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高中生物基因工程1.4蛋白质工程的崛起课后作业选修3解析


1.4

蛋白质工程的崛起

1.下列不属于蛋白质工程崛起理由的是( ) A.自然界的已有蛋白质能满足特定物种生存的需要 B.转基因生物表达出的新型蛋白质是其他物种早已存在的 C.自然界现有蛋白质的功能与特点不一定能满足人类的需要 D.现有蛋白质的特点可能限制了其自身的大量合成 解析:蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的,其崛起的主要缘由是:基因工程只能生 产出自然界已有的蛋白质,这些蛋白质虽然能满足特定物种生存的需要 ,却不一定能满足人 类的某种特殊需要,所以需要对蛋白质进行改造。 A 项叙述与改造蛋白质的缘由无关,真正的 缘由还是现有的蛋白质不一定能满足人类的需要。D 项是对现有蛋白质不能满足人类某项需 求的特点的描述。 答案:A 2.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 解析: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。 答案:A 3.下列选项中正确的是( ) A.蛋白质工程生产的蛋白质氨基酸种类增多 B.蛋白质工程生产的蛋白质氨基酸种类减少 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。 答案:D 4.下列有关蛋白质工程和基因工程的说法,正确的是( ) A.蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质,所以二者没有区别 B.基因工程是蛋白质工程的关键技术 C.通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然的蛋白质 D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的 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。 其中, 基因工程是关键技术,是蛋白质工程的基础,因为对蛋白质结构的改造是通过改造基因而实 现的,所以蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质,改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。 答案:B 5.蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过化学、物理 和分子生物学的手段进行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,以满足人类对生产和生活的需求。按照蛋白质工程的定义,以下说法错误的是( ) A.蛋白质工程是一项综合性很强的现代生物技术 B.蛋白质工程的目的性非常强 C.蛋白质工程对表达出该新型蛋白质的生物不一定有利

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D.蛋白质工程不需要对基因改造 答案:D 6.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 7.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 位苏氨酸变成异亮氨酸, 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:对蛋白质进行改造,最终通过改造基因来完成。 答案:C 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.自然界中不存在的蛋白质的合成首先应设计( ) A.基因结构 B.mRNA 结构 C.氨基酸序列 D.蛋白质结构 解析:自然界中不存在的蛋白质的合成是根据人们对蛋白质功能的特定要求 ,对蛋白质的结 构进行分子设计。 答案:D 10.基因工程与蛋白质工程的区别是( ) A.基因工程需对基因进行分子水平操作,蛋白质工程不需对基因进行操作 B.基因工程合成的是天然存在的蛋白质,而蛋白质工程合成的可以是自然界不存在的蛋白质 C.基因工程是分子水平操作,蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作 D.基因工程完全不同于蛋白质工程 解析: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。蛋白质工程是在分子 水平上对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因进行修饰、加工甚至人工进行基因合成,

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从而对现有蛋白质进行改造,或制造出一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。 而 基因工程只是将外源基因导入另一生物体内,并使之表达,体现人类所需的性状,或者获取所 需的产品。因此,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 答案:B 11.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 12.下列不属于蛋白质工程操作环节或产物的是( ) A.预期蛋白质的功能 B.将不同的基因拼接在一起 C.人—鼠融合抗体 D.酵母菌表达出的人胰岛素 解析:酵母菌表达出的人胰岛素属于基因工程的产物。 答案:D 13.蛋白质工程是指人们根据对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行分子设计、 生产 的过程。下图是蛋白质工程的基本途径,请回答下列有关问题。 预期蛋白质功能 氧核苷酸序列 设计预期蛋白质结构 生产相应蛋白质 推测应有氨基酸序列 推测相应基因中脱

(1)图中③过程的主要依据是每种氨基酸都有与其对应的 ,后者位于 分子上,其 上的核糖核苷酸序列与基因中的脱氧核苷酸序列之间存在着 关系。 (2)通过③过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因,要使这一序列能够表达、发挥作用, 还必须在序列的上、下游加上 和 ,在这个过程中需要 酶的参与。 (3)完成④过程需要涉及 技术。 解析:(1)氨基酸由 mRNA 上的密码子直接决定,而 mRNA 是以 DNA 的一条链为模板,按照碱基互 补配对原则转录而来的。(2)基因要能表达,就要构建基因表达载体,基因表达载体的组成包 括启动子、终止子等,构建基因表达载体需要 DNA 连接酶,从而将不同的 DNA 片段连接起来。 (3)推测出相应基因中脱氧核苷酸序列后,可对原有基因进行改造或人工合成新基因,然后将 该基因导入受体细胞,以生产大量的基因产物。 答案:(1)密码子 mRNA 碱基互补配对 (2)启动子 终止子 DNA 连接 (3)基因工程 14.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

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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 15.绿色荧光蛋白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 基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达 ,也不影响由目的基因控 制合成的蛋白质的结构与功能,且对细胞无毒性作用,因此 GFP 基因可以作为基因表达载体 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:(3)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)

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