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1、人教版高中生物选择性必修三培优专题十五蛋白质工程的原理和应用 PAGE PAGE- 8 - 十五蛋白质工程的原理和应用 (30分钟100分) 一、选择题(共5小题,每题8分,共40分) 1.研究发现,如果将凝乳酶第20位和24位氨基酸变为半胱氨酸,其催化能力将提升2倍。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶,正确的步骤是() 蛋白质的结构制定 蛋白质的结构和功能分析 蛋白质结构的定向改造 凝乳酶基因的定向改造 将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞 将定向改造的凝乳酶导入受体细胞 A.B. C.D. 【解析】选A。蛋白质工程的过程为依据蛋白质的结构和功能,制定蛋白质的结构,再对目的基因进行定向改造,然后将目的
2、基因导入受体细胞。 2.蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行制定改造,必须通过基因修饰或基因合成来完成,不直接改造蛋白质的主要原因是() A.缺乏改造蛋白质所必必须的工具酶 B.改造基因易于操作且改造后能够遗传 C.目前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 【解析】选B。改造基因的操作易于进行,且改造后的基因能够遗传给子代,所以对蛋白质结构的制定改造可通过基因修饰或基因合成来完成。 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,最正确方案是
3、() 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.重新制定与创造一种蛋白酶 D.减少此酶在片剂中的含量 【解析】选A。 要想使蛋白酶的热稳定性有所提升,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各别氨基酸进行替换。 4.(20xx齐齐哈尔高二检测)以下关于蛋白质工程和基因工程的比较,错误的是() A.基因工程合成的是天然的蛋白质,蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质 B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成 C.基因工程产生的变异是可遗传的,蛋白质工程产生的变异是不可遗传的 D.
4、基因工程和蛋白质工程都必须构建基因表达载体,都遵循中心法则 【解析】选C。基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质,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、天然不存在的蛋白质,A正确;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,B正确;基因工程产生的变异是可遗传的,蛋白质工程的作用对象依旧是基因,因此其产生的变异也是可遗传的,C错误;基因工程和蛋白质工程都遵循中心法则,都必须构建基因表达载体,D正确。 5.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
5、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,以下说法中不正确的是() 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 【解析】选C。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必须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。 二、非选择题(共30分) 6.(20xx开封高二检测)枯草杆菌蛋白酶广泛用于洗涤、制革、食品以及医疗等行业中。某研究小组利用蛋白质工
6、程技术提升了枯草杆菌蛋白酶的催化活性。回答以下问题: (1)蛋白质工程是指通过或,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必须要。? (2)目的基因的获得是利用基因工程改造蛋白质的第一步,目前常用的获取目的基因的方法有、和。? (3)为使目的基因与质粒连接,通常会用两种不同的对质粒和目的基因两侧进行切割,其目的是。再用处理形成重组质粒。? 【解析】(1)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作为基础,通过基因修饰和基因合成,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必须要。(2)考查获取目的基因的方式,常见的有从基因文库中
7、获取;利用PCR技术进行扩增;利用DNA合成仪进行人工合成。(3)对目的基因和质粒的切割会用到限制性内切核酸酶。用不同限制酶的原因是避免质粒的自我连接、目的基因的自我连接,保证目的基因的插入方向,切割完以后使用DNA连接酶处理,形成重组质粒。 答案:(1)基因修饰基因合成(2)从基因文库中获取利用PCR技术扩增人工合成(3)限制性内切核酸酶(限制酶)避免质粒的自我连接、目的基因的自我连接(或保证目的基因的插入方向)DNA连接酶 1.(10分)(20xx济南高二检测)已知生物体内有一种转运蛋白 Y,由 300 个氨基酸组成。如果将 Y 中 157 位的 L-异亮氨酸变成亮氨酸、261 位的酪氨酸
8、变成丝氨酸,改变后的蛋白质 Y1 不但保留了原有 Y 的功能,且具备了催化活性。以下说法正确的是() A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异 B.可以通过对 Y 蛋白基因进行修饰或人工合成获得 Y1 蛋白基因 C.蛋白质工程操作过程中,不必须要酶和载体作为工具 D.细胞内合成 Y1 蛋白与 Y 蛋白的过程中,遗传信息的流向是相反的 【解析】选B。蛋白质工程和基因工程的根本区别是蛋白质工程可产生自然界没有的蛋白质,A错误;据题干信息可知,可以通过对Y蛋白基因进行修饰或人工合成获得Y1蛋白基因,B正确;蛋白质工程操作过程中,必须要酶和载体作为工具,C错误;细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过
9、程中,遗传信息的流向是相同的,D错误。 【实验探究】 2.(20分)干扰素是动物体内的一种蛋白质,可以用于治疗病毒感染和癌症,但体外储存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,就可在-70 条件下储存半年,给广大患者带来福音。 (1)蛋白质的合成是受基因控制的,因此获得能够控制合成“可以储存的干扰素的基因是生产的关键,依据蛋白质工程原理,制定实验流程,让动物生产“可以储存的干扰素:(填写在方框内) (2)基因工程和蛋白质工程相比较,基因工程在原则上只能生产的蛋白质,不一定符合的必须要。而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,通过或,对现有蛋白质进行或制造一种
10、新的蛋白质,以满足人类的生产和生活必须要。? (3)蛋白质工程实施的难度很大,主要原因是蛋白质具有十分复杂的结构。? (4)对天然蛋白质进行改造,应该直接对蛋白质分子进行操作,还是对基因进行操作来实现?。其原因是(答出1点即可)。? 【解析】(1)蛋白质工程的前期操作流程是:预期蛋白质的功能制定预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因。 (2)基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质,这种蛋白质可能不符合人类生产和生活的必须要,而蛋白质工程既可以通过基因修饰(改造)生产出改造后的符合必须要的蛋白质,也可以通过基因合成生产出自然界不存在的符合必须要的
11、蛋白质。 (3)蛋白质的空间结构十分复杂,依据预期功能来推测蛋白质结构相当困难。 (4)蛋白质工程直接操作的对象是基因,应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了基因也就是对蛋白质进行了改造,而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去;如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造过的蛋白质分子也无法遗传。对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作,难度要小得多。 答案:(1)预期蛋白质的功能预期的蛋白质结构应有的氨基酸序列并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因 (2)自然界已存在人类生产和生活改造合成基因改造 (3)空间(或高级)
12、 (4)对基因进行操作改造基因才会遗传,改造蛋白质不遗传(或基因改造比蛋白质改造容易操作) 【补偿训练】 葡萄糖异构酶在工业上应用广泛,为提升其热稳定性,科学家在确定第138位甘氨酸为目标氨基酸后,对葡萄糖异构酶基因进行体外定点诱变,以脯氨酸138替代甘氨酸138,含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达,结果突变型葡萄糖异构酶比野生型的最适反应温度提升1012 ,酶的热稳定性得到了提升。请依据图示分析回答以下问题: (1)对葡萄糖异构酶进行定点诱变的过程体现了和两种现代生物技术的综合运用。 (2)1的名称叫;其组成包括目的基因、终止子、标记基因、复制原点和。? (3)人工合成的引物与酶发挥生理作用
13、有关。? (4)与正常基因相比,经过定点诱变后的基因中发生了两个碱基的,后代中能够合成目的蛋白质的细胞占总数的。? 【解析】(1)本题通过对基因结构的定点诱变实现蛋白质的改造,所以是基因工程和蛋白质工程的综合应用。(2)1由质粒和插入的正常基因组成,所以是基因表达载体。(3)引物是DNA聚合酶进行延伸的基础。(4)正常蛋白质的甘氨酸的密码子是GGU,目的蛋白质的脯氨酸的密码子是CCU,说明基因发生了两个碱基的替换,形成的子代细胞中有一半合成正常蛋白质,另一半合成目的蛋白质。 答案:(1)蛋白质工程基因工程 (2)基因表达载体启动子 (3)DNA聚合(4)替换1/2 第 10 页 共 10 页文章源于网络整理，侵权及时告知删除。（Word格式，可编辑）
