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1、课时作业4蛋白质工程的崛起一、选择题1以下对物质的改造不属于蛋白质工程范畴的是()A胰岛素改造 B抗体改造C酶的改造 D性激素改造解析：蛋白质工程是通过改造基因来改造蛋白质，生产自然界中原不存在的蛋白质，性激素不是蛋白质。答案：D2以下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解析：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。答案：D3蛋白质工程是在基因工程根底上，延伸出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质()A氨基酸种类增多B氨基酸种类减少C仍为
2、天然存在的蛋白质D可合成天然不存在的蛋白质解析：蛋白质工程可根据蛋白质结构与生物活性及功能的关系，利用基因工程手段，按人类需要定向改造天然存在的蛋白质，从而形成与自然界存在的蛋白质不同甚至创造自然界根本就没有的符合人们需求的蛋白质分子。答案：D4以下关于蛋白质工程的说法，错误的选项是()A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要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，定向改变分子的结构C蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子D蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程解析：蛋白质工程被称为第二代基因工程，是对基因结构进行相应地改造，从而产生新的蛋
3、白质，对蛋白质直接改造，改造后不能够遗传，也不能大量生产。答案：B5蛋白质工程的根本流程正确的选项是()蛋白质分子结构设计DNA合成预期蛋白质功能据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A BC D解析：蛋白质工程的根本流程：根据中心法那么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测应有氨基酸序列据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列(基因)DNA合成，最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。因此，蛋白质工程的根本流程正确的选项是。答案：C6蛋白质工程的实质是()A改造蛋白质 B改造mRNAC改造基因 D改造氨基酸解析：蛋白质工程的目的是获取人类需要的蛋白质，由于蛋白质的合成是受基因控
4、制的，因此对蛋白质结构进行设计改造，最终通过改造基因来实现。答案：C7蛋白质工程中，直接进行操作改造的是()A氨基酸结构 B蛋白质的空间结构C肽链结构 D基因结构解析：蛋白质工程是通过改造基因的结构实现的，原因有两个：任何一种天然的蛋白质都是由基因决定的，改造了基因即对蛋白质进行改造，而且改造过的蛋白质可以遗传；对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。答案：D8以下不是蛋白质工程的研究内容的一项为哪一项()A分析蛋白质分子的精细结构B对蛋白质进行有目的的改造C分析氨基酸的化学组成D按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质解析：蛋白质工程是根据预期蛋白质功能设计预期的蛋白质分子
5、的精细结构，A项正确；蛋白质工程通过修改基因或创造合成新基因来对蛋白质进行有目的的改造，B项正确；蛋白质工程分析、设计蛋白质分子不分析氨基酸的化学组成，C项错误；按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质，D项正确。答案：C9以下关于蛋白质工程说法不正确的选项是()A蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体免疫原性B蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性等加以改变C理论上通过对关键氨基酸的置换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法D蛋白质工程的崛起主要是工业生产和根底理论研究的需要解析：蛋白质工程的类型主要有两种：一是从头设计，即完全按照人的意志设计合成蛋
6、白质；二是定位突变与局部修饰，即在已有的蛋白质根底上，只进行局部的修饰，通过造成一个或几个碱基定位突变，以到达修饰蛋白质分子结构的目的，A项正确。蛋白质工程可以在已有的蛋白质根底上，只进行局部的修饰，通过造成一个或几个碱基定位突变，以到达修饰蛋白质分子结构的目的，蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性等加以改变，B项正确。蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为根底，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，C项错误。蛋白质工程的崛起主要是工业生产和根底理论研究的需要，D项正确。答案：C10蛋白质工程目前成功的是()A对胰岛素进行
7、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用蛋白质工程生产赖氨酸玉米解析：A项已经实现，B、C、D三工程前尚未实现，只是蛋白质工程的开展前景，有待进一步研究和设计。答案：A二、综合题11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，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在70下保存半年，给广阔患者带来福音。(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(请填写)。(2)基因工程和蛋白质工程相比拟，基因工程在原那么上只能
8、生产_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作为根底，通过_或_，对现有蛋白质进行_，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。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？_。原因是_。解析：基因工程遵循中心法那么，从DNAmRNA蛋白质折叠产生功能，根本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能蛋白质应有的高级结构蛋白质应具备的折叠状态应有的氨基酸序列应有的碱基排列创造出自然界不存在
9、的蛋白质。答案：(1)预期蛋白质的功能蛋白质三维结构应有的氨基酸序列相应的脱氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)(4)对基因的操作来实现基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代12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发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。下面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，据图答复：(1)图中通过过程、形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质粒。限制酶的识别序列和切点是GGATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的1个
10、切点，在目的基因的两侧各有1个酶的切点。请画出质粒被限制酶切割后形成黏性末端的过程。_。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_(填“能或“不能)连接起来，理由是_。(2)过程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_。(3)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_。获得的转基因克隆猪，可以解决的医学难题是_。(4)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，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：_(用序号表示)。推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序
11、列和基因的核苷酸序列蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成)表达出蓝色荧光蛋白解析：(1)书写要关注DNA序列与限制酶识别序列的区别，不要遗漏了酶和黏性末端的正确表达。由于两种限制酶切割形成的黏性末端是相同的，可以互补配对，因此可用DNA连接酶进行相互“缝合。(2)基因工程中目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法。(3)基因表达载体上标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因；获得转基因猪，可以解决医学上供体器官缺乏和免疫排斥问题。(4)蛋白质工程正确的操作过程是。答案：(1)(只写出切割后形成的局部即可)能因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可
12、以互补的)(2)显微注射法(3)鉴定受体细胞中是否含有目的基因供体器官缺乏和免疫排斥(4)13胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果受到影响。下面是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程，请据图答复下面有关问题。(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是：_。(2)通过人工合成DNA形成的新基因应与_结合后转移到_中才能得到准确表达。(3)假设要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有_、_和发酵工程。(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的根本思
13、路是_。解析：此题主要考查蛋白质工程的知识。(1)蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的预期功能，即速效胰岛素。(2)合成的目的基因应与载体形成重组DNA分子后导入受体细胞中才能表达。(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的蛋白质进行改造。根据新的胰岛素中氨基酸序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。(4)由新的蛋白质模
14、型到构建新的基因，其根本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列，然后用DNA合成仪直接合成新的基因。答案：(1)蛋白质的预期功能(2)载体大肠杆菌等受体细胞(3)蛋白质工程基因工程(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因14材料：干扰素是人或动物细胞受到病原微生物的诱导刺激后产生的蛋白质，它作用于邻近的细胞，能使之产生一类能干扰和抑制病原微生物的复制，使自身免受伤害的蛋白质。干扰素不具有特异性，能用于病毒性疾病及恶性肿瘤的治疗。干扰素过去只能从人的血液中提取，每300 mL人血才能提取1 mg，因
15、而价格十分昂贵。科学家们把能产生干扰素的人细胞与鼠细胞融合成人鼠杂种细胞，这种杂种细胞在培养液中能进行分裂，也能合成干扰素，但随着分裂的进行，杂种细胞会逐步“丧失人细胞染色体。如果丧失了人的某条染色体后，杂种细胞便不再产生干扰素，或者杂种细胞中除了鼠的全套染色体外只剩下一条人的染色体仍能产生干扰素，那么即可将干扰素基因定位于该染色体上。通过这种方法，科学家们知道了控制干扰素合成的基因定位于人的第5号染色体上。科学家们利用特殊的“剪刀限制性核酸内切酶将其剪下，插到适当的载体上，再将这种重组体导入大肠杆菌或酵母菌，进行培养后就可以获得大量与人细胞所产生的一样的干扰素。利用这种基因工程方法产生干扰素
16、，每公斤微生物培养物可得到2040 mg。价格可望下降到只有原来的1/150。图示如下：根据以上材料，结合你学过的生物知识，答复以下问题：(1)以下有关干扰素的表达，不正确的选项是()A干扰素不能直接对病原微生物起抑制作用B由于干扰素不具有特异性，故能治疗所有恶性肿瘤C产生干扰素的细胞是被病原微生物侵袭过的细胞D人及其他动物能产生干扰素来保护邻近细胞的事实说明了生物体是一个统一的整体(2)文中所指的“载体名称是_，由_提供。(3)医学上干扰素一般制成_(针剂、口服的药丸)，保存的条件是_，其理由是_。(4)知道了干扰素的氨基酸排列顺序，也可以人工合成干扰素基因，简述其合成原理：_。(5)大肠杆
17、菌等微生物是基因工程最早的突破口和最常用的实验材料，这是因为：大肠杆菌结构_，容易从体内取出和导入_；大肠杆菌繁殖_，产量大，本钱低。(6)大肠杆菌(基因工程菌)生产人干扰素的原理是：“目的基因与大肠杆菌的DNA分子结合，并在大肠杆菌分裂时随大肠杆菌的DNA一起复制，形成带有“目的基因的新大肠杆菌菌株，使大肠杆菌在“目的基因的控制下合成相应蛋白质人的干扰素。图中的大肠杆菌b不同于大肠杆菌a的特点是b含有_，这种变异属于可遗传变异类型中的_。“目的基因能在大肠杆菌内表达其功能，说明人和大肠杆菌共用一套_，也说明人和大肠杆菌之间有一定的_。答案：(1)B(2)质粒大肠杆菌(3)针剂低温避光干扰素是蛋白质，如制成口服药丸会在胃肠中被水解成氨基酸。高温、强光下保存会使蛋白质结构变性，失去生理活性。(4)根据干扰素的氨基酸排列顺序和遗传密码表，确定信使RNA上的碱基序列，然后根据碱基互补配对的原那么确定DNA的碱基对排列顺序，以此为蓝图合成干扰素基因。(5)简单基因(DNA片段)速度快(6)目的基因基因重组遗传密码亲缘关系