资源简介

(
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
(
姓名 班级 考号
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
第十二单元　基因工程（二）
满分50分,限时30分钟
考点3 基因工程的应用 考点4 蛋白质工程的原理和应用
一、选择题(本题共5小题,共20分。每题只有一项符合题目要求,每题4分。)
1.下列关于蛋白质工程的叙述,错误的是(　　)
A.该工程和基因工程的根本区别在于操作对象的差异
B.该工程与细胞中天然蛋白质的合成都遵循中心法则
C.通过该工程改造后,获得的性状可以遗传给后代
D.通过该工程可改造现有蛋白质或制造新蛋白质
2.下列关于基因工程及其应用的叙述,错误的是(　　)
A.花粉管通道法可以用微量注射器将含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中
B.只要从转基因棉花中检测到Bt抗虫蛋白,就代表转基因抗虫棉培育成功
C.Bt抗虫蛋白被分解为多肽后与某害虫肠上皮细胞的特异性受体结合,导致其细胞膜穿孔
D.干扰素是一种糖蛋白,科学家用基因工程方法从大肠杆菌细胞内获得了干扰素
3.研究发现,胰岛素进入血液循环后容易被降解,糖尿病患者需要反复注射胰岛素才能达到治疗效果。科研人员借助蛋白质工程定向设计改变了胰岛素中的某些氨基酸,提高了胰岛素在患者体内的稳定性,延长了其作用时间。下列有关叙述错误的是(　　)
A.蛋白质工程的实质是在DNA分子水平上进行设计和改造蛋白质
B.氨基酸序列的差异是影响胰岛素在患者体内稳定性的原因之一
C.改造胰岛素应首先从设计胰岛素基因中的脱氧核苷酸序列出发
D.蛋白质工程难度很大与蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构有关
4.如图为蛋白质工程操作的基本思路,下列叙述不正确的是(　　)
A.代表蛋白质工程操作思路过程的正确顺序是④⑤①②③
B.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
C.①代表转录,②代表翻译,③代表折叠,④代表推测,⑤代表改造或合成
D.蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计,通过基因合成或改造而实现
5.如图是一种靶向基因敲除技术即TALEN技术。该技术的敲除工具是由DNA识别域TALE和非特异性内切核酸酶FoKⅠ两个部分组成的蛋白质。TALE的二连氨基酸(字母N、I、G、H、D分别代表一种氨基酸)与4种碱基(A、G、C、T)有恒定的对应关系。FoKⅠ是一种形成二聚体后具有内切核酸酶活性的蛋白单体。下列相关叙述错误的是(　　)
A.单独使用FoKⅠ对基因的切割敲除具有随机性
B.TALE蛋白的合成通常涉及PCR技术和蛋白质工程
C.二连氨基酸能与四种含氮碱基发生恒定的碱基互补配对
D.TALE蛋白左、右臂的二连氨基酸序列的设计依据靶基因碱基序列
二、选择题(本题共3小题,共18分。每题有一项或多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
6.T4溶菌酶来源于T4噬菌体,是重要的工业用酶。科学家通过一定技术使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸(异亮氨酸的密码子是AUU、AUC、AUA,半胱氨酸的密码子是UGU、UGC),于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,从而使T4溶菌酶的耐热性得到了提高。对上述过程的叙述错误的是(　　)
A.对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴
B.上述过程通过直接改造T4溶菌酶mRNA上的2个碱基实现
C.参与新的T4溶菌酶合成的tRNA种类可能不变
D.改造后的T4溶菌酶肽键数不变,二硫键的作用类似于DNA中的氢键
7.科学家运用基因工程技术,将人凝血因子基因导入山羊的受精卵中,培育出山羊乳腺生物反应器,使山羊乳汁中含有人凝血因子。以下有关叙述错误的是(　　)
A.可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入山羊的受精卵
B.在该转基因羊中,人凝血因子基因既存在于乳腺细胞,也存在于口腔上皮细胞中
C.人凝血因子基因开始转录后,DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
D.科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因重组在一起,从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异表达
8.雌蚊会叮咬人类,可传播多种传染病。研究者利用CRISPR/Cas9基因编辑系统(可以实现对双链DNA的精确切割)和同源重组修复技术修改了蚊虫受精卵的某个基因,使拥有该基因的受精卵发育成雄蚊,且该基因可遗传给子代,使群体中雄蚊比例升高。下列有关说法正确的是(　　)
A.CRISPR/Cas9基因编辑系统作用于DNA的磷酸二酯键
B.转基因灭蚊技术通过提高蚊虫的死亡率来达到灭蚊的目的
C.转基因灭蚊技术具有效果显著、可持续等特点
D.该技术有可能造成目的基因扩散,导致基因污染
三、非选择题(本题共1小题,共12分。)
9.(12分)人胰岛素由A链和B链构成,其中B链的第20~29位氨基酸是胰岛素分子间相互作用形成多聚体的关键区域。丹麦科学家将B28位脯氨酸替换为天冬氨酸,从而有效抑制了胰岛素分子间的聚合,由此研发出速效胰岛素类似物,并已经在临床上广泛应用。回答下列相关问题:
(1)蛋白质工程是指以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作为基础,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需要。
(2)在制备速效胰岛素类似物时可能出现mRNA不同但合成的速效胰岛素类似物空间构象相同的现象,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在对胰岛素基因进行改造时,常采用重叠延伸PCR技术引入特定位点突变,过程如图所示:
除DNA模板﹑引物外,PCR反应还需要　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等物质条件才能顺利进行。PCR②③过程均至少需要经过　　　　轮反应可得到两条链均有突变位点的等长的DNA片段。PCR②③过程不能在同一反应容器内同时进行,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。经⑤过程形成的改造后的胰岛素基因在PCR扩增时,需要添加的引物是　　　　　　　　。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的速效胰岛素和天然胰岛素的降血糖能力的差异,简要写出实验设计思路:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案全解全析
1.A　蛋白质工程和基因工程的操作对象均为基因,根本区别在于蛋白质工程能生产出自然界不存在的蛋白质,A错误;蛋白质工程在对蛋白质进行分子设计后,合成相应的基因,合成基因的表达离不开转录和翻译过程,因此蛋白质工程遵循的原理包括中心法则,而细胞中天然蛋白质的合成也遵循中心法则,B正确;由于蛋白质工程是直接对基因进行修饰或合成基因,因此改造后的性状可以遗传给后代,C正确;蛋白质工程可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的需求,D正确。
2.B　从转基因棉花中检测到Bt抗虫蛋白后,还需要进行个体生物学水平鉴定才能证明转基因抗虫棉是否培育成功,B错误;干扰素是一种糖蛋白,科学家利用大肠杆菌代谢旺盛的特点,用基因工程方法从大肠杆菌细胞内获得了干扰素,D正确。
3.C　蛋白质工程最终要利用基因工程来解决蛋白质的合成,因此蛋白质工程的实质是在DNA分子水平上进行设计和改造蛋白质,A正确;由题干信息“改变了胰岛素……患者体内的稳定性”可知,氨基酸序列的差异是影响胰岛素在患者体内稳定性的原因之一,B正确;胰岛素属于蛋白质,改造胰岛素应首先从预期的蛋白质功能出发,C错误;蛋白质发挥功能必须依赖于正确的空间结构,而这种高级结构往往十分复杂且很多蛋白质的空间结构是人们目前还不清楚的,因此实施蛋白质工程的难度很大,D正确。
4.D　蛋白质工程操作思路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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质,即思路过程顺序是④⑤①②③,A正确;蛋白质工程是依据蛋白质的结构来设计氨基酸序列的,因此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正确;据图可知,①代表转录形成mRNA,②代表翻译合成多肽链,③代表肽链折叠形成具有一定的空间结构的蛋白质,④代表推测,⑤代表改造或合成,C正确;蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计,通过基因合成或基因改造实现,D错误。
5.C　FoKⅠ是非特异性内切核酸酶,单独使用FoKⅠ对基因的切割敲除具有随机性,A正确;TALE蛋白的合成通常涉及PCR技术和蛋白质工程,B正确;氨基酸内没有碱基,二连氨基酸不能与四种含氮碱基发生恒定的碱基互补配对,二连氨基酸与四种含氮碱基只是存在恒定的对应关系,C错误;由于TALE的二连氨基酸与四种碱基有恒定的对应关系,因此TALE蛋白左、右臂的二连氨基酸序列的设计依据靶基因碱基序列,D正确。
6.B　对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的,故对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴,A正确。蛋白质工程直接改造的对象为基因,并不是mRNA,B错误。改造前组成T4溶菌酶的氨基酸中就含有半胱氨酸,改造后组成T4溶菌酶的氨基酸中也可能仍含有异亮氨酸,因此参与新的T4溶菌酶合成的tRNA种类可能不变,C正确。改造后的T4溶菌酶替换了一个氨基酸,氨基酸总数不变,且发生替换的两个氨基酸R基上都不含羧基或氨基,所以肽键数不变;二硫键使T4溶菌酶的耐热性提高,DNA分子中氢键越多,热稳定性越强,故二者作用类似,D正确。
7.CD　将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法,因此可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入山羊的受精卵,A正确;在该转基因羊中,人凝血因子基因存在于所有细胞中,但只在乳腺细胞中表达,B正确;人凝血因子基因开始转录后,RNA聚合酶以DNA分子一条链为模板合成mRNA,C错误;科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异表达,D错误。
8.ACD　CRISPR/Cas9基因编辑系统与限制性内切核酸酶的功能相似,都可对DNA进行切割,作用于DNA的磷酸二酯键,A正确;转基因灭蚊技术通过提高蚊虫群体中雄蚊比例,从而降低蚊虫群体出生率,B错误;由题意可知,转基因蚊的基因可遗传给子代,使群体中雄蚊比例升高,具有效果显著、可持续等特点,C正确;转基因雄蚊可能会和近源物种杂交,导致目的基因扩散到自然界其他生物中,导致基因污染,D正确。
9.答案　(除标注外,每空2分)(1)蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系(1分)
(2)密码子具有简并性,使不同mRNA翻译出来的氨基酸序列相同
(3)耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核苷酸(1分)　2　引物2和引物3中存在互补配对片段,置于同一反应系统时它们会发生结合而失去作用　引物4和引物1
(4)生理状况相同的糖尿病小鼠均分为三组,编号为A、B、C,分别加入等量的蛋白质工程改造后的速效胰岛素、天然胰岛素和生理盐水,一段时间后检测三组糖尿病小鼠的血糖情况
解析　(1)蛋白质工程是指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,通过改造或合成基因来改造现有蛋白质,或者制造一种新的蛋白质,以满足人类生产生活的需求,它是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。
(2)由于密码子的简并性,即一种氨基酸可能由一个或多个密码子决定,故在制备速效胰岛素类似物时可能出现mRNA不同但合成的速效胰岛素类似物空间构象相同的现象。
(3)PCR过程中,除DNA模板、引物外,PCR反应还需要耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核苷酸等物质条件才能顺利进行;PCR②③过程第1次复制形成的两个DNA分子中一个DNA分子是单链含有突变位点且不等长,另一个是等长的正常DNA,第2次复制才能形成两条链均有突变位点的等长的DNA片段;该阶段必须将引物1、2和引物3、4置于不同反应系统中,这是因为引物2和引物3中存在互补配对片段,置于同一反应系统时它们会发生结合而失去作用;由于PCR体系中引物需要与模板的3'端结合,结合题图可知,经⑤过程形成的改造后的胰岛素基因在PCR扩增时,需要添加的引物是引物4和引物1。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的速效胰岛素和天然胰岛素的降血糖能力的差异,可以以两种物质作为自变量,分别检测它们的降血糖能力,故实验设计思路为:生理状况相同的糖尿病小鼠均分为三组,编号为A、B、C,分别加入等量的蛋白质工程改造后的速效胰岛素、天然胰岛素和生理盐水,一段时间后检测三组糖尿病小鼠的血糖情况。

展开更多......

收起↑