1、课时跟踪检测（十五）蛋白质工程的原理和应用一、选择题1合成自然界中不存在的蛋白质应首先设计()A基因的结构B蛋白质的结构C氨基酸序列 DmRNA的结构解析：选B合成自然界中不存在的蛋白质应该采用蛋白质工程，而蛋白质工程的基本途径为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。因此，合成自然界中不存在的蛋白质应首先设计蛋白质的结构。2下列有关蛋白质工程的说法，正确的是()A必须从预期蛋白质的功能出发B在分子水平上直接改造蛋白质C可以不涉及转录和翻译过程D不需要借助基因工程的相关技术解析：选A由蛋白质工程的基
2、本途径可知，蛋白质工程必须从预期蛋白质的功能出发，A正确；蛋白质工程是在分子水平上通过直接改造基因实现的，B错误；蛋白质工程涉及转录和翻译过程，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，需要借助基因工程的相关技术，D错误。3猪的胰岛素用于人体时降血糖效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素适于治疗人类糖尿病，用蛋白质工程对蛋白质分子进行设计的最佳方案是()A对猪胰岛素进行一个氨基酸的替换B将猪和人的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新的胰岛素解析：选A依据题中信息可知，蛋白质分子设计的
3、最佳方案应为对猪胰岛素进行一个氨基酸的替换使之变成人胰岛素。4蛋白质工程是基因工程的延伸，下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是()A蛋白质工程无需构建基因表达载体B通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不遗传给子代C蛋白质工程需要限制酶和DNA连接酶D蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的解析：选C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，也需构建基因表达载体，此过程离不开限制酶和DNA连接酶；蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质，改造后的蛋白质的性状可遗传给子代；蛋白质工程是在DNA分子水平上改造蛋白质的。5中华鲟是地球上最古老的脊椎动物
4、，被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程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该工程可以定向改变蛋白质分子的结构B该工程中改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的C改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质解析：选D蛋白质工程可以定向改造蛋白质分子的结构，A正确；改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的，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，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的后代也具有改造的蛋白质，D错误。6T4溶菌酶在高温时易失去活性。研究人员对编码T4溶菌
5、酶的基因进行改造，使T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，提高了酶的耐热性。下列相关叙述正确的是()AT4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和数量发生了改变BT4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造C蛋白质工程与中心法则的流程方向一致，即DNAmRNA蛋白质D若高温等使蛋白质分子的空间结构发生改变，则蛋白质的功能也会受到影响解析：选D根据题意可知，T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类发生了改变，但数量没有改变，A错误；T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，自然界中的酶不一定都能通过蛋白质工程进行改
6、造，如化学本质是RNA的酶，B错误；蛋白质工程与中心法则的流程方向不同，C错误；结构决定功能，若高温等使蛋白质分子的空间结构发生改变，则蛋白质的功能也会受到影响，D正确。7(2020扬州期末)胰岛素可用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。如图是新的速效胰岛素的生产过程，下列有关叙述错误的是()A新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据B新的速效胰岛素的生产过程中不涉及中心法则C若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用感受态细胞法导入目的基因D新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构解析：选B构建新的蛋白质模型是
7、蛋白质工程的关键，而新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据，A正确；新的胰岛素生产过程中涉及中心法则，B错误；若要利用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用感受态细胞法导入目的基因，C正确；新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构，D正确。8关于蛋白质工程及应用的说法，正确的是()A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子结构，使之更加符合人类需要B蛋白质工程的实质是通过改变氨基酸的结构来改变蛋白质的功能C当前限制蛋白质工程发展的关键因素是基因工程技术还不成熟D蛋白质工程技术中的操作对象是蛋白质或控制蛋白质合成的基因解析：选A蛋白质工程能按照人们的意愿定向改造蛋白质分子结构，使之更加符合人类需
8、要，A正确；蛋白质工程的实质是通过改变基因来改变蛋白质的结构和功能，B错误；当前限制蛋白质工程发展的关键因素是人们对蛋白质的空间结构了解较少，C错误；蛋白质工程技术中的操作对象是基因，D错误。9如图是科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠人嵌合抗体的过程。下列说法正确的是()A科学家生产鼠人嵌合抗体的过程属于基因工程B对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构C对鼠源杂交瘤抗体进行改造，是通过基因定点诱变技术改造基因实现的D鼠人嵌合抗体的使用对人体不会产生任何不良反应解析：选B生产鼠人嵌合抗体的过程属于蛋白质工程，A错误；对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空
9、间结构，B正确；对鼠源杂交瘤抗体进行改造，首先要根据预期嵌合抗体功能(或蛋白质功能)，设计嵌合抗体结构，然后通过基因拼接，将鼠源抗体基因改造成鼠人嵌合抗体基因，最后导入鼠淋巴细胞中表达，而不是通过基因定点诱变技术改造基因实现，C错误；从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则排斥作用会减轻，对人体的副作用会减少，而不是不会产生任何不良反应，D错误。10下列关于基因工程与蛋白质工程的比较，错误的是()A基因工程需对基因进行操作，蛋白质工程不对基因进行操作B基因工程合成的是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质C基因工程和蛋白质工程都需要分子水平操作D基
10、因工程是蛋白质工程的基础，蛋白质工程是基因工程的延伸解析：选A基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，A错误。基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状，但只能生产自然界已存在的蛋白质；蛋白质工程是通过修改基因或合成新基因来改变生物的遗传物质，可以合成新的蛋白质，B正确。基因工程和蛋白质工程都需要在分子水平上操作，C正确。蛋白质工程从属于基因工程，是第二代基因工程，D正确。二、非选择题11如图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：(1)写出图中各数字代表的生
11、物学过程的名称或内容：_；_；_；_；_。(2)代表蛋白质工程操作思路的过程是_。(填图中数字)(3)蛋白质工程的目的是_，通过_实现。(4)根据蛋白质的氨基酸序列推测的mRNA中的碱基序列_(填“是”或“不是”)唯一的，为什么？_。解析：天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工程设计思路是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。一种氨基酸可能对应多种密码子，根据蛋白质的氨基酸序列推测的mRNA中的碱基序列可能有多种。答案：(1)转录翻译折叠(加工)推测改造或合成(2)(3)获得满足人类
12、生产和生活需求的蛋白质基因合成或改造(4)不是一种氨基酸可能对应多种密码子12重组DNA技术使实验上从基因到蛋白质和从蛋白质到基因都成为可能。从少量的纯化蛋白质可得到部分的氨基酸序列，这为获取目的基因提供了序列信息。一旦该基因被分离并测序，它的蛋白质编码序列就可用于设计一个DNA分子，然后在遗传工程化细胞中产生蛋白质产物。这样就可以在生化或者结构上研究该蛋白质了。该基因还可以经过操作后转入细胞或者生物体内研究其功能。据图回答下列问题：(1)由图可知，获取目的基因序列的方法可以是_。(2)大肠杆菌作为受体细胞，一般用Ca2进行处理，使之变成_细胞。(3)PCR扩增基因的前提是根据已知目的基因的序
13、列合成_，还需要在_的作用下进行延伸。(4)合成的探针与转基因生物的基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，则表明_。(5)该技术使科学家可以设计一个新的DNA，进而产生大量蛋白质，研究其功能，这就是二代基因工程_，它是以蛋白质分子的_及其与生物_的关系作为基础。解析：(1)由图可知，获取目的基因序列的方法可以是通过PCR或者cDNA文库、基因组文库获取。(2)大肠杆菌作为受体细胞，一般用Ca2进行处理，使之变成感受态细胞。(3)PCR扩增基因的前提是根据已知目的基因的序列合成引物，还需要在Taq酶的作用下进行延伸。(4)合成的探针与转基因生物的基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因已
14、导入受体细胞。(5)该技术使科学家可以设计一个新的DNA，进而产生大量蛋白质，研究其功能，这就是二代基因工程蛋白质工程，它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。答案：(1)通过PCR或者cDNA文库、基因组文库获取(2)感受态(或易于吸收外源DNA状态的)(3)引物Taq酶(或耐高温的DNA聚合酶)(4)目的基因已插入染色体DNA中(或受体细胞含有目的基因或目的基因已导入受体细胞)(5)蛋白质工程结构规律功能教师备选题1蛋白质工程是利用基因工程的方法对蛋白质进行改造，下列各项措施中，错误的是()A根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质B在蛋白质分子中替代某
15、一个肽段或一个特定的结构区域C通过基因工程中定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸，以改善蛋白质的性质和功能D利用化学合成的方法对蛋白质分子的某一氨基酸进行修饰，以改善蛋白质的性质和功能解析：选D蛋白质工程能根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质，A正确；蛋白质工程能实现在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构区域，B正确；蛋白质工程利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，通过定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸，以改善蛋白质的性质和功能，C正确；蛋白质工程是在分子水平上对基因直接进行操作，不是直接修饰氨基
16、酸，D错误。2(2020宿迁期末)下面是蛋白质工程的基本途径，据图分析，下列叙述错误的是()A过程a所需原料是脱氧核苷酸，过程b所需原料是氨基酸B参与c过程的细胞器有内质网、高尔基体、线粒体等C若使d改造或合成的基因能表达和发挥作用，必须在基因的两端添加调控序列D通过蛋白质工程可以获得自然界不存在的蛋白质解析：选Aa为转录，是合成mRNA的过程，原料是核糖核苷酸，A错误；c为多肽链的加工与折叠，参与c过程的细胞器有内质网、高尔基体、线粒体等，B正确；若使d改造或合成的基因能表达和发挥作用，必须在基因的两端添加调控序列，如启动子和终止子，C正确；通过蛋白质工程可以获得自然界不存在的蛋白质，D正确
17、。3已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有改造_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：_。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而确定相对应的脱氧核苷酸
18、序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。解析：(1)从题干分析可知，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变。此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。(2)在蛋白质工程中，目的基因可以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。中心法则的内容如图所示：由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中RNA可自我复制(如烟草花叶病毒)，在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA(如HIV)，这是对中心法则的补充。(3)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列合成DNA表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。答案：(1)氨基酸序列(或结构)(合理即可)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能
