1、第三节第三节 蛋白质工程蛋白质工程 课后分层训练 (时间：30 分钟) 对点强化 强化点 1 蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程的基本流程是( ) 蛋白质分子结构设计 DNA 合成 预期蛋白质功能 根据氨基酸序列 推出脱氧核苷酸序列 A. B. C. D. 解析 蛋白质工程的基本流程是预期蛋白质功能蛋白质分子结构设计 根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列DNA 合成。 答案 C 2.下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是( ) A.收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系 B.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质 C.T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质
2、工程应用的体现 D.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 解析 蛋白质工程以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，因此需 要收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能的关系，A 正确；通 过蛋白质工程，可产生自然界没有的蛋白质，B 错误；T4溶菌酶中引入二硫键提 高了它的热稳定性是蛋白质工程应用的体现，C 正确；蛋白质工程能通过基因修 饰或基因合成， 定向对现有蛋白质分子的结构进行改造， 使之更加符合人类需要， D 正确。 答案 B 3.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(
3、 ) 推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序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序列 蓝色荧光蛋白基因的合成 表达出蓝色荧光蛋白 A. B. C. 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设计预期的蛋白质结 构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)表达出相应 的蛋白质，故正确顺序应该是。 答案 B 4.下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法错误的是( ) A.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作 B.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术 C.a、b 过程分别是转录、翻译 D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因 解析 蛋白
4、质工程中了解蛋白质分子结构如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺 序等，对于合成或改造基因至关重要；蛋白质工程的进行离不开基因工程，对蛋 白质的改造是通过对基因的改造来完成的； 图中 a、 b 过程分别是转录、 翻译过程； 蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因。 答案 B 强化点 2 蛋白质工程与基因工程的比较 5.下列有关蛋白质工程与基因工程的叙述，错误的是( ) A.蛋白质工程也要通过转录和翻译来实现 B.蛋白质工程与基因工程没有任何关系 C.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质 D.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程 解析 蛋
5、白质工程的操作对象是基因，也要通过转录和翻译来实现特定蛋白质的 合成，A 正确；蛋白质工程以基因工程为基础，B 错误；蛋白质工程能对现有的 蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，C 正确；蛋白质工程是在基因工程的 基础上，延伸出来的第二代基因工程，D 正确。 答案 B 6.科学家将 干扰素基因进行定点突变后导入大肠杆菌表达，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 干扰素的抗病性，并且提高 了储存稳定性，该生物技术为( ) A.基因工程 B.蛋白质工程 C.基因突变 D.细胞工程 解析 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，原则上只能生产自
6、然界已存在的蛋白质，蛋白质工程是指以蛋白质分子结 构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质 进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或生活需要。本题中合成 的 干扰素是基因定点突变后的表达产物，不是天然的，因此，属于蛋白质工 程。 答案 B 7.医学上， 蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂， 下列关于基因工程药物与蛋白质工程药物的说法正确的是( ) A.都与天然产物完全相同 B.都与天然产物完全不相同 C.基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物可不相同 D.基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完
7、全相同 解析 基因工程合成的药物与天然产物完全相同，而蛋白质工程可以合成出自然 界不存在的蛋白质，即与天然产物可不相同。 答案 C 强化点 3 蛋白质工程的进展和前景 8.科研人员利用相关技术改变了胰岛素 B 链的第 9 位氨基酸，从而避免了胰岛素 结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述中，错误的是( ) A.该过程的操作对象是胰岛素分子 B.可通过测定 DNA 序列确定突变是否成功 C.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程 D.胰岛素的本质是蛋白质不宜口服使用 解析 蛋白质工程从属于基因工程，蛋白质工程的操作对象是基因，A 错误；可 通过测定 DNA 的序列确定突变是否成功，B 正确；对胰岛素结
8、构的改造属于蛋 白质工程，C 正确；胰岛素的本质是蛋白质，只能注射，不宜口服使用，D 正确。 答案 A 9.蛋白质工程在实施中遇到的最大的难题是( ) A.生产的蛋白质无法应用 B.发展前景太窄 C.对大多数蛋白质的高级结构不清楚 D.无法人工合成目的基因 解析 多数蛋白质具有复杂的高级结构，即空间结构，而很多蛋白质的空间结构 是人们目前还不清楚的，所以蛋白质工程仍需要经历艰辛的探索。 答案 C 10.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似， 只是 其热稳定性较差，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.替换此酶中的少
9、数氨基酸，以改善其热稳定性 B.将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C.重新设计与创造一种蛋白酶 D.减少此酶在片剂中的含量 解析 要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，解决此类问题 的方法一般是将蛋白质中的个别氨基酸进行替换。 答案 A 综合强化 11.抗菌肽对治疗癌症有一定的作用，下图表示抗菌肽合成过程。相关说法正确的 是( ) 克隆目 的基因 导入受 体酵母菌 筛选 菌种 甲醇诱导 抗菌肽表达 分离 纯化 功能 研究 A.用 PCR 克隆目的基因不需要 DNA 解旋酶 B.基因表达载体包含起始密码和终止密码 C.用显微注射法导入基因表达载体 D.筛选菌种时用基因探针检
10、测相关蛋白质 解析 PCR 技术中采用的是高温变性，因此用 PCR 克隆目的基因不需要 DNA 解 旋酶，A 正确；基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码和终止密码在 mRNA 上，B 错误；将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C 错 误； 筛选菌种时用基因探针检测相关基因或 mRNA， 不能用基因探针检测蛋白质， D 错误。 答案 A 12.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
11、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” ，补充完整下列流程： 设计 推测 合成 (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，还是通过对基因操 作来实现？_。 原因是什么？_ _ (写两项即可)。 解析 (1)蛋白
12、质工程的基本途径是：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相对应的脱氧核苷酸序列(DNA)。(2)基因 工程原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。但不一定能满足人们生产和生 活的需要；蛋白质工程的定义是：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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新 的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。(3)蛋白质是大分子化合物，具有十 分复杂的空间结构。 答案 (1)预期的蛋白质的功能 预期的蛋白质三维结构 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 人类生产和生活 基因修饰 基因
13、合成 改造 (3)空间(或高级) (4)应该通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造 任何一种天然蛋白质都 是由基因编码的，改造了基因也就对蛋白质进行了改造；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；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(合理即可) 13.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
14、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， 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)蛋白质的功能由蛋白质的三维结构决定，而蛋白质的三维结构与氨基酸 序列有关，因此，若要改变蛋白质的功
15、能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行 改造。(2)P 基因与 P1 基因的根本区别是碱基序列不同，因此可以通过对 P 基因 进行修饰获得 P1 基因，也可以直接合成 P1 基因。中心法则的内容可以通过下图 体现： (3)蛋白质工程的基本途径：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相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。 答案 (1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可) (2)P P1 DNA 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 14.镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传
16、病， 患者的血红蛋白分子 肽链第 6 位氨 基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题： (1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的_ 序列发生改变。 (2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋 白达到治疗的目的。此操作_(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理 由是该操作_ _。 (3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的_，以其作 为模板，在_酶的作用下反转录合成 cDNA。cDNA 与载体需在 _酶的作用下， 拼接构建基因表达载体， 导入受体菌后进行表达。 (4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取_
17、，用相应的抗体 进行_杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。 解析 (1)镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白分子 肽链第6 位氨基酸谷氨酸被缬 氨酸代替，其他氨基酸不变，说明氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基 因的碱基对序列发生了碱基对的替换。 (2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，由于合成的血红蛋白是 正常人体原来就存在的，因此该操作不属于蛋白质工程。 (3)用基因工程方法制备血红蛋白时，通过反转录合成 cDNA，应先提取早期红细 胞中的 mRNA，并以其作为模板，在逆转录酶的作用下合成 cDNA。构建基因表 达载体需用限制酶切割目的基因和载体，以形成相同的黏性末端，然后用 DNA 连接酶进行连接。 (4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，应用抗原抗体杂交的方法，可从受体菌中 提取蛋白质，用相应的抗体检测。 答案 (1)碱基对 (2)不属于 没有对现有的蛋白质进行改造 (3)mRNA 逆转录 限制酶和 DNA 连接 (4)蛋白质 抗原抗体