专题验收评价（三十） 蛋白质工程及生物技术的安全与伦理

专题验收评价（三十）蛋白质工程及生物技术的安全与伦理一、选择题1.(2023·杭州3地二模)生物技术的安全和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述错误的是()A.鼓励发展基因编辑技术来设计试管婴儿解决不孕问题B.我国在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器C.克隆技术还不成熟，与社会伦理有严重冲突，应禁止生殖性克隆人D.应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质解析：选A可通过试管婴儿解决不孕问题，禁止滥用基因编辑技术选择性设计试管婴儿，A错误。2.(2023·新昌月考)蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊结构，使它产生了一个由坚硬的结晶区和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测出其相应的基因结构，以指导对蚕丝蛋白的修改，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：选D通过蛋白质结构推测出其相应的基因结构，进而通过改造基因来实现对蛋白质(蚕丝蛋白)的改造，属于蛋白质工程；根据题干信息可知，该工程的流程是蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质。3.生殖性克隆和治疗性克隆既有相同点，又有本质的区别。下列叙述正确的是()A.二者均涉及体细胞核移植技术B.二者均能够丰富人类基因的多样性C.二者均可运用DNA重组技术进行研究D.二者均受到我国政府的反对解析：选A两种技术都涉及体细胞核移植技术，A正确；克隆属于无性繁殖，二者都不能丰富人类基因的多样性，也都不涉及DNA重组技术，B、C错误；生殖性克隆涉及严重的伦理问题，我国政府不允许进行任何生殖性克隆人实验，但支持治疗性克隆，D错误。4.(2023·嘉兴平湖月考)利用蛋白质工程改造源于溶珊瑚弧菌的几丁质酶：保留该酶N端，在C端增加陆生真菌几丁质结合保守域，从而增加酶与底物的结合能力。改造后的酶活性显著高于原始几丁质酶。相关叙述错误的是()A.几丁质是海洋中含量丰富的多糖之一B.溶珊瑚弧菌分泌的几丁质酶须在其细胞内才能发挥作用C.该技术的直接操作对象是溶珊瑚弧菌的几丁质酶基因D.表达改造后的几丁质酶需要借助于受体细胞解析：选B几丁质是一种多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中，是海洋中含量丰富的多糖之一，A正确；酶在细胞内或细胞外，都能发挥其催化作用，B错误；蛋白质工程直接操作的对象为基因，C正确；改造后的几丁质酶基因若要成功表达，需要将其导入相应的受体细胞中，经转录翻译后合成相应蛋白质，D正确。5.(2023·绍兴适应考)越来越多的“转基因产品”进入我们的生活，但是人们对转基因生物及其相关产品的安全性充满了担心，不需要对转基因作物进行安全评估的是()A.转基因作物的蛋白质含量B.转基因作物对原有栖息地物种生存的影响C.转入的基因是否会扩散到其他植物中D.食用转基因产品对人体健康的影响解析：选A转基因作物的安全评估主要指其遗传稳定性、环境安全、食用安全等方面，不需要评估其营养价值(例如蛋白质含量)，A符合题意。6.(2023·浙江强基联盟统测)“粮食安全”大主题下，转基因相关政策密集出台，预计后续品种审定证书将相继落地。下列关于转基因作物安全问题的叙述，正确的是()A.转基因作物的安全问题就是指其食品安全问题B.应杜绝转基因作物上餐桌，以防食物中毒C.与转基因相关的作物，应进行安全评价与管理D.转基因作物对人类生活和生态的风险是可预测的解析：选C转基因作物安全问题不仅指食品安全，还包括环境安全等，A错误；对转基因作物，要进行客观评价，不能一概而论，因此不能完全杜绝转基因作物上餐桌，B错误；所有与转基因相关的作物，可能存在安全问题，应进行安全评价与管理，C正确；由于遗传机制的复杂性，到目前为止不能完全预测转基因作物的风险，D错误。7.水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓，但在治疗过程中发现其抗凝血活性低。研究人员欲提高水蛭素抗凝血活性，正确的操作步骤是()①确定影响活性的氨基酸序列②分析水蛭素的空间结构，找到影响其活性的结构域③推测需要替换的氨基酸序列④构建表达载体，使其在受体细胞中表达⑤PCR技术获得改造后的水蛭素基因⑥确定基因中的碱基序列A.②①③⑤⑥④ B.②③⑥①⑤④C.②①③⑥⑤④ D.①②③④⑤⑥解析：选C欲提高水蛭素抗凝血活性，需要利用蛋白质工程技术，根据蛋白质工程的基本途径可知，C符合题意。8.乳酸菌厌氧呼吸过程产生的丙酮酸会在LDH酶的催化下产生乳酸，如图所示。由于工业需求，需要利用苯丙酮酸生产①处基团体积更大的苯乳酸，因此科研人员拟改造原有的LDH酶，使其第52位的酪氨酸替换为亮氨酸，使其成为能催化生产苯乳酸的mLDH酶。下列说法错误的是()A.上述改造过程属于蛋白质工程技术，mLDH酶编码基因原本不存在于自然界中B.蛋白质工程的操作是在蛋白质分子水平上进行氨基酸的增减、替换等C.改造后的mLDH酶可能因空间结构发生改变导致其催化活性提高D.编码mLDH酶的基因必须插入到启动子和终止子之间才有机会表达解析：选B分析题意可知，LDH酶是天然存在的酶，mLDH酶是通过蛋白质工程改造而来，故mLDH酶编码基因原本不存在于自然界中，A正确；蛋白质工程的直接操作对象是基因，是在基因分子水平上进行核苷酸的增减、替换等，B错误；改造LDH酶时，使其第52位的酪氨酸替换为亮氨酸，氨基酸序列改变可能会引起空间结构改变，进而导致其催化活性提高，C正确；启动子和终止子是调控基因表达的关键部位，故编码mLDH酶的基因必须插入到启动子和终止子之间才有机会表达，D正确。9.(2023·温州二模)转基因产品是指利用基因工程技术获得的生物制品，其安全性问题一直是大众关注和争论的热点。下列叙述错误的是()A.通过转基因育种可增加或消除原有生物品种的某些性状B.转基因食品风险评估时还需考虑标记基因的安全性问题C.严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性D.转基因作物的长期、大规模种植不利于侵染力更强的害虫的出现解析：选D通过转基因育种，按照人们的需要，可增加或消除原有生物品种的某些性状，A正确；在重组DNA分子上一般会存在标记基因，而具有筛选作用的标记基因一般为抗性基因，故转基因食品风险评估时还需考虑标记基因的安全性问题，B正确；转基因作物所携带的外源基因使得作物高产的同时，也可能会向自然界扩散，从而打破自然界原有的物种平衡，严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性，C正确；转基因作物的长期、大规模种植，可能使目标害虫或非目标害虫对转基因作物的适应在群体水平上产生抗性，有可能产生抵抗力更强的“超级害虫”，造成更大的危害，D错误。10.自从第一株转基因植物问世以来，已有数十种乃至上百种转基因植物在世界各地的实验室中诞生，随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生。下列有关“基因污染”的叙述，错误的是()A.转基因作物的外源基因可以通过花粉扩散到它的近亲作物上，从而污染生物基因库B.杂草、害虫从它的近亲中获得的抗性基因，可能会破坏生态系统的稳定性C.“基因污染”是一种不增殖不扩散的污染，故不必过分担心D.“基因污染”的危害在于引起了遗传物质的改变，难以立即消除解析：选C“基因污染”是一种可增殖、可扩散的污染，C错误。阅读下列材料，回答11～12题。血友病是一种伴X染色体隐性遗传病，其中A型血友病是由于FⅧ基因(主要在肝脏中表达)发生基因突变导致凝血因子Ⅷ含量降低或功能异常，已发现FⅧ基因突变类型达3000多种。腺病毒载体(AAV)是A型血友病基因治疗常用载体，为单链DNA。FⅧ基因的结构域包括A1—A2—B—A3—C1—C2，改变A1结构中碱基序列，使第309位的亮氨酸替换为丝氨酸，可增加凝血因子Ⅷ的分泌，利用AAV为载体将编辑后的FⅧ基因插入到A型血友病猴肝细胞基因组后，成功高表达出了凝血因子Ⅷ，从而达到基因治疗的目的。11.下列对材料分析，正确的是()A.改变FⅧ基因中的A1结构域属于基因突变B.AAV碱基组成中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数C.血友病女性患者的祖母与孙女也都是血友病患者D.FⅧ基因突变类型达3000多种体现了基因突变的随机性解析：选A改变FⅧ基因中的A1结构域，使第309位的亮氨酸替换为丝氨酸，即替换了FⅧ基因的碱基对，属于基因突变，A正确；AAV为单链DNA，碱基组成中嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数，B错误；血友病是一种伴X染色体隐性遗传病，血友病女性患者的祖母与孙女不一定是血友病患者，但至少是携带者，C错误；FⅧ基因突变类型达3000多种体现了基因突变的多方向性，D错误。12.下列对材料分析，错误的是()A.选择肝细胞特异性的启动子，可使FⅧ基因表达严格受限于肝细胞B.材料中得到高表达凝血因子Ⅷ的操作过程属于蛋白质工程C.质粒是基因工程常用的一种载体，在真核生物细胞中也有分布D.将FⅧ基因插入到猴肝细胞基因组并成功表达属于体外基因治疗解析：选D选择肝细胞特异性的启动子，可使FⅧ基因表达严格受限于肝细胞，A正确；由材料可知，根据人们的需要，通过基因工程手段改造已有的编码蛋白质的基因，得到高表达凝血因子Ⅷ的操作过程属于蛋白质工程，B正确；质粒是基因工程常用的一种载体，在真核生物细胞(如酵母菌细胞)中也有分布，C正确；将FⅧ基因插入到猴肝细胞基因组并成功表达属于体内基因治疗，D错误。二、非选择题13.地球上纤维素含量丰富，其酶解产物利用非常广泛，但通常存在纤维素酶催化活性低下、持续催化能力较弱等问题，导致生产成本较高，影响其在生产生活中的应用。采用蛋白质工程技术对纤维素酶进行分子改造，可有效解决纤维素酶催化活性低下、持续催化能力较弱的问题。回答下列问题：(1)蛋白质工程是通过____________________________________，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。(2)酶解法降解实现了对纤维素的有效利用，其优点是____________________________(答两点)。(3)纤维素酶的结合域(CBM)在纤维素的降解中扮演着重要角色，研究发现通过对CBM活性部位的2个色氨酸残基进行改造，会得到能持续催化水解纤维素的纤维素酶，请概述获得该种纤维素酶的大致流程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)纤维素酶连接区的主要作用是柔性连接催化域和结合域，该连接区多数由脯氨酸、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸等组成，极易被蛋白酶水解，但经糖基化修饰后可以很好地防止蛋白酶的水解。推测原因可能是_____________________________________________________________________。为了深入研究纤维素酶连接区功能，尽可能地提高纤维素酶的活性，对连接区的改造研究主要体现在_____________________________________________________(答两点)等方面。(5)对纤维素酶的改造，还可以通过蛋白质定向进化手段实现，为了达到最终的结果，在研究中只需要人为地为蛋白质制造进化条件，就能够使纤维素酶的基因发生改变。与传统的蛋白质工程相比，该方法具有的优点是_____________________________________(答一点)。解析：(1)分析题意可知，蛋白质工程是通过设计和改造编码蛋白质的基因对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。(2)酶具有专一性，酶解法降解实现了对纤维素的有效利用，其优点是将纤维素催化分解为其他有用的物质，增加了经济效益，且酶催化过程无污染。(3)获得该种纤维素酶是通过蛋白质工程实现的，结合蛋白质工程的过程，获得该种纤维素酶的大致流程见答案。(4)经糖基化修饰后可以很好地防止蛋白酶的水解，原因可能是糖基化修饰后酶连接区空间结构发生改变，而不易与蛋白酶结合；蛋白质结构多样性是由氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构等决定的，对连接区的改造研究主要体现在氨基酸序列和蛋白质的空间结构等方面。(5)与传统的