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1、课时跟踪检测(十八)蛋白质工程的原理和应用一、概念检测1.判断正误，正确的画“，错误的画“X”。(1)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。(X)提示：安白质工程中直接改造的是基因，不是委白质。(2)蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。()(3)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。(J)(4)基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。(X)提示：委白质工程的基本思路是按照中心法则相反的过程进行的。根据某多肽链的一段氨基酸序列，可以很容易地确定控制该肽链合成的基因的脱氧核昔酸序列。(X)提示：由于密码子的简并性，根据某多肽就的一段氯基
2、酸序列，不能确定基因的脱氧核普酸序列。(6)蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完全认识。(J)2 .下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是()A.基因工程是蛋白质工程的关键技术B.蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造C.蛋白质工程获取的是自然界不存在的蛋白质D.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解析：选B蛋白质工程是通过对基因进行改造来实现对蛋白质分子的改造，所以基因工程是蛋白质工程的关使技术，A正确，B错误；蛋白质工程生产的是自然界不存在的蛋白质，C正确；蛋白质工程以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，所以实施蛋白质工程的前提条件
3、是了解蛋白质结构和功能的关系，D正确。3 .下列是蛋白质工程的基本步骤，按蛋白质工程的流程排列，其顺序正确的是()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昔酸序列A.一一一B.一一一C.一一一D.一一一解析:选A蛋白质工程的基本流程是预期受白质功能()一蛋白质分子结构设计()一据氨基酸序列推出脱氧核苦酸序列()fDNA合成()，A正确。4 .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
4、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要白质工程能根据氨黑酸的性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质，A正确；受白质工程能实现在受白质分子中替代某一个麻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，不是直接修饰氨基酸，D错误。5,下列不是蛋白质工程研究内容的是（）A.分析蛋白质
5、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I）.按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质解析：逸C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的精细鞋构，A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正确；在蛋白质工程中不分析氨基酸的化学组成，C错误；蛋白质工程是通过基因改造或基因合成，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求，D正确。二、综合迁移6.蛋白质工程是在深入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（）A.分析蛋白质的三维结构B.研究蛋白质的氨基酸组成C.获取编码蛋白
6、质的基因序列信息D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求解析：选D委白质工程的最终目的是改造现有的妥白质，或者制造一种全新的委白质，以满足人类生产和生活的需求。7 .纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的第137、179、194位相应氨基酸替换为赖氨酸后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法，错误的是（）A.经改造后的纤维素酶热稳定性提高这一性状可遗传8 .对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的C.改造纤维素酶也需要构建基因表达载体D.改造后的纤维素酶和原纤维素酶不是同一种酶解析：选B安白质工程是对基因进行修饰
7、改造或重新合成，然后进行表达，改造后的要白质的性状能遗传给子代，A正确；对纤维素薛的改造需要以基因工程为基础，是通过改造基因或创造合成新基因来实现的，B错误；受白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，需构建基因表达载体，C正确；对阡维素酶的改造是通过直接改造阡维素酶的基因实现的，改造后的纤维素酶和原纤维素降不是同一种薛，D正确。8.凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶，不需要的步骤是（）A.蛋白质的结构设计B.蛋白质的结构和功能分析C.凝乳酶基因的定向改造1） .将定向改造的凝乳酶导入受体细胞解析：选D蛋白质的结构设计、蛋白质的储构和功能分析均属于蛋白质工程
8、的步骤：蛋白质工程通过改造基因来实现对蛋白质的改造，A、B.C不符合题恚；应将定向改造的凝乳蜂基因导入受体细胞，而不是将定向改造的凝乳薛导入受体细胞，D符合题意。9 .人体内的tPA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然而，为心梗患者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血，其原因在于t-PA与血纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实，通过某技术，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蛋白，进而显著降低出血副作用。下列相关叙述错误的是（）A.该技术的关键工作是了解tPA蛋白质分子结构B.该技术生产改良t-PA蛋白的过程遵循中心法则C.该技术是在蛋白质分子水平上直接改造蛋
9、白质的D.该技术构建出了一种自然界中原先不存在的全新的基因解析：选C将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术，该技术的关健工作是了解t-PA受白质分子结构，A正确；该技术生产改良t-PA蛋白的过程遵循中心法则，B正确；该技术是在基因分子水平上通过改造基因来实现对蛋白质的改造，C错误；该技术中进行了基因改造或基因合成，构建出了一种自然界中原先不存在的全新的基因，D正确。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，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在一70C条件下保存半年，这属于蛋白质工程的范畴。下列相关说法错误的是（）
10、A.蛋白质工程可以生产自然界不存在的蛋白质B.蛋白质工程生产干扰素的过程不遵循中心法则C.对天然干扰索的改造须通过对基因的操作来实现D.蛋白质空间结构复杂是蛋白质工程实施难度大的重要原因解析：选B由题恚可知，蛋白质工程可以生产自然界不存在的蛋白质，A正确；蛋白质工程生产干扰素的过程仍然遵循中心法则，B错误；由于基因指导委白质的合成，因此对天然干扰素的改造须通过对基因的操作来实现，C正确；蛋白质空间结构复杂是妥白质工程实施难度大的重要原因，D正确。11 .科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠一人嵌合抗体，用于癌症治疗。下图表示形成鼠一人嵌合抗体的过程，据图回答下列问题，（1）改造鼠
11、源杂交瘤抗体，生产鼠一人嵌合抗体，属于（生物工程）的范畴。（2）图示过程是根据预期的出发，设计,最终必须对进行操作，此操作中改变的是（3）经过改造的鼠一人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是（从免疫角度考虑）。（4）上述过程中对科学家来说难度最大的是解析：（1）抗体的化学本质是蛋白质，通过图示可知鼠一人嵌合抗体是通过人工设计而形成的具有特定功能的妥白质，其生产过程应属于蛋白质工程的范畴。图示过程是根据预期的嵌合抗体功能，设计嵌合抗体的结构，最终必须对基因进行操作，此操作中改变的是脱氧核昔酸序列。（3）经过改造的鼠一人嵌合抗体，与鼠源杂交相抗体相比枝，突出的优点是对人体的不良反应减少（
12、4）上述过程中对科学家来说难度最大的是设计嵌合抗体的空间结构，因为委白质的空间结构千变万化。答案：（1）蛋白质工程（2）嵌合抗体功能嵌合抗体的结构基因脱辄核昔酸序列（3）对人体的不良反应减少（4）设计预期的嵌合抗体的空间结构12 .在一些稻田里，一种被称为“金色大米”的转基因水稻已经悄然收获。这种转基因大米可以帮助人们补充每天必需的维生素Ae由于其含有可以生成维生素A的胡萝卜素，它呈现金黄色泽，故称“金色大米”。“金色大米”的培育流程如图所示，请回答下列问题：（已知限制酶I的识别序列和切点是GGATCC-,限制醯的识别序列和切点是GATC)注：基因I、II均可 作为标记基因 八表示限制碑仅有
13、IJ的识别序列放大DNAWi-W-U山山山J-信使R、AIbGGATee上!的苦也,GRTCCCTAGGICTAG、结合I7;、导入一水稻.符合要求Jd细胞e的个体（1）培育“金色大米”的基因工程操作“四步曲”中，其核心是,通过该操作形成了图中的（填字母），它的构成至少包括等。（2）在构建c的过程中目的基因用（填“限制酶I”或“限制酶U”）进行了切割。检验重组载体导入能否成功，需要利用作为标记基因。（3）过程d通常采用法，过程e运用了技术，在该技术应用的过程中，关键步骤是利用含有一定营养和激素的培养基诱导植物细胞进行（4）若希望该转基因水稻生产的“金色大米”含维生素A含量更高、效果更好，则需要
14、通过工程手段对合成维生素A的相关目的基因进行设计。该工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，主要原因是解析：（1）培育“金色大米”的基因工程操作“四步曲”中，其核心是基因表达载体的构建。通过该操作形成了图中的C重组质粒，它的构成至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等。（2）在研究过程中获取了目的基因后采用PCR技术进行扩增。据图分析，目的基因的两侧有一GGATCC、一GATC-两种序列，由于限制酶I的识别序列和切点是-GGATCC一限制隆TT的识别序列和切笈是一GATC,限制峰Il的识别序列和切点是，因此只能选择限制酶11获取目的基因。限制酶I切割质粒，使目的基因插入到基因II中，
15、因此检险重组载体导入能否成功，需要利用基因I作为标记基因。（3）过程d通常采用农杆菌转化法，过程C将水稻细胞培养成完整植栋运用了细胞工程中的植物组织培养技术，在该技术应用的过程中，关使步骤是利用含有一定营养和激素的培养基诱导植物细胞进行脱分化形成套伤组织，然后再分化彩成植株。（4）若希望该转基因水稻生产的“金色大米”含维生素A含量更高、效果更好，则需要通过受白质工程手段对合成维生素A的相关目的基因进行设计。因为妥白质的高级结构十分复杂，目前对很多安白质的高级结构还不了解，所以该工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多。答案：（1）基因表达载体的构建c目的基因、启动子、终止子、标记基因（2）
16、限制酶11基因I（3）农杆菌转化植物组织培养脱分化、再分化（4）蛋白质因为蛋白质的高级结构十分复杂，目前对很多蛋白质的高级结构还不了解三、应用创新13.T4溶菌酶在高温时易失去活性。研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造，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()A. T4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B. T4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动方向一致，即DNAfmRNAf蛋白质D.若高温使蛋白质分子的空间结构
17、发生改变，蛋白质的功能也会受到影响解析：选D由题意可知，T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基峻种类及空间结构均发生了改变，A错误；T4溶菌蜂的改造属于蛋白质工程，降大多数是蛋白质，少数是RNA,蛋白质工程只能用于改造蛋白质类，B错误；蛋白质工程与中心法则的流动方向相反，C错误：若高温使受白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响，D正确。14 .某生物制品公司用如图方法生产干扰素。下列说法正确的是()细菌质腔X 淋巴细ZNX 干扰系先因重组带干扰素基O因的顺粒酵母菌干扰索A.能产生干扰素的酵母菌是基因工程创造的新物种B.干扰素由淋巴细胞产生，这也说明基因表达具有选择性C.该过程
18、所运用的生物学原理是基因突变D.若要获得更耐储存的干扰素，则利用蛋白质工程来直接改造蛋白质解析：选B新物种产生的标志是形成生殖隔离，能产生干扰素的酵母菌并不是创造的新物种，A错误；干扰素基因除了在淋巴细胞存在外，其他体细胞也存在，但干扰素基因只在淋巴细胞中表达，说明基因表达具有选择性，B正确；将干扰素基因导入酵母细胞中，属于基因工程的应用，基因工程运用的原理是基因重组，C错误；利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径是预期蛋白质功能一设计预期的蛋白质储构一推测应有的氨基酸序列一找到并改变对应的脱氧核昔酸序列，D错误。15 .从自然界中的生物体内分离得到的天然醉，在工业生产环境中催化效率往往较低
19、。科研人员对酶的改造包括理性设计方法和非理性设计方法。回答下列问题：(1)理性设计方法是通过定点诱变改变蛋白质中的个别氨基酸，以产生更加理想的酶，此项技术称为(2)非理性设计方法主要通过易错PCR技术实现。易错PCR的原理是利用低保真的Taq酶和改变PCR的反应条件，降低DNA复制的保真度，在新DNA链的合成过程中增加碱基错配，从而使扩增产物出现较多点突变的一种体外诱导DNA序列变异的方法。Taq酶与一般DNA聚合酶相比最大的特点是,其某一区域负责将碱基与模板链正确地互补配对，Mi?+可以降低这一功能，提高碱基的错配，但非互补的碱基对由于不易形成，稳定性差，而Mg?+可以提高稳定性，易错PCR
20、时应适当（填“提高”或“降低”）M*浓度。易错PCR的反应程序为：95*C5min；95C30s,55*C30s,72ClmiIl,30个循环；72C10mino在循环之前的95C5min处理为预变性，目的是确保：循环中55C处理的目的是使结合；循环之后72C处理时间延长至IOmin,有利于增加延伸过程中碱基错配的概率。下图是利用易错PCR改造某种天然酶活性的流程示意图。步骤a体现了基因突变具有特点，变异类型主要为碱基对的O代表基因多次重复循环后入 出血 J易错PCR U 2突变位点 分离得到改造的晓 罗* ? 一H天然酹基因仔寸受体的的突变醐Z 2c。4这多个重组质粒分别导入不同受体菌受体菌
21、的突变的催化效率低（淘汰）催化效率高多孔培养板 培养并筛选受体苗不同受体菌表达不同突变薛步骤b应使受体菌处于态；步骤C采用技术筛选突变醒；步骤d将一轮易错PCR筛选获得的有益突变继续进行新一轮的易错PCR,通过连续易错PCR和筛选，导致酶的进化，以获得满足人们需求的产物。解析：（1）理性设计方法是通过定点诱变改变蛋白质中的个别氨基酸，以产生更加理想的降，此项技术称为蛋白质工程。（2）7q薛与一般DNA聚合峰相比最大的特点是高温下保持蜂的活性或耐高温或热稳定，其某一区域负责将碱基与模板链正确地互补配对，Mi?+可以降低这一功能，提高碱基的错配，但非互朴的碱基对由于氢使不易形成，稳定性差，而Mg?
22、+可以提高稳定性，易错PCR时应适当提高Mg?+浓度。PCR技术利用DNA的热变性原理，95C时DNA双链间的氢钝打开，解旋为单链。易错PCR的反应程序为：95C5min;95X）30s,55X）30s,72C1min,30个循环；72C10mino在循环之前的95C5min处理为预变性，目的是确保DNA分子充分（完全、彻底）变性，循环中55C处理的目的是使引物与模板结合；循环之后72C处理时间延长至10min,有利于增加延伸过程中碱基错配的概率。该流程图中，步骤a体现了器因突变具有随机或不定向的特点，其变异类型主要为碱基对的替换。b过程中导入受体菌时，应用钙离子处理使受体菌处于感受态，c过程依赖于抗原一抗体杂交技术筛选突变酶；步骤d将一轮易错PCR缔选获得的有益突变继续进行新一轮的易错PCR,通过连续易错PCR和缔选，导致酶的定向进化，以获得满足人们需求的产物。答案：蛋白质工程高温下保持酶的活性（或耐高温或热稳定）氢键提高DNA分子充分（完全、彻底）变性引物与模板随机或不定向（答出其一即可）替换感受抗原一抗体杂交定向
