蛋白质工程的崛起
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考点 1．蛋白质工程及其基本操作 2．蛋白质工程与基因工程的比较 基本目标 1,2,3,4,5,6 7,8,9,10 [基本目标] 1．下列有关蛋白质工程的叙述，不正确的是( )
A．收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系 B．可以预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能 C．根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构 D．根据人们的需要，直接对氨基酸的分子结构进行改造
D 解析 蛋白质工程是根据人们的需要，通过对基因的改造从而实现对蛋白质的改造，而不是对氨基酸的分子结构进行改造。
2．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．氨基酸的结构 B．蛋白质的空间结构 C．肽链的结构 D．基因结构
D 解析 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，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求。
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，用于治疗临床消化不良，最佳方案是( )
A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其热稳定性 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
A 解析 要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，解决此类问题的方法一般是将蛋白质中的个别氨基酸进行替换。
4．2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面做出突出贡献的科
发展目标 11,12,13,14,15 学家。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 ③蓝色荧光蛋白基因的合成 ④表达出蓝色荧光蛋白 A．②①③④ C．②③①④
B．①②③④ D．④②①③
A 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→相应基因的修饰改造或人工合成→蛋白质的表达。因此，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②①④③。
5．蛋白质工程在实施中最大的难题是( ) A．生产的蛋白质无法应用 B．发展前景太窄
C．对于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
C 解析 多数蛋白质除具有一级结构即氨基酸顺序外，还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，要设计出更加符合人类需要的蛋白质还需经过艰辛的探索。
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．限制酶的改造 D．性激素改造
D 解析 蛋白质工程改造的是蛋白质，而性激素属于脂质。
7．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的高级结构知之甚少 D．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大
B 解析 蛋白质工程是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。蛋白质工程的直接操作对象是基因，并且
改造后能够遗传；若直接改造蛋白质，其性状则不能遗传。
8．蛋白质工程与基因工程相比，其突出的特点是( ) A．基因工程原则上能生产任何蛋白质
B．蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质 C．蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现
D．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程
B 解析 基因工程原则上只能生产自然界已有的蛋白质；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，以满足人类生产和生活的需求，是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。
9．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
C 解析 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以通过对基因的改造实现对现有蛋白质的改造，从而制造一种新的蛋白质，A项正确；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，蛋白质工程不是直接对蛋白质分子进行操作，而是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，B项正确；干扰素的化学本质是蛋白质，不能自我复制，C项错误；蛋白质工程的实质是改造基因，基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的，D项正确。
10．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。下列关于基因工程药物与蛋白质工程药物的说法，正确的是( )
A．都与天然产物完全相同 B．都与天然产物完全不相同
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可不相同 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
C 解析 基因工程合成的药物与天然产物完全相同，而蛋白质工程可以合成出自然界不存在的蛋白质，即与天然产物可不相同。
[发展目标]
11．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白，而且
这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。据此分析，下列说法中不正确的是( )
A．这些鸡是基因工程的产物 B．这种变异属于可遗传的变异 C．该过程属于蛋白质工程技术 D．该种变异属于定向变异
C 解析 据题意可知这些鸡属于转基因动物，是基因工程的产物，不属于蛋白质工程。基因工程是按照人们的愿望，通过DNA重组和转基因技术创造出符合人们需要的新的生物类型或生物产品，依据的原理是基因重组，属于可遗传的定向变异。
12. 下列关于蛋白质工程的说法，错误的是( )
A．蛋白质工程能定向地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直接对蛋白质分子进行操作，定向改变分子的结构 C．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子 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
B 解析 蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，而不是直接对蛋白质分子进行操作。
13．阅读如下资料。
材料 T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。
回答下列问题：
(1)资料中的技术属于________工程的范畴。
(2)该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对__________________进行改造，或制造一种____________的技术。
(3)在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的________序列发生了改变。
解析 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的技术。该实例中，T4溶菌酶空间结构改变的原因是该酶肽链的氨基酸序列发生了改变。
答案 (1)蛋白质
(2)现有的蛋白质 新的蛋白质 (3)氨基酸
14．在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除
中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。请回答下列问题：
(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是______________，合成胰高血糖素的细胞是______________。
(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的________________序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成________的基因工程菌。
(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原—抗体反应，菌体有抗原—抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从________(填“菌体”或“培养液”)中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。
解析 (1)人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛B细胞，合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。(2)蛋白质工程生产胰岛素时，需根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的脱氧核苷酸序列(目的基因)，然后再构建胰岛素原基因重组表达载体，导入细菌细胞内，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成胰岛素原的工程菌。(3)运用抗原—抗体法杂交检测胰岛素原时，培养液无抗原—抗体反应，菌体有抗原—抗体反应，表明胰岛素原在菌体内，故应从菌体中分离、纯化胰岛素原。
答案 (1)胰岛B细胞 胰岛A细胞 (2)DNA中的脱氧核苷酸 胰岛素原 (3)菌体
15．胰岛素是治疗依赖型糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内的寿命只有几个小时，重症病人每天需注射好几次药物，给患者带来不便并增加了痛苦。通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长胰岛素的半衰期，可以得到长效胰岛素，还可以在不改变胰岛素活性部位结构的前提下，增强其他部位的结合强度，使之难以被酶破坏，从而增强其稳定性。如图是用蛋白质工程设计长效胰岛素的生产过程。
(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上述长效胰岛素，需用到的生物工程有______________、______________和发酵工程。
2019_2020学年高中生物专题1基因工程4蛋白质工程的崛起精练(含解析)新人教版选修3
