工程可合成天然不存在的蛋白质
解析:蛋白质工程可根据蛋白质结构与生物活性及功能的关系,利用基因工程手段,按人类需要定向改造天然存在的蛋白质,从而形成与自然界存在的蛋白质不同的蛋白质分子,甚至创造出自然界根本就没有的、符合人们需求的蛋白质分子。在此过程中并未改变氨基酸之间的连接方式,氨基酸序列一般改变。 答案:D
2.蛋白质工程的基本流程是( )
①蛋白质分子结构的设计 ②DNA合成或改造 ③预期蛋白质功能 ④将合成或改造的基因通过基因工程流程在特定生物体内表达 ⑤根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A.①②③④⑤ B.①③②⑤④ C.③①⑤②④ D.③①②④⑤
解析:蛋白质工程需根据预期蛋白质功能,设计相应分子结构,根据蛋白质中氨基酸序列推出相应脱氧核苷酸序列,再设计具有该序列的基因(DNA),并将其导入受体细胞表达。 答案:C
3.下列关于蛋白质工程的设计思路,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.从氨基酸的顺序推测基因的核苷酸的排列顺序 D.从氨基酸的顺序推测基因的核苷酸数目
解析:蛋白质工程需要根据蛋白质的结构和功能,推测目的基因的碱基排列顺序,而非碱基(核苷酸)数目。 答案:D
4.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( ) A.基因工程 B.蛋白质工程 C.诱变 D.细胞工程
解析:蛋白质工程可以改造酶的结构,通过改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸残基,有目的地提高酶适应低温的能力,进而提高洗衣粉在低温时的洗衣效果。 答案:B
5.科学家为提高玉米中赖氨酸含量,计划将天冬氨酸激酶的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位的天冬氨酸变成异亮氨酸,就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍,下列对玉米性状改变最可行的方法是( ) A.直接改变酶的结构,从而影响代谢过程,进而改变玉米的性状
B.直接对相应的基因改造,从而改造酶的结构,通过影响代谢进而改变玉米的性状 C.直接改造相应的mRNA,从而改造酶的结构,通过影响代谢进而改变玉米的性状 D.直接将其他生物的外源基因导入玉米体内,来改变玉米的性状 解析:对蛋白质进行改造,最终通过改造基因完成。
答案:B
6.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:性激素的化学本质是固醇,不是蛋白质。 答案:D
7.当前,蛋白质工程是发展较好、较快的分子工程。它将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代,为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。那么,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
解析:蛋白质工程直接操作的对象是基因。 答案:D
8.自然界里还没发现有什么材料能像蛛丝的强度和柔韧度那么好。蛛丝强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白中氨基酸的特殊布局,使它产生了一个由坚硬的结晶区和一个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出其基因结构,以指导对蚕丝蛋白基因的修改,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( ) 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:修改基因应通过蛋白质工程完成,技术流程可表示为:预期蛋白质功能→设计蛋白质的结构→设计mRNA→设计基因→转录出mRNA→翻译出蛋白质。 答案:D
9.蛋白质工程的基础是( ) A.基因工程 B.细胞工程 C.酶工程 D.发酵工程 答案:A
10.下列有关蛋白质工程和基因工程的说法,正确的是( ) A.蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程 B.基因工程生产的蛋白质通过转录、翻译实现,蛋白质工程则不需要 C.基因工程需要“分子运输车”载体,而蛋白质工程不需要
D.基因工程能改造生物的性状,蛋白质工程只会生产新的蛋白质,不能改变生物的性状
解析:基因工程和蛋白质工程都需要在分子水平上利用载体将相应基因导入受体细胞,并在相应受体细胞内经转录、翻译成相应蛋白质,既然都能表达出相应蛋白质,就都能影响生物的性状。 答案:A
11.(课标全国Ⅱ理综,40)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题。
(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰 基因或合成 基因。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: 。
(3)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 和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
解析:本题考查蛋白质工程和基因工程的原理及操作流程。(1)由题干信息可知,改造蛋白质的功能可通过改变蛋白质的结构实现。(2)依据蛋白质工程的定义及题中信息可知,获得P1基因的途径有修饰现有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法则的全部内容包括DNA的复制、RNA的复制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径: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→找到相应的脱氧核苷酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定即功能鉴定,看是否达到人们的需求。 答案:(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)
(2)P P1 DNA和RNA(或遗传物质) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
(3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能
12.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,因此治疗效果很不理想。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?
。
(3)新的胰岛素基因与运载体(质粒)结合过程中需要限制酶和DNA连接酶。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—。请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端的过程:
。
(4)若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞,最常用的有效做法是 。
解析:(1)构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能。(2)根据蛋白质的预期功能,推测新的胰岛素中氨基酸的序列,进而推断基因中的脱氧核苷酸序列来合成新的胰岛素基因。(4)植物基因工程最常用的转化方法是农杆菌转化法。
答案:(1)蛋白质的预期功能 (2)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合成仪来合成新的胰岛素基因
(3)
(4)农杆菌转化法
13.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发出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。GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠,下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程。
请根据上述材料回答下列问题。
(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必须有启动子、 和 。图中过程②常用的方法是 。
(2)GFP基因的表达产物GFP(绿色荧光蛋白)由于在蓝光或紫外光的激发下发出荧光,因此在构建基因表达载体时,GFP这一目的基因可同时作为基因表达载体上的 。 (3)目前科学家们通过 工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等,该工程是直接改造GFP分子,还是改造GFP基因? 。 解析:蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白是不同于绿色荧光蛋白的分子,应来自蛋白质工程对绿色荧光蛋白的改造。蛋白质工程的直接改造对象是基因,而不是蛋白质分子。 答案:(1) GFP基因 终止子 显微注射法
(2)标记基因
(3)蛋白质 GFP基因(绿色荧光蛋白基因)
2017年高中生物专题1基因工程1.4蛋白质工程的崛起课后习题新人教版选修3课件
