1、第第 4 4 节节 蛋白质工程的原理和应用蛋白质工程的原理和应用 A 组 基础对点练 题组一 蛋白质工程 1下列关于蛋白质工程的说法，错误的是( ) 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蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发，设计出相应的基因，并借助基因工程实现 答案 B 解析 基因的结构决定蛋白质的结构，对蛋白质的结构进行设计改造是通过改造或合成基因来完成的，而不是直接对蛋白质分子进行操作。 2科学家将 干扰素基因进行定点突变导入大肠杆
2、菌表达，使干扰素分子上的半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高了 干扰素的抗病毒活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为( ) A蛋白质工程 B基因工程 C基因突变 D细胞工程 答案 A 解析 题干中的操作涉及的基因不再是原来的基因， 其合成的干扰素也不是天然干扰素，而是经过改造的，是具有人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。 3从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽 P1。目前在 P1 的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是( ) A合成编码目的肽的 DNA 片段 B构建含目的肽 DNA 片段的表达载体 C依据 P1 氨基酸序列
3、设计多条模拟肽 D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽 答案 C 解析 由题可知，多肽 P1 为抗菌性和溶血性均较强的多肽，要设计出抗菌性强但溶血性弱的多肽， 即在 P1 的基础上设计出自然界原本不存在的蛋白质， 用蛋白质工程技术可以实现。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。故要想在 P1 的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据 P1 的氨基酸序列设计出多条模拟肽，然后进行改造，从而确定抗菌性强但溶血性弱的多肽的氨基酸序列。 4蛋白质工程在实施过程中最大的难题是( ) A生产的蛋白质无法应用 B发展
4、前景太窄 C对大多数蛋白质的高级结构了解不清楚 D无法人工合成目的基因 答案 C 解析 蛋白质工程实施的最大难题是对于大多数蛋白质的高级结构了解不清楚，所以很难改造其基因。 5下列关于蛋白质工程应用的叙述，不正确的是( ) A蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳定性 B通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性 C利用蛋白质工程可以从大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素 D蛋白质工程可以对胰岛素进行改造，合成速效胰岛素类似物 答案 C 解析 从大肠杆菌中得到人的胰岛素利用的是基因工程技术，C 项错误。 题组二 蛋白质工程与基因工程的比较 6基因工程与蛋白质工程的区别是( ) A基因工程需对基因进行分子水平
5、操作，蛋白质工程不需对基因进行操作 B基因工程中基因的编码蛋白序列未经改造，而蛋白质工程中基因的编码蛋白序列经过改造 C基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作 D基因工程完全不同于蛋白质工程 答案 B 解析 蛋白质工程是从分子水平上对蛋白质进行改造设计，通过对相应的基因进行改造，甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活需求；而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，产生人类所需的性状，或者获取所需的产品。 7下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是( ) A基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而
6、蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质 B蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因改造或基因合成来完成 C当得到可以在70 条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下，干扰素可以大量自我合成 D基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的 答案 C 解析 干扰素是动物体内的一种蛋白质，不能自我合成。 8 蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局， 使它产生了一个由坚硬的结晶区和非结晶区构成的混合区域。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其相应的基因结构，以指导对蚕丝蛋白的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝。此过
7、程运用的技术及流程分别是( ) A基因突变：DNARNA蛋白质 B基因工程：RNARNA蛋白质 C基因工程：DNARNA蛋白质 D蛋白质工程：蛋白质氨基酸序列DNARNA多肽链蛋白质 答案 D 解析 该过程运用的是蛋白质工程。从预期蛋白质功能出发，对蛋白质控制的基因进行改造以达到改造蛋白质的目的。 9当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽或蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是 ( ) A都与天然产物完全相同 B都与天然产物不相同 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全相
8、同 答案 C 解析 基因工程合成的是自然界已存在的蛋白质，与相应天然产物完全相同；蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质，与天然产物不相同。 10如图是某种动物蛋白质工程的示意图，请分析回答： (1)目前，蛋白质工程中难度最大的是图中编号_所示的过程，实现过程的依据有_ _。 (2)若相关蛋白质的核酸片段是从细胞质中获取的，则过程表示_。 (3)过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是 _，进行过程的目的是_ _。 答案 (1) 氨基酸对应的密码子、mRNA 与 DNA 间的碱基互补配对原则 (2)逆转录 (3)限制酶 使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作
9、用 解析 过程根据蛋白质应有的氨基酸序列推断 mRNA 上密码子的排列顺序， 再根据逆转录原理推断 DNA 的碱基排列顺序。从细胞质中提取的核酸片段应为 mRNA，因此，过程为逆转录法合成目的基因。 B 组 综合强化练 11下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是( ) A将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使生物表现出新的性状 B干扰素是动物体内的一种蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症 C运用蛋白质工程，改变天冬氨酸激酶、二氢吡啶二羧酸合成酶中的某个氨基酸，可使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸的含量提高 D蛋白质工程只能产生自然界已有的蛋白质 答案 C 解析 蛋白质工程崛起的缘由是为了得到符合人类生
10、产和生活需要的特定的蛋白质。如玉米生产过程中将天冬氨酸激酶的第 352 位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第 104 位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸的含量分别提高 5 倍和 2 倍。 12T4 溶菌酶的稳定性大大提高的根本原因是( ) A控制 T4 溶菌酶合成的基因的一个位点发生突变 B控制 T4 溶菌酶合成的 mRNA 上的密码子发生变化 CT4 溶菌酶中一个氨基酸发生了替换 DT4 溶菌酶中的第 3 位氨基酸由异亮氨酸变为半胱氨酸 答案 A 解析 T4 溶菌酶是一种蛋白质，其稳定性提高的原因是其分子结构的改变。蛋白质的合成受基因控制，所以蛋白质
11、改变的根本原因是基因的改变。选项 B、C、D 的内容虽都是 T4 溶菌酶改变的原因，但都不是根本原因。 13下列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将牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌中，批量生产凝乳酶 答案 D 解析 D 项所述内容属于基因工程的成果，D 错误。 14科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的 DNA 中，发育成的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；而且这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。据此分析不正确的一
12、项是( ) A这些鸡是基因工程的产物 B这种变异属于可遗传的变异 C该过程属于蛋白质工程技术 D该种变异属于定向变异 答案 C 解析 根据题干信息分析，将目的基因(控制某药物蛋白合成的基因)导入了来亨鸡胚胎细胞的 DNA 中，发育成的鸡产生了含有该药物蛋白的鸡蛋，说明目的基因在这些鸡中进行了表达，A 正确；这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋，说明这种变异属于可遗传的变异，B 正确；该技术为基因工程技术，并没有利用蛋白质工程对控制蛋白质合成的基因的结构进行改造，C 错误；基因工程的原理是基因重组，且是对生物性状的定向改造，即这种变异是定向的，D 正确。 15蛋白质工程中对
13、蛋白质分子进行设计时，主要包括( ) 进行少数氨基酸的替换 对不同来源的蛋白质进行拼接 从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 直接改变蛋白质的空间结构 A B C D 答案 B 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。 16干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难。下图是利用蛋白质工程设计保存干扰素的生产流程图，据图分析下列叙述错误的是( ) A图中构建新的干扰素模型的主要依据是蛋白质的预期功能 B图中新的干扰素基因必须
14、加上启动子和终止子才能表达 C图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构 D图中各项技术并没有涉及基因工程技术 答案 D 解析 图中新的干扰素基因导入受体细胞中表达新干扰素的过程涉及基因工程技术。 17糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有型糖尿病即遗传性糖尿病和型糖尿病。遗传性糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后做细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用胰岛素制剂注射后 120 min 才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，
15、将胰岛素 B 链的 28 号和 29 号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，已在临床上广泛应用。请回答下列问题： (1)对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因为_，实验室中要先对该基因利用_技术进行扩增。将该基因导入人体细胞所用的方法是_。 (2)对遗传性糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步骤是_。 (3)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为： A 设计蛋白质三维结构 推测B 找到相应的脱氧核苷酸序列 生产出速效胰岛素 其中， 流程A是_， 流程B是_。 答案 (1)目的基因 PCR 显微注射技术 (2)基因表达载体的构建 (3)预期的蛋白质功能 应有的氨基酸序列
16、18 科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造， 生产出效果更好的人鼠嵌合抗体， 用于癌症治疗。下图表示形成人鼠嵌合抗体的过程，据图回答下列问题： (1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产人鼠嵌合抗体，属于_(填生物工程)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 人 鼠 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_。 答案 (1)蛋白质工程 (2)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结构 基因 脱氧核苷酸序列 (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 解析 (1)通过图示可知人鼠嵌合抗体是通过人工设计而形成的特定功能蛋白质，其生产过程应属于蛋白质工程的范畴。(2)蛋白质工程的流程：预期蛋白质的功能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)通过基因工程操作生产预期的蛋白质。(3)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。(4)由于蛋白质空间结构比较复杂，不易确定，所以成为蛋白质工程中最大的障碍。