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后提能集训新人教版选择性必修3

第3章第4节

______________课后超能集训____________________

［基础达标］

题组一蛋白质工程的概念

1.蛋白质工程崛起的缘由是］）

A.天然蛋白质使生物适应环境

B.天然蛋白质均为自然界应存在的种类

C.天然蛋白质不能够完全满足人类生产生活的需要

D.天然蛋白质的结构和种类是长期自然选择的结果

【答案】C

【解析】蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质，而天然蛋

白质不能够完全满足人类生产生活的需要，C正确。

2.蛋白质工程与基因工程相比，其突出的特点是（）

A.蛋白质工程原则上能生产出任何蛋白质

B.蛋白质工程能够对现有的蛋白质进行改造，或者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实现

D.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出的第三代基因工程

【答案】B

【解析】蛋白质工程不能生产没弄清高级结构的蛋白质，A错误；蛋白质工程的突出特

点是对原有的蛋白质加以改造或制造出自然界中没有的蛋白质，B正确；蛋白质工程也要通

过转录和翻译生产蛋白质，C错误；蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出的第二代基因

工程，D错误。

3.下列关于蛋白质工程的叙述，错误的足（）

A.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性

B.蛋白质工程可以改造酶的结构从而提高酶的热稳定性

C.利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素

D.蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程

【答案】C

【解析】通过蛋白质工程可以改变蛋白质的结构，进而改变蛋白质的活性，A正确；绝

大多数酶是蛋白质，蛋白质工程可以改造化学本质为蛋白质的酶的结构，从而提高酶的热稳

定性，B正确；利用基因工程可以在真菌细胞中得到人的胰岛素，C错误；蛋白质工程是在基

因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，D正确。

题组二蛋白质工程的原理

4.下列关于蛋白质工程的设计思路不正确的是（）

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脱氧核甘酸的排列顺序

D.蛋白质工程完全不遵循中心法则

【答案】D

【解析】蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构一

推测应有的氨基酸序列f找到并改变相对应的脱氧核甘酸序列f获得所需要的蛋白质。由适

合需求的新基因表达出具有特定结构和功能的蛋白质的过程遵循中心法则，也在蛋白质工程

的流程之内.综上所述，D错误，A、B、C正确。

5.下图是蛋白质工程的示意图，有关叙述错误的是（）

7TWI*-----做•列卜F—一一卜EI的期砥

Ml0~HinRxTI----^结构―「布加加"

A.实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系

B.目前蛋白质工程最大的困难是E过程，即设计预期的蛋白质结构

C.G过程的完成依赖于基因修饰或基因合成

D.蛋白质工程流程的顺序是A、B、C、D、E、F、G

【答案】D

【解析】实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系，A正确；目前蛋

白质工程最大的困难是E过程，即设计预期的蛋白质结构，B正确；G过程的完成依赖于基因

修饰或基因合成，C正确；蛋白质工程流程的顺序是E、F、G、A、B、C、D,D错误。

6.蛋白质工程中对蛋白质分子的设计，主要包括（）

①进行少数氨基酸的替换

②对不同来源的蛋白质的拼接

③从预期蛋白质的功能出发去推测氨基酸排列顺序

④直接改变蛋白质的空间结构

A.®®B.

C.D.

【答案】B

【解析】蛋白质工程中对蛋白质分子的设计主要包括：制造出自然界中不存在的全新蛋

白质；在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域；改造蛋白质分子中的几个氨基酸

残基。由于蛋白质分子通常都较大，而直接改变蛋白质的空间结构不易于操作，因此蛋白质

工程是在基因的水平上进行操作的，故①@③正确

④错误，B正确。

7.某生物制品公司用下图所示的方法生产干扰素。下列说法正确的是（）

©X

（^\细曲质，尊

楙匕印胞卜犹泰基因因的质粒

酵母菌

A.能产生干扰素的酵母菌是基因工程创造的新物种

B.干扰素是由淋巴细胞产生的，所以只有淋巴细胞中才有干扰素基因

C.该过程所运用的生物学原理是基因重组

D.若要获得更耐储存的干扰素，可利用蛋白质工程来直接改造蛋白质

【答案】C

【解析】能产生干扰素的酵母菌是基因工程创造的新品种而不是新物种，A错误；所有

细胞都有干扰素基因，只有淋巴细胞中干扰素基因才表达，B错误；基因工程的原理就是基

因重组，C正确；若要获得更耐储存的干扰素，可利用蛋白质工程来改造干扰素基因，D错误。

题组三蛋白质工程的应用

8.添加在洗衣粉中的某种睡在低温下活性较低，影响了洗衣粉的洗涤效果。若要用生物

工程的方法改变此酶的特性，首先考虑的是（）

A.基因工程B.蛋白质工程

C.诱变D.细胞工程

【答案】B

【解析】可通过蛋白质工程实现对蛋白质改造的目的。

9.下列不属于蛋白质工程成果的是（）

A.改造睡的结构，提高酶的热稳定性

B.生产出鼠一人嵌合抗体

C.将t—PA分子中的天冬酰接替换为谷氨酰胺

D.将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素

【答案】D

【解析】绝大多数酶是蛋白质，A正确：抗体化学本质是蛋白质，B正确：替换氨基酸是

对蛋白质的改造，C正确；将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素是基因工程，D

错误。

10.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶结构和功能很相似，只是热稳定

性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，用于临床治疗消化不良，最佳

方案是（）

A.减少此酶在片剂中的含量

B.将此酶与人蛋白酶拼接，形成新的蛋白酶

C.重新设计与创造一种全新的蛋白酹

D.替换此酶中的少数员基酸，改善其功能

【答案】D

【解析】减少此酶的含量会减弱疗效，且剩余的酶仍然容易失效，A错误；蛋白质之间

不能进行简单的拼接，B错误；只需将此酶进行改造以满足需求即可，不需重新设计与创造

一种全新的蛋白酶，C错误；要提高该酶的热稳定性，可以采用蛋白质工程技术替换此酶中

的少数氨基酸，改善其功能，D正确。

［能力提升］

11.科研小组利用蛋白质工程将某细胞中的一种转运蛋白X进行改造，并使改造后的转

运蛋白X基因在细胞中正常表达。下列说法不正确的是()

A.蛋白质工程可能会构建出一种全新的基因

B.该过程需要限制性内切核酸陶和DNA连接酹的作用

C.经改造后的蛋白质不需要再进行功能鉴定

D.经改造后的基因的表达过程也遵循中心法则

【答案】C

【解析】蛋白质工程可构建出一种全新的基因，A正确；蛋白质工程最终需要基因工程

来实现，基因表达载体构建需要限制酶和DNA连接酶，B正确；经改造后的蛋白质仍需要再

进行功能鉴定，C错误；经改造后的基因的表达过程遵循中心法则，D正确。

12.从某高等动物浆细胞(L)中提取全部的mRNA,并以此为模板合成相应的DNA单链(L

-cDNA),提取来自同一个体的胰岛B细胞(P)的全部mRNA(P-mRNA)o下列叙述正确的是

()

A.P-mRNA与L-cDNA进行分子杂交时，全部片段都能发生碱基互补配对

B.限制酶能特异性识别RNA分子的某种特定核甘酸序列，破坏磷酸二酯键

C.能与L-cDNA互补的P-mRNA中含有编码呼吸酶的mRNA

D.浆细胞不能分泌胰岛素是因为缺乏编码胰岛素的相关基因

【答案】C

【解析】由于基因选择表达不同，胰岛B细胞中提取的P-mRNA与L-cDNA不能全部发

生互补，A错误；限制性内切核酸酶具有专一性，能识别DNA分子的某种特定核甘酸序列并

切断特定部位的两个脱氧核甘酸之间的磷酸二酯键，B错误；浆细胞和胰岛B细胞中合成呼

吸酶的基因都表达，故能与L-cDNA互补的P-mRNA中含有编码呼吸酶的mRNA,C正确；浆

细胞不能合成胰岛素，是因为与胰岛素合成相关的基因在浆细胞中不表达，D错误。

13.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，临床上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，就可在一70C条件下保存半

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”。蛋

白质工程的基本途径是-设计预期蛋白质的结构一推测应有的氨基酸序列

一f获得所需要的蛋白质C

(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为基础，通过,对____________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。

【答案】(1)从预期的蛋白质功能出发找到并改变相对应的脱氧核昔酸序列(基因)或合

成新的基因

(2)自然界已存在人类生产和生活基因的改造或合成现有蛋白质

(3)高级

【解析】(1)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发一设计预期蛋白质的结构

一推测应有的氨基酸序列f找到并改变相对应的脱氧核苜酸序列(基因)或合成新的基因一获

得所需要的蛋白质。(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自然界已

存在的蛋白质，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为基础，通过基因的修饰或合成，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需要。(3)由于蛋白质具有十分复杂的高级结构,

所以蛋白质工程实施的难度很大。

14.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

就可以追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

识别序列和切点是一G,GATCC-,限制酶II的识别序列和切点是「GATC-o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H的切点。

①请画出质粒被限制酷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o

⑵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方法是

⑶如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上，GFP基因可以

作为基因表达载体上的标记基因，其作用是