作业(十六) 蛋白质工程的原理和应用-【精讲精练】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程知能达标训练（人教版2019）

作业（十六） 蛋白质工程的原理和应用 [基础达标练】 能优异的改良PA可显著降低出血副作用。下列 1.科学家将B干扰素基因进行定点突变后，导入大肠 关于该蛋白质工程的叙述正确的是 ( 杆菌表达，使B干扰素第17位的半胱氨酸变成了 A.制造改良tPA无须用到基因工程的操作技术 丝氨酸，结果大大提高了B干扰素的抗病毒活性， B.可利用X射线衍射技术分析t-PA的品体结构 并且提高了储存稳定性，该生物技术为 ( C.该例上PA基因增添碱基时可使用基因定点突 A.基因工程 B.蛋白质工程 变技术 C.胚胎工程 D.细胞工程 D.需要在分子水平上直接对PA进行定向改造 2.蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造， 7.以下有关蛋白质工程的叙述，不正确的是() 必须通过改造或合成基因来完成，而不直接改造 A.蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来 蛋白质的原因是 ( 的第二代基因工程 A.缺乏改造蛋白质所必需的工具酶 B.蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质结构出 B.改造基因易于操作且改造后能够遗传 发最终找到脱氧核苷酸序列的过程 C.人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少 C.干扰素结构中改变某个氨基酸提高了它的保 D.蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难 存时间是蛋白质工程应用的体现 度大 D.蛋白质工程不是对蛋白质结构的直接改造 3.(2024·黑龙江哈尔滨三中期末)下列叙述不是 8.某病毒的表面刺突蛋白(S蛋白)的受体结合域 蛋白质工程研究内容的是 ( (RBD)与人体细胞表面的ACE2受体相互作用 A.分析蛋白质分子的三维结构 感染细胞。科学家设计了一种自然界中不存在 B.分析氨基酸的分子结构 的蛋白质LCB1,可与S蛋白RBD紧密结合，以 C.对现有蛋白质进行有目的的改造 干扰该病毒的感染。下列说法不合理的是 D.按照人的意愿生产自然界没有的新的蛋白质 A.LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似 4.科学家将胰岛素的第28和29位的氨基酸调换顺 序，成功获得了速效胰岛素，生产速效胰岛素时 B.LCB1可依据S蛋白的RBD结构进行设计 需要定向改造的对象是 C.L,CB1是通过细胞中原有基因表达产生的 A.单个胰岛素分子 D.可用蛋白质工程进行L,CB1的设计和生产 B.胰岛素mRNA C.胰岛素基因的碱基序列D.胰岛B细胞 [素能提升练] 5.某生物中发现一种基因的表达产物是具有较强 9.(不定项)蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功 抗菌性和溶血性的多肽P1,科研人员预期在P1 能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计、 的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的蛋白质药 生产的过程。下面是蛋白质工程的基本途径，下 物，下一步要做的是 列分析正确的是 ( A.合成编码多肽P1的DNA片段 D 分广设订 基因 蛋白质 一预期功能 B.构建含目的肽DNA片段的表达载体 DNA 维结构 →生理功能 C.设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构 A.过程A所需原料是脱氧核苷酸，过程B所需 D.利用抗原一抗体杂交的方法对表达产物进行 原料是氨基酸 检测 B.参与C过程的细胞器有核糖体、内质网、高尔 6.人体内的蛋白质tPA能降解由血纤维蛋白凝聚而 基体、线粒体等 成的血栓，但为心肌梗死患者注射大剂量的tPA C.D过程主要依据每种氨基酸都有其对应的密 会诱发颅内出血。研究证实，通过蛋白质工程，将 码子 PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，制造出的性 D.通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋白质 41 。生物学·选择性必修3生物技术与工程（配RJ版） 10.(不定项)纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、： (3)上述基因工程中除质粒外， 也可作 造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质 为载体。 工程将细菌纤维素酶的第137、179、194位相应 (4)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键， 氨基酸替换为赖氨酸后，纤维素酶热稳定性得： 图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 到了提高。下列有关该技术说法正确的是 ( (5)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下， A.经改造后的纤维素酶热稳定性提高这一性状 不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞， 可遗传 原因是 B.对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA 实现的 (6)新的胰岛素为什么还要加工、修饰？ C.改造纤维素酶也需要构建基因表达载体 D.改造后的纤维素酶和原纤维素酶不是同一 12.请根据下图回答有关问题： 种酶 预期的蛋白质功能 11.胰岛素是治疗胰岛素依赖型糖尿病的特效药 ① 物，但是天然胰岛素在人体内的寿命只有几个 预的A 小时，通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构， 2 以延长胰岛素的半衰期，可以得到长效胰岛素。 应布的氨地酸系列 如图是用蛋白质工程设计长效胰岛素的生产 过程。 尘因表 B 日的基因 达载体 受精卵 加工，修饰 快岛素结品 1X射线的体衍刻 栽体 页期的蛋白质，一转基閃动物一受体，⑥早的 新的胰岛素 高鈸结构 在人肠杆南或 计算机改 (1)在上图所示的蛋白质工程流程中，A指的是 其他细胞巾表达 及作图 ,B指的是 新的胰岛素基因 人工合成DNA 新的胰岛茶模型 (2)对获得的目的基因可采用 技术扩 (1)基因工程中限制酶切割后的载体与目的基 增其数量。在该过程中所用酶的最大理化特点 因能再次拼接的理由： 是 (3)⑤过程中将构建的基因表达载体导人受精 (2)在基因工程中获取目的基因的方法除图中 卵常用的方法是 方法，还有利用PCR技术扩增和 (4)目的基因是否成功导入受精卵可用 等技术进行检测。 42组质粒,可将转化的大肠杆菌的基因组DNA 光信号的强度比例受影响;病毒相应关键序 提取出来,在含有目的基因的DNA片段上用 列发生了改变,会影响引物与cDNA的结合, 放射性同位素等作标记,以此为探针,使探针 从而影响荧光信号的强度比例。 与基因组DNA杂交,如果显示杂交带,就表 答案 (1)逆转录 PCR扩增必须以DNA为 明转化的大肠杆菌中含有重组质粒。(4)依据 模板,RNA不能作为PCR扩增的模板 DNA分子模板链和编码链的碱基配对情况、 (2)大于 小于 预变性 (3)II和III (4)abcd 转录过程的碱基配对情况,可推出转录形成 作业(十六) 蛋白质工程的原理和应用 的mRNA上的碱基序列和编码链相近,只存 在T和U的差别,即正常mRNA碱基序列为 1.B 题中的操作涉及的基因显然不再是原来的 GGGCCCAAGCUGAGAUGA,编码序列缺 基因,其合成的B干扰素也不是天然的B干扰 失第一个核苷酸G后,产生的异常mRNA碱 素,而是经过人工改造的、符合人类需求的蛋 基序列为GGCCCAAGCUGAGAUGA,对应 白质,因而该生物技术为蛋白质工程。 的密码子依次是GGC(甘氢酸)、CCA( 2.B 由于基因控制蛋白质的合成,所以对蛋白 酸)、AGC(丝氢酸)、UGA(终止密码子),即突 质设计改造可通过对基因进行改造或合成来 变后相应肤链的序列是甘氮酸一氮酸一丝 完成,且改造后的基因能够遗传给子代。 氧酸。 3.B 蛋白质工程是根据预期蛋白质功能设计预 答案 (1)变性 氢键 (2)用晦a和晦b双 期的蛋白质分子的三维结构,A不符合题意; 梅切可防止载体和目的基因自身环化以及目 蛋白质工程要分析、设计蛋白质分子不分析氮 的基因的反向连接,保证目的基因和载体正 基酸的分子结构,B符合题意;蛋白质工程通过 确连接,从而提高重组率 T.DNA连接梅 改造基因或合成基因来对蛋白质进行有目的 (3)能吸收周围环境中DNA分子 将转化的 的改造,C不符合题意;按照人的意愿将天然蛋 大肠杆菌的基因组DNA提取出来,在含有目 白质进行改造或制造一种新的蛋白质属于蛋 的基因的DNA片段上用放射性同位素等作 白质工程,D不符合题意。 标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA 4.C 采用蛋白质工程技术将滕岛素的第28和 杂交,如果显示杂交带,就表明转化的大肠杆 29位氮基酸调换顺序后可获得速效滕岛素,而 菌中含有重组质粒(合理即可)(4)甘氢酸一 蛋白质工程通过基因修饰或基因合成,对现有 捕氢酸一丝氛酸 蛋白质进行改造,因此要生产速效滕岛素,需 15.解析 (1)利用样本中提取的RNA获得 要对滕岛素基因进行定向改造。 cDNA属于逆转录的过程,故需要逆转录晦的 5.C 蛋白质工程的基本思路:预期蛋白质功能 催化。PCR扩增必须以DNA为模板,RNA →设计预期的蛋白质结构→推测应有的氢基 不能作为PCR扩增的模板,所以需要将样本 酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序 中的RNA经过逆转录的过程合成cDNA。 列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋 (2)延伸的温度为72C左右,复性的温度为 白质。因此,预期蛋白质功能的下一步要做的 50°C左右,变性的温度一般为90C以上,所 是设计预期的蛋白质结构,即设计抗菌性强但 以延伸的温度大于复性的温度,小于变性的 溶血性弱的蛋白质结构。 温度。为了让DNA双链充分解聚,与引物更 6.B 蛋白质工程需要用到基因工程的操作技 好地结合,在循环之前,常要进行一次预变 术,A错误;X射线衍射技术可分析蛋白质的晶 性。(3)在引物作用下,DNA聚合晦从引物3' 体结构,B正确;该例PA基因不是增添碱基 端开始延伸DNA链,所以引物的结合部位是 而是替换碱基,C错误;不是在分子水平上直接 DNA链的3'端,即II和II。(4)取样不规范导 对t-PA进行改造,而是对t-PA的基因进行改 致所获样本量不足,会使得荧光信号的强度 造,D错误。 达不到阁值;样本运输中出现了损坏,也会影 7.B 蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出 响PCR过程中DNA的扩增,使荧光信号的 来的第二代基因工程,A正确;蛋白质工程的 强度达不到圆值:检测样本被污染,会导致荧 原理是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱 53 答案 氧核苷酸序列的过程,B错误;干扰素结构中改 (1)切割产生的末端相同 (2)从基因 变某个氢基酸,提高了它的保存时间是蛋白质 文库中获取(3)噬菌体、动植物病毒 (4)预 工程应用的体现,C正确;蛋白质工程不是对蛋 期蛋白质的功能 (5)未处理的大肠杆菌吸收 白质结构的直接改造,而是对基因进行改造或 质粒(外源DNA)的能力极弱 (6)大肠杆菌 基因合成,D正确。 没有内质网和高尔基体无法加工岛素 8.C 由题意可知,LCB1是自然界中不存在的蛋 12.解析 (1)在题图所示的蛋白质工程流程中, 白质,故无法通过细胞中原有基因表达产生, A指的是蛋白质结构,B指的是找到并改变相 C不合理。 对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基 9.CDA为转录,合成mRNA的过程,原料是核 因。(2)目的基因的获取有多种方式,对获得 糖核苍酸,A错误:图中C过程为多肤链的加 的目的基因可采用PCR等技术扩增其数量。 工与折叠,参与C过程的细胞器有内质网、高 在该过程中所用TagDNA聚合晦的最大理 尔基体、线粒体等,核糖体是合成多肤链的场 化特点是耐高温。(3)据图分析可知,过程 所,B错误;D过程为DNA的合成,主要依据是 中将构建的基因表达载体导入受精卵常用的 每种氢基酸都有其对应的密码子,C正确;蛋白 方法是显微注射法。(4)目的基因的检测与鉴 质工程的目的就是通过对基因的修饰和改造 定步骤中,目的基因是否成功导入受精卵可 或者合成新的基因,从而获得人类需要的蛋白 用PCR技术进行检测。 质,D正确。 答案 (1)蛋白质结构 找到并改变相对应的 10.ACD 蛋白质工程通过基因改造或基因合 脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因 (2)PCR 耐高温 成,然后进行表达,对现有蛋白质进行改造, (3)显微注射法 (4)PCR 改造后的性状是可遗传的,A正确;对纤维素 作业(十七) 转基因产品的安全性 晦的改造需要以基因工程为基础,通过基因 改造或基因合成来完成,B错误;蛋白质工程 1.B 清除石油污染的假单胞杆菌、转基因抗虫 是对基因进行改造或重新合成,然后进行表 棉、巨型小鼠等都是基因工程的产物、青霉素 达,因此需要构建基因表达载体,C正确;改造 高产菌株是诱变育种的产物。 纤维素是通过基因改造或基因合成来完成 2.B 转基因技术是将外源基因导入生物体内从 的,改造后的纤维素晦和原纤维素晦不是同 而使生物产生特定的性状,A正确;目前,转基 一种梅,D正确。 因食品是否安全,在科学上还没有定论,B错 11.解析(1)构建基因表达载体时,需要选择一 误;若外源基因是抗性基因,则转基因食品的 种或两种限制性内切核酸晦对目的基因和载 营养成分不一定改变,C正确;我国十分重视转 体进行切割,产生相同的末端。(2)题图中获 基因食品的安全性,并制定了相关法律法规, 取目的基因的方法是人工合成法,除此之外还 D正确。 有从基因文库中获取和PCR技术扩增。 3.B 有些转入的外源基因能影响作物的其他基 (3)基因工程中可以选择质粒、噬菌体、动植物 因,A正确;操作时需要用到限制性内切核酸 病毒等作为载体。(4)题图中改造滕岛素用到 晦、DNA连接晦,C正确;转基因技术成果在农 的是蛋白质工程,其基本途径是从预期的蛋白 业和医药上发挥了极大的作用,但基因的许多 质的功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测 影响是不容易控制的,还存在一些安全隐患, 应有的氮基酸序列,找到相应的脱氧核苷酸序 B错误,D正确。 4.C 列(基因)或合成新的基因,进而合成符合要求 一般而言,受精卵的全能性最高,故将目的 的蛋白质。(5)基因工程中,若受体细胞是大 基因整合到受体细胞的受精卵中比导入叶绿 肠杆菌,需要用离子处理使其处于感受态, 体基因组更容易成功,A错误;转基因植物一 因为未处理的大肠杆菌吸收质粒的能力极弱。 般是杂合子,则植物杂交的后代会出现3:1的 (6)大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔 性状分离比,B错误;花粉中几乎不含细胞质, 基体等复杂的结构,无法对蛋白质进行加工、 而受精卯中的细胞质几乎全部来自卵细胞,所 修饰,故需要对其进行加工、修饰。 以科学家设法将目的基因整合到受体细胞的