课时跟踪检测(16) 蛋白质工程的原理和应用-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程配套练习word（人教版 单选版）

课时跟踪检测(十六)　蛋白质工程的原理和应用 (标的题目为推荐讲评题目,配有精品课件。选择题请在后面答题栏内作答) 一、选择题 1.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的,它最终要达到的目的是 (　　) A.分析蛋白质的三维结构 B.研究蛋白质的氨基酸组成 C.获取编码蛋白质的基因序列信息 D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质 2.蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行设计改造,必须通过改造或合成基因来完成,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 3.(2025·全国二卷)蛋白质是结构和功能多样的生物大分子。下列叙述错误的是 (　　) A.二硫键的断裂不会改变蛋白质的空间结构 B.改变蛋白质的空间结构可能会影响其功能 C.用乙醇等有机溶剂处理可使蛋白质发生变性 D.利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质 4.(2025·重庆模拟)科学研究者利用某细菌合成赖氨酸的途径如图所示,当苏氨酸和赖氨酸二者的含量在细胞内积累过多时会抑制酶a的活性,使赖氨酸的合成量减少;当这两种氨基酸含量降低时,酶a的活性恢复,合成量又可以提高。下列叙述正确的是 (　　) A.上述酶a活性的调节机制属于正反馈调节 B.利用人工诱变选育高活性酶c的菌种可以大量生产苏氨酸 C.利用蛋白质工程原理提高赖氨酸产量的最合理方式是改造酶e的结构 D.用一定手段增大该菌种细胞膜的通透性,会提高赖氨酸的生产量 5.L⁃天冬酰胺酶对于治疗小儿白血病特别有效,但在临床应用中经常出现过敏反应。科研人员预期在L⁃天冬酰胺酶的基础上研发药效强但免疫性弱的蛋白质药物,下一步要做的是 (　　) A.合成编码L⁃天冬酰胺酶的DNA片段 B.构建含L⁃天冬酰胺酶基因片段的表达载体 C.设计出药效强但免疫性弱的蛋白质结构 D.利用抗原—抗体杂交等方法对表达产物进行检测 6.为心梗患者注射大剂量的t⁃PA(一种能高效降解血栓的单链糖蛋白,主要由血管内皮细胞合成、分泌并释放进血液)会诱发颅内出血。研究证实,将t⁃PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低颅内出血等副作用。据此分析,下列叙述错误的是 (　　) A.若利用大肠杆菌来生产t⁃PA,需要对其合成的t⁃PA进行后期改造 B.改造t⁃PA的技术属于蛋白质工程 C.欲将t⁃PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,应直接对蛋白质(t⁃PA)进行改造 D.可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t⁃PA 7.如图是科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造,生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体的过程。下列说法正确的是 (　　) A.生产鼠—人嵌合抗体的过程属于基因工程 B.对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构 C.对鼠源杂交瘤抗体进行改造,是通过基因定点诱变技术改造基因实现的 D.鼠—人嵌合抗体的使用对人体不会产生任何不良反应 8.水蛭素(EH)具有较好的抗凝血活性,临床上被用作抗血栓药物。利用酵母菌工业化生产EH时,生产周期长、目标蛋白表达效率较低;利用大肠杆菌进行生产时,基因的转录和翻译都正常,但多肽链错误折叠,产生的无活性的EH会聚集形成不溶性的包涵体。研究人员通过改造EH的基因,以期获得能在大肠杆菌中表达的可溶性EH。下列有关叙述错误的是 (　　) A.大肠杆菌在细胞增殖和代谢速率上较快,可用来改进酵母菌生产EH时的缺点 B.包涵体中错误折叠的EH与酵母菌生产的EH在氨基酸序列上有较大差异 C.得到能表达可溶性EH的大肠杆菌的过程中,需要用Ca2+处理大肠杆菌 D.判断转基因大肠杆菌是否成功,需要对可溶性EH的抗凝血活性进行测定 二、非选择题 9.请根据下图回答有关问题: (1)在上图所示的蛋白质工程流程中,A指的是　　　　　　　　　　　　　　　,B指的是相对应的　　　　 　　　　序列。 (2)对获得的目的基因可采用　　　　技术扩增其数量。在该过程中所用酶的最大理化特点是　　　　　。 (3)⑤过程中将构建的基因表达载体导入受精卵常用的方法是　　　　　　　　　。  (4)目的基因是否成功导入受精卵可用　　　　等技术进行检测。  10.(2025·河南高考节选)卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖,可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。某研究小组拟筛选具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种用于生产卡拉胶寡糖。回答下列问题: (1)为构建携带cg(CG的编码基因)的大肠杆菌表达载体,对cg的PCR扩增产物和质粒进行双酶切,随后用E.coli DNA连接酶连接。(相应质粒与限制酶的识别序列和切割位点见图1)为保证连接准确性和效率,cg转录模板链的5'端最好含有　　　　　　酶切位点。另有两组同学选用了各不相同的双酶切组合和T4 DNA连接酶重复上述实验,获得的部分重组质粒分子大小符合预期,但均无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌,需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,目的是　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　,随后在含　　　　　　　和　　　　　的培养基中培养一段时间后,根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。 (3)已知空间上邻近的两个半胱氨酸易形成二硫键,从而提升蛋白质的耐热性。为提高CG的耐热性,研究人员分析了五个氨基酸位点的空间距离和保守度(保守度值越大表明该位点对酶的功能越关键),如图2所示。根据分析结果,选择第　　　位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  课时跟踪检测(十六) 1．选D　改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，从而满足人类的需求，这是蛋白质工程的最终目的，D符合题意。 2．选B　由于基因控制蛋白质的合成，所以对蛋白质设计改造可通过对基因进行改造或合成来完成，且改造后的基因能够遗传给子代。 3．选A　二硫键断裂会改变蛋白质的空间结构，A错误；蛋白质的功能依赖其特定的空间结构，若空间结构改变，其功能通常也会受到影响，B正确；乙醇等有机溶剂可破坏蛋白质分子中的氢键，导致其空间结构改变而变性，C正确；利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质，D正确。 4．选B　题述酶a活性的调节机制属于负反馈调节，A错误；利用人工诱变选育高活性酶c的菌种可使中间产物Ⅱ更多的合成高丝氨酸，从而更多地生产苏氨酸，B正确；由题意可知，当细胞内苏氨酸和赖氨酸含量高时会抑制酶a的活性，利用蛋白质工程原理提高赖氨酸产量的最合理方式是改造酶a的结构，提高酶a的活性，C错误；增大该菌种细胞膜的通透性会影响细胞的正常生命活动，可能使赖氨酸的产量降低，D错误。 5．选C　据题意可知，研发药效强但免疫性弱的蛋白质药物应利用蛋白质工程，科研人员已对蛋白质功能作出预期，下一步应是设计预期的蛋白质结构，故选C。 6．选C　由于大肠杆菌只有核糖体一种细胞器，不含内质网和高尔基体等，无法对t­PA进行加工，故若利用大肠杆菌来生产t­PA，需要对其合成的t­PA进行后期改造，A正确；分析题意，本技术是将t­PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，属于蛋白质工程，蛋白质工程应直接对相应的基因进行改造，B正确，C错误；t­PA是一种能高效降解血栓的单链糖蛋白，由于抗原与抗体的结合具有特异性，故可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t­PA，D正确。 7．选B　生产鼠—人嵌合抗体的过程属于蛋白质工程，A错误；对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构，B正确；对鼠源杂交瘤抗体进行改造，首先要根据预期嵌合抗体功能(或蛋白质功能)设计嵌合抗体结构，然后通过基因拼接，将鼠源抗体基因改造成鼠—人嵌合抗体基因，最后导入鼠淋巴细胞中表达，而不是通过基因定点诱变技术改造基因实现的，C错误；从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则免疫排斥作用会减轻，对人体的副作用会减少，而不是不会产生任何不良反应，D错误。 8．选B　大肠杆菌是原核生物，其繁殖速度和代谢速率都较快，可以用来改进酵母菌生产EH时生产周期长、目标蛋白表达效率较低的缺点，A正确；利用大肠杆菌进行生产时，基因的转录和翻译都正常，说明在核糖体上合成的多肽正常，则与酵母菌生产的EH在氨基酸序列上应该相同，B错误；得到能表达可溶性EH的大肠杆菌的过程涉及基因工程，在基因工程操作中，受体细胞是原核生物如大肠杆菌时，为提高转化效率，可用Ca2＋处理大肠杆菌，使细胞处于一种容易吸收周围DNA分子的生理状态，促进重组质粒的转入，C正确；转基因大肠杆菌是否成功，还需要在个体生物学水平进行鉴定，即对可溶性EH的抗凝血活性进行测定，D正确。 9．(1)蛋白质结构　脱氧核苷酸　(2)PCR　耐高温　(3)显微注射法　(4)PCR 10．解析：(1)E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率较低，为保证连接效率，切割质粒和目的基因时不宜选择切成平末端的限制酶，即不能选择限制酶EcoRⅤ和SmaⅠ；而限制酶SpeⅠ与XbaⅠ酶切后的黏性末端相同，若选择限制酶SpeⅠ与XbaⅠ同时切割，会出现质粒和目的基因的自连或目的基因反向连接到质粒中，因此切割质粒时只能选择限制酶SpeⅠ与XbaⅠ中的一个，而另一个限制酶需要选择BamHⅠ；又由于转录的方向是由启动子→终止子，mRNA延伸的方向是5′→3′，且mRNA与DNA的模板链方向相反，因此基因模板链的3′端应靠近启动子，故为保证连接准确性和效率，cg转录模板链的5′端最好含有BamHⅠ酶切位点。T4 DNA连接酶既可以连接平末端，也可连接黏性末端，由于限制酶的识别序列具有专一性，若重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶的识别序列，则可能导致重组质粒无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割。 (2)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌，需要先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，便于重组DNA进入受体细胞。由于具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种可分解卡拉胶，使其菌落周围形成透明圈，且重组质粒上含有四环素抗性基因，因此导入目的基因的大肠杆菌可接种在含卡拉胶和四环素的培养基中培养一段时间后，根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。 (3)据图可知，虚线长度代表氨基酸间的空间距离，由于第44位的氨基酸空间上离半胱氨酸相对较近，容易形成二硫键，而且保守度低，替换后对酶功能的影响较小，因此选择第44位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适。 答案：(1)BamHⅠ　重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶识别序列　(2)使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态　卡拉胶　四环素　(3)44　该位点的氨基酸空间上离半胱氨酸相对较近，容易形成二硫键，而且保守度低，替换后对酶功能的影响较小 学科网（北京）股份有限公司 $