基因工程及其延伸技术应用广泛同步练习 高二下学期生物浙科版选择性必修3

4.2基因工程及其延伸技术应用广泛

一、单选题1．对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，关于其原因的描述，不正确的是()A.微生物具有生理结构和遗传物质简单的优点B.微生物具有生长繁殖快的优点C.微生物具有适应性强、对环境因素不敏感的优点D.微生物具有容易进行遗传物质操作的优点2．以下有关蛋白质工程的叙述，不正确的是()A.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B.蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质结构出发最终找到脱氧核苷酸序列的过程C.干扰素结构中改变某个氨基酸提高了它的保存时间是蛋白质工程应用的体现D.蛋白质工程不是对蛋白质结构的直接改造，蛋白质工程产生的变异可以遗传3．科学家通过蛋白质工程改造水蛭素（一种蛋白质），将其第47位的天冬酰胺替换为赖氨酸，从而显著提高了其抗凝血活性，操作流程图如下。下列有关叙述正确的是()A.被改造后的水蛭素是自然界没有的蛋白质B.蛋白质工程可以直接从目的基因开始操作C.改造过程的遗传信息传递方向是：氨基酸序列→mRNA碱基序列→目的基因碱基序列D.通过蛋白质工程获得的蛋白质功能一定与预期的功能相同4．人体内的蛋白TPA能降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，但为心梗患者注射大剂量的TPA会诱发颅内出血。研究证实，通过蛋白质工程，将TPA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良TPA，进而显著降低出血副作用。下列关于该蛋白质工程的叙述正确的是()A.制造改良TPA的过程不遵循中心法则B.可利用X射线衍射技术分析TPA的晶体结构C.该例中TPA蛋白的基因增添碱基时可使用基因定点诱变技术D.需要在分子水平上直接对TPA进行定向改造5．渐冻症即肌肉萎缩性侧索硬化症。据研究该病是由于基因突变导致神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。近些年利用诱导多功能干细胞（iPS细胞）制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误的是()A.诱导多功能干细胞的分化实质是基因的选择性表达，使细胞种类增多B.诱导多功能干细胞分化成的多种细胞中DNA和RNA均相同，蛋白质不完全相同C.将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，可能起到良好治疗作用D.植入神经干细胞，使受损的运动功能得到恢复，可以一定程度改善病症6．下列与基因工程应用有关的说法，错误的是()A.可利用“工程菌”生产人的胰岛素B.转基因动物可通过分泌乳汁来生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器C.通过基因工程技术可培育多种抗虫转基因植物D.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因，达到治疗疾病的目的7．下列有关基因工程及应用的叙述错误的是()A.质粒、噬菌体和动植物病毒等是目前基因工程中常用的运载体B.基因工程是在DNA分子水平上进行的设计施工C.利用转基因细菌降解有毒有害的化合物可以保护环境D.一种限制酶能识别一种或几种特定的核苷酸序列8．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需要的蛋白质B.从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构C.根据推测的氨基酸序列，便能确定唯一对应的脱氧核苷酸序列D.根据所预期的蛋白质结构，推测相应的氨基酸序列9．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352位的苏氨酸变成异亮氨酸，二氢吡啶二羧酸合成酶中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.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B.经蛋白质工程改造后的两种酶改变氨基酸这一性状不可遗传C.利用基因工程技术不能改变基因上的特定位点的核苷酸序列D.对两种酶进行改造可通过直接改造蛋白酶的分子结构来实现10．蛋白质工程是研究蛋白质结构和功能的重要手段，下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是()A.蛋白质工程中可以不用构建基因表达载体B.通过蛋白质工程改造后获得的性状不能遗传给后代C.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作D.蛋白质工程可以通过增加酶内部二硫键数目提高酶的热稳定性二、多选题11．水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，将其第47位的天冬酰胺变成赖氨酸（Lys），使其与分子内第4或第5位苏氨酸间形成氢键，来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高抗凝血效率。下列叙述正确的是()A.利用蛋白质工程对水蛭素进行改造的过程不遵循中心法则B.改造水蛭素的过程中需要用到限制酶和DNA连接酶C.通过基因工程和蛋白质工程生产的水蛭素的氨基酸序列相同D.对水蛭素进行分子设计必须从预期水蛭素的功能特点入手12．下列关于蛋白质工程的说法，不正确的是()A.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C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA实现的D.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的三、读图填空题13．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程技术提高了枯草杆菌蛋白酶的催化活性。回答下列问题。（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需要。（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。（4）研究小组将该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发现该酶的催化活性大幅度提高。其原因可能是________________________。14．干扰素是动物细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，可用于对抗病毒的感染和癌症，但体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的部分过程。回答下列问题：（1）步骤①表示____________，蛋白质工程_____________（填“遵循”或“不遵循”）中心法则。（2）利用蛋白质工程设计生产干扰素的起始步骤是______________（填具体过程），利用设计的蛋白质三维结构经过步骤⑤推测出的b表示___________。（3）利用蛋白质工程获得的干扰素mRNA序列与动物细胞内干扰素mRNA序列__________（填“完全相同”或“不一定相同”），原因是___________。（4）若想要通过体外培养实验判断所设计的干扰素是否具有对抗某病毒感染的作用，其实验思路为：____________。

参考答案1．答案：C解析：A、微生物具有生理结构和遗传物质简单的优点，便于研究，A正确；B、微生物的生长周期短，具有生长繁殖快的优点，B正确；C、微生物对环境因素敏感，如在某种抗生素的环境中不能生存，C错误；D、微生物的遗传物质简单，具有容易进行遗传物质操作的优点，D正确。故选C。2．答案：B解析：A、由分析可知，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，A正确；B、蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发，最终找到脱氧核苷酸序列的过程，B错误；C、蛋白质工程可改变原有蛋白质的结构，故干扰素结构中改变某个氨基酸提高了它的保存时间是蛋白质工程应用的体现，C正确；D、蛋白质工程不是对蛋白质结构的直接改造，而是对基因进行改造，蛋白质工程产生的变异可以遗传，D正确。故选B。3．答案：A解析：A、被改造后的水蛭素是通过蛋白质工程完成的，是自然界没有的蛋白质，A正确;B、据图分析，通过分析预期的水蛭素功能推导出蛋白质的结构，进而明确氨基酸序列，最终确定基因中碱基对的排列顺序，B错误;C、改造过程的遗传信息传递方向是:DNA转录生成mRNA，再经过翻译生成蛋白质，C错误;D、通过蛋白质工程获得的蛋白质功能不一定符合预期的功能，D错误。故选A。4．答案：B解析：A、制造改良TPA的过程属于蛋白质工程，蛋白质工程修饰或合成的基因在复制和表达时仍然遵循中心法则，A错误；B、X射线衍射分析是利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法，X射线衍射技术可分析蛋白质的晶体结构，B正确；C、该实例中TPA基因不是增添碱基，而是替换碱基，C错误；D、该技术不是在分子水平上直接对TPA进行改造，而是对TPA的基因进行改造，D错误。故选B。5．答案：B解析：A、诱导多功能干细胞的分化实质是基因的选择性表达，分化的结果是细胞种类增多，A正确；B、诱导多功能干细胞分化成多种细胞是基因选择性表达的结果，细胞核中遗传物质DNA不变，但RNA及蛋白质不完全相同，B错误；C、将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，细胞内表达的毒蛋白减少，可以起到一定的治疗作用，C正确；D、由题干“最新研究结果表明，利用诱导多功能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命”可知，植入神经干细胞，能使受损的运动功能得到恢复，可以一定程度改善病症，D正确。故选B。6．答案：D解析：A、转基因技术构建高产、优质的基因工程菌来生产胰岛素，属于转基因技术在微生物领域的应用，A正确；B、转基因动物通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器，这是转基因技术在医药生产上的应用，B正确；C、通过基因工程技术可培育多种抗虫转基因植物，属于转基因技术在植物育种上的应用，C正确；D、基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，D错误。故选D。7．答案：D解析：A、目前基因工程中常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等，A正确；B、基因工程指按照人们的意愿，把一种生物的某种基因（其本质为具有遗传效应的DNA分子）提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA分子水平上进行的设计施工，B正确；C、利用基因基因工程，把降解有毒有害的化合物相关的基因导入到细菌，培育出能降解有毒有害的化合物的转基因细菌，这种细菌可以降解有毒有害物质，可以保护环境，C正确；D、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，D错误。故选D。8．答案：C解析：A、基因控制蛋白质的合成，通过改造或合成基因获得所需要的蛋白质，属于蛋白质工程的范畴，A正确；B、结构决定功能，功能反映结构，从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，B正确；C、由于密码子的简并性，根据推测的氨基酸序列，不能确定唯一对应的脱氧核苷酸序列，C错误；D、氨基酸是蛋白质的基本单位，根据所预期的蛋白质结构，可推测相应的氨基酸序列，D正确。故选C。9．答案：A解析：A、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设计改造，A正确；B、经蛋白质工程改造后的酶的基因发生了改变，因此经蛋白质工程改造后的两种酶改变氨基酸这一性状可以遗传，B错误；C、利用基因工程技术可以改变基因上特定位点的核苷酸序列，进而实现对蛋白质的改造，C错误；D、要对蛋白质的结构进行改造，必须通过改造或合成基因来完成，D错误。故选A。10．答案：D解析：蛋白质工程是基因工程的延伸，需要构建表达载体，A错误；由于蛋白质工程是直接对基因进行修饰或合成基因，改造后的性状可以遗传给后代，B错误；基因的结构决定蛋白质的结构，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作，C错误；蛋白质工程可以通过增加二硫键数目来提高热稳定性，例如为了提高T4溶菌酶的耐热性，将3号位的异亮氨酸换成半胱氨酸，在3号和97号半胱氨酸之间形成一个二硫键，使得T4溶菌酶耐热性得到提高，D正确。11．答案：BD

解析：蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→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→获得所需要的蛋白质，该过程是中心法则的逆运用，遵循中心法则，A项错误；蛋白质工程必须通过改造或合成基因来完成，是第二代基因工程，实施过程需用到限制酶和DNA连接酶构建基因表达载体，B项正确；基因工程生产的蛋白质是自然界已有的蛋白质，而蛋白质工程能生产出自然界中不存在的新型蛋白质分子，两者的氨基酸序列不同，C项错误；对蛋白质进行分子设计应从预期的蛋白质功能出发，对蛋白质的结构进行设计，D项正确。12．答案：BCD

解析：A.根据概念可知，蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子，A正确；B.蛋白质工程的直接操作对象是基因，而不是蛋白质，B错误；C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的基因来实现的，C错误；D.蛋白质工程的流程为：预期蛋白质供能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，这和天然蛋白质合成的过程是不相同的，D错误。13．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）限制性核酸内切酶；避免质粒的自我连接、目的基因的自我连接，确保目的基因的插入方向；DNA连接酶（4）改变了蛋白酶的空间结构，提高了酶与底物的亲和力解析：（1）蛋白质工程是指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要。（2）获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（3）为使目的基因与质粒连接,通常会用两种不同的限制性核酸内切酶对质粒和目的基因两侧进行切割,其目的是避免质粒的自我连接、目的基因的自我连接,确保目的基因的插入方向。再用DNA连接酶处理形成重组质粒。（4）研究小组