2017-2018学年中图版生物选修三学业达标测评：第1单元 第1章 第3节 蛋白质工程 含答案 精品

操作水平 DNA分子水平 DNA分子水平 确定蛋白质的功能→蛋白质应获取目的基因→构建基因表达操作过程 载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→蛋白质应有的氨基酸序列→应有的碱基序列→合成DNA→表达出蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以实质 获得人类需要的生物类型或生物产品 结果 联系 生产人类需要的基因产物(自然界已有的蛋白质) 定向改造或生产人类所需的蛋白质 可以生产自然界没有的、不存在的新蛋白质 蛋白质工程是以基因工程为基础的

1．科学家将β-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了β-干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为( )

A．基因工程 C．基因突变

B．蛋白质工程 D．细胞工程

【解析】 由于对蛋白质工程和基因工程之间关系的不明确，可能导致误选A。基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，使其高效表达，从中提取所需蛋白质，或表现出某种性状，蛋白质产品仍然为天然存在的蛋白质。而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对其编码的蛋白质的改变，所得到的已不是天然蛋白质。题目中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β-干扰素也不是天然的β-干扰素，而是经过改造的人类所需要的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。

【答案】 B

2.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 ℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。

(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”：

(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________________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基础，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？其原因是什么？____________________________________

________________________________________________________________

【解析】 蛋白质工程的操作流程是：预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测氨基酸序列→确定相对应的脱氧核苷酸序列。基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程却可以生产自然界不存在的蛋白质。蛋白质工程直接操作的对象是基因。

【答案】 (1)预期蛋白质的功能 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 相对应的脱氧核苷酸序列(基因)

(2)自然界已存在 人类生产和生活 基因修饰 基因合成 改造 (3)空间(或高级)

(4)应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去；如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传。其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。

1．下列哪项不是蛋白质工程的研究内容( ) 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】 蛋白质工程就是指根据蛋白质的精细结构和功能之间的关系，按照人的意愿改造蛋白质分子，形成自然界中不存在的蛋白质分子，对蛋白质的改造包括氨基酸的种类、数量和排列顺序，但不包括氨基酸的化学组成。

【答案】 C

2．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种( ) 【导学号：99310013】

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从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 ④直接改变蛋白质的空间结构 A．①② C．②③④

B．①②③ D．①②④

【解析】 蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，不能直接改变蛋白质的空间结构。但是能进行少数氨基酸的替换，能对不同来源的蛋白质进行拼接，能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质。

【答案】 B

3．蛋白质工程被称为第二代基因工程，目前已成为研究蛋白质结构和功能的重要手段。如图为蛋白质工程的流程图(自右向左)，请据图回答以下问题：

(1)与基因工程相比较，蛋白质工程产物具备的特点是：__________________________________________________________________。

(2)图中的步骤①和②分别为________、分子设计。

(3)如果已知mRNA的碱基序列是—A—U—C—C—A—G—G—U—C—，要合成对应的DNA，需要的原料是四种________，所用的酶是________；合成DNA的对应碱基对序列是_________________________________________________。

(4)由图可知，要改造蛋白质结构，最终是通过改造基因来实现的。请说明原因：_____________________________________________________________。

(5)从以上流程图可以看出，蛋白质工程是以________为基础并延伸出来的包含多学科的综合科技工程领域。

【解析】 (1)蛋白质工程可以生产出原来自然界不存在的新的蛋白质。 (2)步骤①是由氨基酸序列推测出脱氧核苷酸序列进行的DNA合成过程。

(3)DNA合成的原料是4种游离的脱氧核苷酸，由mRNA合成DNA是逆转录需要逆转录酶。合成的DNA是双链的，根据碱基互补配对原则，应该是

—A—T—C—C—A—G—G—T—C— —T—A—G—G—T—C—C—A—G—

(4)改造基因的操作比直接改造蛋白质要容易，且改造基因后这种性状是可以遗传的，而改造蛋白质后还需要对新合成的再改造。

(5)蛋白质工程是在基因工程的基础上的延伸，又被称为第二代基因工程。

【答案】 (1)可生产出自然界不存在的蛋白质 (2)DNA合成

(3)脱氧(核糖)核苷酸 反(逆)转录酶 —A—T—C—C—A—G—G—T—C— —T—A—G—G—T—C—C—A—G—

(4)改造基因的操作更容易，且改造后可以遗传 (5)基因工程

4．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基因的途径有修饰________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序列，据此获得基因，在经表达、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)从题述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。

(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有二：①修饰P基因，②合成P1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DNA和RNA的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质。

(3)蛋白质工程的过程为：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→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。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功能进行鉴定。

【答案】 (1)氨基酸序列(或结构)

(2)P P1 DNA和RNA DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译) (3)设计蛋白质结构 推测氨基酸序列 功能 课堂小结：

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