2019年
第4节 蛋白质工程的崛起
课时过关·能力提升
一、基础巩固
1.科学家将β-干扰素基因进行定点突变后导入大肠杆菌中表达,使干扰素第17位的半胱氨酸变为丝氨酸,结果大大提高β-干扰素的抗病性活性,并且提高了其储存稳定性,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
2.蛋白质工程中目前已取得成功的是( ) 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 答案:A
3.下列关于蛋白质工程的说法,正确的是( ) A.蛋白质工程无需构建基因表达载体
B.蛋白质工程需要限制性内切酶和DNA连接酶
C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的 D.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
解析:蛋白质工程是以基因工程为基础的,即通过对基因改造实现对蛋白质的改造,故需要构建基因表达载体,也需要限制性内切酶和DNA连接酶。蛋白质工程要对基因改造后再合成蛋白质,天然蛋白质是直接转录、翻译合成的。 答案:B
4.科学家为提高玉米中赖氨酸含量,计划将天冬氨酸激酶的第352位的氨基酸由苏氨酸变成异亮氨酸或将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸,这样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 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
解析:对蛋白质进行的改造是通过改造基因来完成的。 答案:C
5.下列各项不是蛋白质工程的研究内容的是( ) 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
解析:蛋白质工程需要分析预期蛋白质功能、结构,合成新基因或修饰现有基因,但不需要分析氨基酸的化学组成,因为组成蛋白质的氨基酸的基本组成元素都是C、H、O、N四种元素,元素组成不会影响设计新的蛋白质。 答案:C
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
二、能力提升
7.猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗人类糖尿病,下列有关蛋白质工程中的蛋白质分子设计的最佳方案是( ) A.对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
2019年
B.将猪胰岛素和人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糖尿病 D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素
解析:由于猪胰岛素分子中只有一个氨基酸与人胰岛素不同,所以蛋白质工程中进行蛋白质的分子设计时,只需替换这一个不同的氨基酸即可。虽然根据人胰岛素分子的结构设计一种全新的胰岛素也可以用于临床治疗,但分子设计和胰岛素的生产方面都存在很多困难,所以不是最佳方案。 答案:A
8.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
解析:多数蛋白质除具有一级结构即氨基酸排列顺序外,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。空间结构不清楚也就无法进行蛋白质合成。 答案:C
9.下列关于蛋白质工程的叙述,错误的是( ) A.蛋白质工程的实质是通过改造基因来改造蛋白质
B.蛋白质工程在设计蛋白质结构时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
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,得到特定的脱氧核苷酸序列,因此B项错误。 答案:B
三、综合应用
10.(2015全国高考理综Ⅱ)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:(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
2020高中生物 第4章 基因工程 4.4 蛋白质工程的崛起练习 北师大版选修3
