2024版新教材高中生物第3章基因工程第4节蛋白质工程的原理和应用课时作业新人教版选择性必修3

第4节蛋白质工程的原理和应用必备学问基础练进阶训练第一层学问点1蛋白质工程崛起的缘由1.下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（）A．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延长出的其次代基因工程B．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的C．蛋白质工程的实质是改造或合成基因D．蛋白质工程只能生产自然界中已经存在的蛋白质2．玉米的赖氨酸含量比较低，科学家将合成赖氨酸的关键酶——天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬氨酸变成异亮氨酸后，可大大提高玉米中的赖氨酸含量。下列有关蛋白质工程的叙述正确的是（）A．改造后的两种酶是自然界中已经存在的物质B．在分子水平上干脆对两种酶的氨基酸进行改造C．蛋白质工程不须要从预期蛋白质功能动身，可干脆设计其结构D．蛋白质工程的目的是获得满足人类生产和生活需求的蛋白质3．蛋白质工程的最终目的是（）A．分析蛋白质的三维结构B．探讨蛋白质的氨基酸组成C．获得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，满足人类的需求学问点2蛋白质工程的基本原理4.下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是（）A．蛋白质工程应先设计蛋白质的结构后再预期其功能B．与自然蛋白质合成相比，蛋白质工程不遵循中心法则C.对蛋白质的改造是通过干脆改造相应的mRNA来实现的D．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子5．下列哪项不是蛋白质工程的基本思路（）A．通过改造或合成基因获得所须要的蛋白质B．从预期的蛋白质功能动身，设计预期的蛋白质结构C．依据推想的氨基酸序列，便能确定唯一对应的脱氧核苷酸序列D．依据所预期的蛋白质结构，推想相应的氨基酸序列6．蛋白质工程的基本流程是（）A．基因→转录→翻译→多肽链→蛋白质→生物功能B．设计蛋白质的结构→改造蛋白质分子→行使功能C．预期蛋白质功能→推想氨基酸序列→设计蛋白质结构→合成相应mRNAD．预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推想氨基酸序列→找到并变更对应的脱氧核苷酸序列或合成新的基因→获得所须要的蛋白质7．蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称其次代基因工程。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．DNA合成和分子设计B．转录和翻译C.复制和转录D．传递和表达8.下列关于蛋白质工程的基本途径的叙述错误的是（）A．从蛋白质的功能推想蛋白质应有的结构B．从蛋白质的结构推想氨基酸的排列依次C．从脱氧核苷酸的排列依次推想氨基酸的排列依次D．从氨基酸的排列依次推想脱氧核苷酸的排列依次9．目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。接受蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确依次是（）①推想蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列②依据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构③合成蓝色荧光蛋白基因④表达出蓝色荧光蛋白A．①②③④B．②①③④C．②③①④D．④②①③学问点3蛋白质工程的应用10.蛋白质工程取得的进展，向人们展示出迷人的前景。下列叙述错误的是（）A．可以改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质B．基本思路是从预期蛋白质功能动身的C．干脆操作对象是蛋白质D．蛋白质工程的实现须要多学科技术支撑11．蛋白质工程中目前已成功的是（）A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品B．蛋白质工程应用于微电子方面C．体外耐保存的干扰素D．用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米12．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13．下列不属于蛋白质工程成果的是（）A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性B．生产出鼠—人嵌合抗体C．将t­PA分子中的天门冬酰胺替换为谷氨酰胺D．将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素14．探讨者试图通过蛋白质工程技术改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。以下说法错误的是（）A．改造过程中须要用到限制酶和DNA连接酶B．该过程核心技术是基因工程C．改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D．改造后的中华鲟产生的后代不具有改造后的蛋白质15．下列关于蛋白质工程应用的叙述，不正确的是（）A．通过蛋白质工程生产更符合人类须要的产品B．通过蛋白质工程可以变更蛋白质的活性C．通过蛋白质工程制成体积小、耗电少、效率高的电子元件D．利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人干扰素实力素养综合练进阶训练其次层1．Kampen等科学家为探讨脂肪酶突变体对底物专一性的影响，将其蛋白质第356位的丝氨酸替换为缬氨酸，发觉其活性降低了12倍，下列叙述错误的是（）A．上述过程属于蛋白质工程B．蛋白质工程须要构建重组DNA分子C．该过程的实质是对脂肪酶在分子水平上进行改造D．常用化学方法干脆将脂肪酶第356位的丝氨酸替换为缬氨酸2．下列哪项不是蛋白质工程中的分子设计（）A．对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换B．对氨基酸结构进行改造C．从氨基酸的排列依次起先设计全新蛋白质D．设计限制蛋白质合成的基因中的核苷酸序列3．下列关于蛋白质工程的说法正确的是（）A．蛋白质工程无需构建基因表达载体B．蛋白质工程须要限制性内切核酸酶和DNA连接酶C．对蛋白质的改造是通过干脆改造相应的mRNA来实现的D．蛋白质工程的干脆操作对象是蛋白质，不须要对基因进行操作4．科学家利用蛋白质工程技术将葡萄糖异构酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，结果它的最适温度提高了10～12℃。下列说法正确的是（）A．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列B．蛋白质工程和基因工程的根本区分是操作对象的差异C．蛋白质工程的目的是获得满足人类生产和生活需求的蛋白质D．蛋白质工程的流程和自然蛋白质合成的过程是相同的5．蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特别布局。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构推想出相应的基因结构，用以指导对蚕丝蛋白的修改，让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关说法正确的是（）A．蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程不遵循“中心法则”B．上述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延长C．可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成D．利用基因工程技术不能变更基因上特定位点的核苷酸序列6．蛋白质工程的探讨，将对生命科学产生重大影响。下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是（）A．蛋白质工程能将人抗体的某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体的免疫原性B．理论上对关键氨基酸的置换和增删是进行蛋白质工程的唯一方法C．蛋白质工程是对蛋白质分子的干脆改造D．蛋白质工程只能生产自然的蛋白质7．科学家选取纤维素酶分子中若干个氨基酸位点作为改造点，结合中心法则原理，构建了“小而精”的突变体文库，最终获得催化效率更高的纤维素酶分子。下列说法错误的是（）A．改造纤维素酶分子的前提是已知纤维素酶的氨基酸序列及其空间结构B．该过程设计出的高效纤维素酶分子可能是自然界中不存在的蛋白质C．该过程的实质是对纤维素酶基因在分子水平上进行改造D．纤维素酶和高效纤维素酶在细胞内合成过程中遗传信息的流向不同8．（不定项）胰岛素可用于治疗糖尿病，自然胰岛素制剂简洁形成二聚体或六聚体，皮下注射往往要阅历一个慢慢解离为单体的过程，这在确定程度上延缓了疗效。科学家希望对胰岛素进行改造，下图是新的速效胰岛素的生产过程。有关叙述正确的是（）A．该过程属于蛋白质工程，最终还必需通过改造或合成基因来完成B．构建新的胰岛素首先要从预期新的胰岛素基因功能起先C．新的胰岛素生产过程照旧遵循中心法则D．新的胰岛素基因的脱氧核苷酸序列可能有多种9.枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但其极易被氧化而失效。科学家将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化实力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。它的改造过程如下：预期蛋白质功能→①设计预期的蛋白质结构→②推想应有氨基酸序列→③找到并变更相对应的脱氧核苷酸序列（基因）→④生产相应蛋白质。回答下列问题：（1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是。（2）改造后的枯草杆菌中限制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有个碱基对发生变更。（3）科学家对枯草杆菌蛋白酶分子所做的改造工作，是对已知蛋白质进行。（4）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并发挥作用，还必需在序列的上、下游加上和，在这个过程中须要酶的参与。10．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，假如将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，在确定条件下可以延长保存时间。给广袤患者带来福音。回答下列问题：（1）蛋白质的合成是受基因限制的，因此获得能够限制合成“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，设计试验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：eq\x(①)eq\o(→,\s\up7(设计))eq\x(②)eq\o(→,\s\up7(推想))eq\x(③)eq\o(→,\s\up7(合成))eq\x(④)eq\o(→,\s\up7(获得))可以保存的干扰素①；②；③；④。（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，不愿定符合须要。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，来改造现有蛋白质或制造一种新的，以满足人类的生产和生活须要。（3）蛋白质工程实施的难度很大，缘由是蛋白质具有特别困难的结构。11．[2024·辽宁阜新高二校考期末]水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中的重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：（1）蛋白质工程流程如图所示，物质a是，物质b是。（2）蛋白质工程是基因工程的延长，基因工程中获得目的基因的常用方法有、。（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推想两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的（填“种类”或“含量”）有关。第4节蛋白质工程的原理和应用必备学问基础练1．答案：D解析：基因指导蛋白质的合成，蛋白质工程以基因工程为基础，A正确；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的，从功能入手，设计出须要的蛋白质，进而获得基因，B正确；蛋白质工程能通过基因修饰或基因合成来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，C正确，D错误。2．答案：D解析：两种酶的改造是通过蛋白质工程实现的，蛋白质工程可以产生新的蛋白质，A错误；由于基因确定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行改造，最终还必需通过改造或合成基因来完成，B错误；蛋白质工程的基本思路是：从预期的蛋白质功能动身→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到并变更相对应的脱氧核苷酸序列或合成新的基因→获得所须要的蛋白质，C错误；蛋白质工程的目标是依据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造，D正确。3．答案：D解析：蛋白质工程是在深化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改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求，D正确。4．答案：D解析：蛋白质工程应先预期其功能，再依据功能确定其结构，A错误；蛋白质工程也遵循中心法则，B错误；对蛋白质的改造是通过干脆改造现有蛋白质的基因来实现的，C错误；蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子，D正确。5．答案：C解析：基因限制蛋白质的合成，通过改造或合成基因获得所须要的蛋白质，属于蛋白质工程的范畴，A正确；结构确定功能，功能反映结构，从预期的蛋白质功能动身，设计预期的蛋白质结构，B正确；由于密码子的简并性，依据推想的氨基酸序列，不能确定唯一对应的脱氧核苷酸序列，C错误；氨基酸是蛋白质的基本组成单位，依据所预期的蛋白质结构，可推想相应的氨基酸序列，D正确。6．答案：D解析：依据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到并变更对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所须要的蛋白质，D正确，A、B、C错误。7．答案：A解析：由图可知，结构确定功能，依据蛋白质的功能，逆推出蛋白质的结构，从而进行分子设计出氨基酸的序列多肽链，进而通过碱基互补配对原则推出DNA的脱氧核苷酸序列，进而进行DNA的分子合成，所以a是DNA合成，b是分子设计，A正确。8．答案：C解析：从预期的蛋白质功能动身，设计预期的蛋白质结构，A正确；从预期的蛋白质结构，推想应有的氨基酸的排列依次，B正确；通过基因修饰或基因合成获得相关基因，基因通过转录和翻译限制蛋白质的合成，不须要从脱氧核苷酸的排列依次推想氨基酸的排列依次，C错误；从氨基酸的排列依次，找到相对应的脱氧核苷酸的排列依次，合成DNA，表达合成蛋白质，D正确。9．答案：B解析：蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能动身→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→相应基因的修饰改造或人工合成→相应基因的表达。因此，接受蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确依次是：②依据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构→①推想蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列→③合成蓝色荧光蛋白基因→④表达出蓝色荧光蛋白，B正确。10．答案：C解析：蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，A正确；蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能动身→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到并变更相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所须要的蛋白质，B正确；蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的，干脆操作对象不是蛋白质，C错误；蛋白质工程是以基因工程为基础延长出来的其次代基因工程，包含多学科的综合科技工程领域，D正确。11．答案：A解析：通过对胰岛素进行改造，已经使其成为速效型药品，A正确；通过蛋白质工程方法制造成电子元件正在探究中，还未成功，B错误；体外耐保存的干扰素目前还没成功，C错误；生产赖氨酸含量高的玉米尚未成功，D错误。12．答案：C解析：多数蛋白质除具有一级结构(即氨基酸依次)外，还具有困难的高级结构，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，因而要设计出更加符合人类须要的蛋白质还需经过艰辛的探究。13．答案：D解析：A、B、C三项均是人类有目的地改造或制造蛋白质，是蛋白质工程的成果；将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素属于基因工程的成果，D错误。14．答案：D解析：蛋白质工程的核心是基因工程，所以改造过程中需用到限制酶和DNA连接酶，A正确；蛋白质工程是其次代基因工程，故基因工程是蛋白质工程的核心技术，B正确；改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现有中华鲟仍是同一物种，它们之间没有生殖隔离，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟产生的后代也具有改造后的蛋白质，D错误。15．答案：D解析：依据蛋白质工程的概念可知，通过蛋白质工程可生产更符合人类须要的产品，A正确；通过蛋白质工程可以变更蛋白质的活性，B正确；利用蛋白质工程可制成体积小、耗电少、效率高的电子元件，C正确；利用基因工程可以在大肠杆菌细胞中得到人干扰素，D错误。实力素养综合练1．答案：D解析：将蛋白质第356位的丝氨酸替换为缬氨酸，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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，属于蛋白质工程，A正确；蛋白质工程是通过改造或合成基因，然后进行表达，需构建重组DNA分子，B正确；蛋白质工程是在分子水平上对现有蛋白质的基因分子进行操作，对蛋白质在分子水平上进行改造，C正确；蛋白质工程不是干脆对氨基酸进行替换，而是从预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推想应有氨基酸序列→找到并变更相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成，D错误。2．答案：B解析：对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换，属于蛋白质工程中的分子设计，A不符合题意；蛋白质工程中并不干脆对氨基酸结构进行改造，B符合题意；从氨基酸的排列依次起先设计全新蛋白质，属于蛋白质工程的基本途径，C不符合题意；依据预期的蛋白质的功能设计限制蛋白质合成的基因中的核苷酸序列，属于蛋白质工程的分子设计，D不符合题意。3．答案：B解析：蛋白质工程是以基因工程为基础的，蛋白质工程须要构建基因表达载体，A错误；蛋白质工程须要限制性内切核酸酶(切割目的基因和载体)和DNA连接酶(连接切割后的目的基因和载体)，B正确；对蛋白质的改造是通过干脆改造相应的基因来实现的，C错误；蛋白质工程是通过改造或修饰基因来实现的，D错误。4．答案：C解析：蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是预期的蛋白质功能，A错误；蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，B错误；蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需蛋白质，故蛋白质工程可以获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，C正确；蛋白质工程是从预期的蛋白质功能动身，设计预期的蛋白质结构，推想应有的氨基酸序列，找到并变更相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因，获得所须要的蛋白质，故蛋白质工程的流程和自然蛋白质合成的过程是不完全相同的，D错误。5．答案：B解析：蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝，遵循“中心法则”，A错误；基因确定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必需通过改造或合成基因来完成，故上述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延长，B正确；核酸分子杂交技术不能检测蛋白质，可用抗原—抗体杂交技术检测蛋白质，C错误；利用基因工程技术可以变更基因上特定位点的核苷酸序列，进而实现对蛋白质的改造，D错误。6．答案：A解析：蛋白质工程能产生自然界没有的人—鼠抗体，削减过敏等免疫反应的发生，A正确；蛋白质工程是通过对基因的改造或合成实现的，而不是对氨基酸的置换和增删，B错误；蛋白质工程通过基因改造或合成基因，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，是在基因水平上改造蛋白质，C、D错误。7．答案：D解析：改造纤维素酶分子，属于蛋白质工程，蛋白质工程的前提是已知纤维素酶的氨基酸序列及其空间结构，以便推想相应基因中的碱基序列，A正确；设计出的高效纤维素酶分子可能是自然界中不存在的蛋白质，B正确；该过程的实质是对纤维素酶基因在分子水平上进行改造，C正确；纤维素酶和高效纤维素酶在细胞内合成过程中遗传信息的流向相同，D错误。8．答案：ACD解析：生产新的胰岛素属于蛋白质工程，依据蛋白质工程的流程可知，最终还必需通过改造或合成基因来完成，因此蛋白质工程被称为其次代基因工程，A正确；构建新的胰岛素首先要从预期新的胰岛素功能起先，进而推想相应的蛋白质结构，分析所需的基因结构，然后合成相应的基因，B错误；蛋白质的合成受基因的调控，因此，新的胰岛素生产过程照旧遵循中心法则，C正确；由于密码子的简并性，据此推想出新的胰岛素基因的脱氧核苷酸序列可能有多种，D正确。9．答案：(1)蛋白质工程(2)1(3)少数氨基酸的替换(4)启动子终止子DNA连接解析：(1)题干所述技术是对蛋白质分子进行改造，因此属于蛋白质工程。(2)枯草杆菌蛋白酶分子改造的方向是替换蛋白酶分子中第222位的氨基酸，须要进行碱基对的替换，至少有1个碱基对发生变更。(3)科学家所做的改造工作是对已知的枯草杆菌蛋白酶这种蛋白质进行少数氨基酸的替换。(4)若要使脱氧核苷酸序列得以表达，须要在序列上游加上启动子，下游加上终止子，在这个过程中须要DNA连接酶参与。1