高中生物苏教版现代生物科技专题第一章基因工程 第1章第3节2

第一章第三节一、选择题1．下列关于基因工程和蛋白质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：本题考查基因工程与蛋白质工程的区别与联系。蛋白质工程的目标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来实现的，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：B2．科学家将β­干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌中表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了β­干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为()A．基因工程 B．蛋白质工程C．基因突变 D．组织培养解析：蛋白质工程是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对其编码的蛋白质的改造，所得到的已不是天然的蛋白质。题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β­干扰素是经过改造的、具人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。答案：B3．下列关于蛋白质工程的叙述中，不正确的是()A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D．蛋白质工程的操作起点是从预期蛋白质功能出发，设计出相应的基因，并借助基因工程实现的解析：蛋白质工程实际操作还是对基因进行操作，而不是对蛋白质进行操作。答案：B4．从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A．合成编码目的肽的DNA片段B．构建含目的肽DNA片段的表达载体C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽解析：如果对多肽P1进行改造，首先根据预期功能设计多肽的分子结构，即根据P1氨基酸序列设计多条模拟肽，再根据模拟肽的氨基酸序列合成编码模拟肽的DNA片段，从而构建含目的肽DNA片段的表达载体，最后从表达产生的模拟肽中筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽。答案：C5．下列关于蛋白质工程的设计思路中，说法不正确的是()A．从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构B．从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序C．从氨基酸的排列顺序推测基因中脱氧核苷酸的排列顺序D．蛋白质工程完全不遵循中心法则解析：蛋白质工程的基本途径是根据中心法则推出来的。答案：D6．蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A．基因工程原则上能生产任何蛋白质B．蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质C．蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程解析：蛋白质工程通过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，以满足人类的生产和生活的需求，是延伸出来的第二代基因工程。答案：B7．猪的胰岛素用于人体降低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。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病，用蛋白质工程进行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：从题干中看出猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同，可以对这一个氨基酸进行替换。答案：A8．蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。下图示意蛋白质工程流程，图中A、B在遗传学上依次表示()A．转录和翻译 B．翻译和转录C．复制和转录 D．传递和表达解析：中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有细胞结构的生物所遵循的法则。答案：A9．对蛋白质的改造有大改、中改和小改之分，其划分的依据是()A．蛋白质分子的复杂程度 B．操作过程的复杂程度C．蛋白质改造部位的多少 D．蛋白质数目的多少解析：蛋白质工程中主要根据蛋白质被改造的多少，可分为以下几种类型：大改、中改、小改。答案：C10．下列哪种方法不是测定蛋白质结构的方法()A．X射线衍射法 B．核磁共振法C．DNA和蛋白质测序技术 D．定点诱变法解析：应用X射线衍射法可测定蛋白质分子的三维空间结构；利用核磁共振法可了解其构象；DNA和蛋白质测序技术的自动化可测定蛋白质分子的一级结构；而定点诱变法是对于已知空间结构的蛋白质，引入替代氨基酸，从而改变蛋白质的结构，有目的地改造蛋白质的功能。答案：D11．下列关于定点诱变技术的说法，正确的是()A．对任何蛋白质的改造都可以用定点诱变技术B．对于已知空间结构的蛋白质可以采用定点诱变技术C．定点诱变技术是蛋白质工程中必须用到的技术D．采用定点诱变技术通常可以改变蛋白质中的多种氨基酸解析：定点诱变技术只能对空间结构明确的蛋白质进行特定位置的改造，改造的结果往往是对其中一个氨基酸进行替换，除此种方法之外蛋白质工程改造的方法还有“中改”和“大改”。答案：B12．猪的胰岛素用于人体降低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。为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病，用蛋白质工程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，所以蛋白质工程中蛋白质的分子设计，只需替换这一个不同的氨基酸即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二、非选择题13．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果受到影响。下面是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程，请据图回答下面有关问题。(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是：________________________________________________________________________。(2)通过人工合成DNA形成的新基因应与________结合后转移到____________________中才能得到准确表达。(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有____________、____________和发酵工程。(4)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？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：本题主要考查蛋白质工程的知识。(1)蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的预期功能，即速效胰岛素。(2)合成的目的基因应与载体形成重组DNA分子后导入受体细胞中才能表达。(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的蛋白质进行改造。根据新的胰岛素中氨基酸序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列。然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。答案：(1)蛋白质的预期功能(2)载体大肠杆菌等受体细胞(3)蛋白质工程基因工程(4)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合成仪来合成出新的胰岛素基因14．蛋白质工程是指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、生产的过程。如图是蛋白质工程的基本途径，试回答下列有关问题：eq\x(\a\al(预期蛋白,质功能))eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(\a\al(设计预期,蛋白质结构))eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(\a\al(推测应有,氨基酸序列))eq\o(→,\s\up7(③))eq\x(\a\al(推测相应基因中,脱氧核苷酸序列))eq\o(→,\s\up7(④))eq\x(\a\al(生产相应,蛋白质))(1)图中③过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的________，后者位于________分子上，其上的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)蛋白质工程从氨基酸序列推测基因中的脱氧核苷酸序列，氨基酸与脱氧核苷酸之间的联系枢纽是信使RNA，信使RNA由DNA转录形成，而密码子是信使RNA上特定的能决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。(2)由人工合成的基因只是基因的编码序列，完整的基因还包括启动子、终止子等结构，把启动子、终止子等DNA片段连接到基因的编码区需要DNA连接酶。(3)由基因合成蛋白质涉及基因工程。答案：(1)密码子信使RNA碱基互补配对(2)启动子终止子DNA连接(3)基因工程15．干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70℃下保存半年，(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”(请填写)。(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，不一定符合人类生产和生活的需要。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________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，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，还是通过对基因的操作来实现？__________。原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。解析：蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。基因工程遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列→创造出自然界不存在的蛋白质。答案：(1)预期蛋白质的功能蛋白质三维结构应有的氨基酸序列相应的脱氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)(4)基因基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代16．绿色荧光蛋白(GFP)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。下图为我国首例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图，据图回答：(1)图中通过过程①②形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质粒。限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成黏性末端的过程。________________________________________________________________________(只写出切割后形成的部分即可)。②在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？__________，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多也最有效的