高中生物人教版現(xiàn)代生物科技專題專題1基因工程 精品

專題1一、選擇題1．下列關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的是()A．蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是獲得人類需要的蛋白質(zhì)，所以二者沒有區(qū)別B．基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)C．通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍然是天然的蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上直接改造蛋白質(zhì)的解析：本題考查基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別與聯(lián)系。蛋白質(zhì)工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。其中，基因工程是關(guān)鍵技術(shù)，是蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)，因為對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改造是通過改造基因來實現(xiàn)的，所以蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造蛋白質(zhì)，改造后的蛋白質(zhì)不再是天然的蛋白質(zhì)。答案：B2．科學(xué)家將β-干擾素基因進行定點突變導(dǎo)入大腸桿菌中表達，使干擾素第十七位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高了β-干擾素的抗病活性，并且提高了儲存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為()A．基因工程 B．蛋白質(zhì)工程C．基因突變 D．組織培養(yǎng)解析：蛋白質(zhì)工程是對控制蛋白質(zhì)合成的基因進行改造，從而實現(xiàn)對其編碼的蛋白質(zhì)的改造，所得到的已不是天然的蛋白質(zhì)。題目中的操作中涉及的基因顯然不再是原來的基因，其合成的β-干擾素是經(jīng)過改造的、具人類所需優(yōu)點的蛋白質(zhì)，因而整個過程利用的生物技術(shù)應(yīng)為蛋白質(zhì)工程。答案：B3．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述中，不正確的是()A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類的需要B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子D．蛋白質(zhì)工程的操作起點是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計出相應(yīng)的基因，并借助基因工程實現(xiàn)的解析：蛋白質(zhì)工程實際操作還是對基因進行操作，而不是對蛋白質(zhì)進行操作。答案：B4．(2023·廣東卷)從某海洋動物中獲得一基因，其表達產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是()A．合成編碼目的肽的DNA片段B．構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達載體C．依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽D．篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽解析：如果對多肽P1進行改造，首先根據(jù)預(yù)期功能設(shè)計多肽的分子結(jié)構(gòu)，即根據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽，再根據(jù)模擬肽的氨基酸序列合成編碼模擬肽的DNA片段，從而構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達載體，最后從表達產(chǎn)生的模擬肽中篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽。答案：C5．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的設(shè)計思路中，說法不正確的是()A．從蛋白質(zhì)的功能推測蛋白質(zhì)應(yīng)有的結(jié)構(gòu)B．從蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸的排列順序C．從氨基酸的排列順序推測基因中脫氧核苷酸的排列順序D．蛋白質(zhì)工程完全不遵循中心法則解析：蛋白質(zhì)工程的基本途徑是根據(jù)中心法則推出來的。答案：D6．蛋白質(zhì)工程與基因工程相比，其突出特點是()A．基因工程原則上能生產(chǎn)任何蛋白質(zhì)B．蛋白質(zhì)工程能對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)C．蛋白質(zhì)工程可以不通過轉(zhuǎn)錄和翻譯來實現(xiàn)D．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第三代基因工程解析：蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求，是延伸出來的第二代基因工程。答案：B7．豬的胰島素用于人體降低血糖濃度效果不明顯，原因是豬胰島素分子中有一個氨基酸與人的不同。為了使豬胰島素臨床用于人治療糖尿病，用蛋白質(zhì)工程進行分子設(shè)計的最佳方案是()A．對豬胰島素進行一個不同氨基酸的替換B．將豬胰島素和人胰島素進行拼接組成新的胰島素C．將豬和人的胰島素混合在一起治療糖尿病D．根據(jù)人的胰島素設(shè)計制造一種全新的胰島素解析：從題干中看出豬胰島素分子中有一個氨基酸與人的不同，可以對這一個氨基酸進行替換。答案：A8．蛋白質(zhì)工程是新崛起的一項生物工程，又稱第二代基因工程。下圖示意蛋白質(zhì)工程流程，圖中A、B在遺傳學(xué)上依次表示()A．轉(zhuǎn)錄和翻譯 B．翻譯和轉(zhuǎn)錄C．復(fù)制和轉(zhuǎn)錄 D．傳遞和表達解析：中心法則是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。也可以從DNA傳遞給DNA，即完成DNA的復(fù)制過程。這是所有細胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則。答案：A二、非選擇題9．胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射入人體后，會堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時間才能進入血液，而進入血液的胰島素又容易分解，因此治療效果受到影響。下面是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計的速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答下面有關(guān)問題。(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是：________________________________________________________________________。(2)通過人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到________中才能得到準確表達。(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有____________、____________和發(fā)酵工程。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：本題主要考查蛋白質(zhì)工程的知識。(1)蛋白質(zhì)工程的目的是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是胰島素的預(yù)期功能，即速效胰島素。(2)合成的目的基因應(yīng)與載體形成重組DNA分子后導(dǎo)入受體細胞中才能表達。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自然界原本不存在的蛋白質(zhì)，需對原有的蛋白質(zhì)進行改造。根據(jù)新的胰島素中氨基酸序列推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，人工合成新的胰島素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通過基因工程來生產(chǎn)基因產(chǎn)物，并且在生產(chǎn)過程中要借助工程菌，所以還需要進行發(fā)酵，因此該過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。(4)由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因，其基本設(shè)計思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中氨基酸的序列，推測出基因中的脫氧核苷酸序列。然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。答案：(1)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能(2)載體大腸桿菌等受體細胞(3)蛋白質(zhì)工程基因工程(4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因10．蛋白質(zhì)工程是指根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計、生產(chǎn)的過程。如圖是蛋白質(zhì)工程的基本途徑，試回答下列有關(guān)問題：eq\x(\a\al(預(yù)期蛋白,質(zhì)功能))eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(\a\al(設(shè)計預(yù)期,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)))eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(\a\al(推測應(yīng)有,氨基酸序列))eq\o(→,\s\up7(③))eq\x(\a\al(推測相應(yīng)基因中,脫氧核苷酸序列))eq\o(→,\s\up7(④))eq\x(\a\al(生產(chǎn)相應(yīng),蛋白質(zhì)))(1)圖中③過程的主要依據(jù)是每種氨基酸都有其對應(yīng)的________，后者位于________分子上，其上的核苷酸序列與基因中的脫氧核苷酸序列之間存在著____________關(guān)系。(2)通過③過程獲得的脫氧核苷酸序列不是完整的基因，要使這一序列能夠表達、發(fā)揮作用，還必須在序列的上、下游加上__________和__________，在這個過程中需要________酶的參與。(3)完成④過程需要涉及________技術(shù)。解析：(1)蛋白質(zhì)工程從氨基酸序列推測基因中的脫氧核苷酸序列，氨基酸與脫氧核苷酸之間的聯(lián)系樞紐是信使RNA，信使RNA由DNA轉(zhuǎn)錄形成，而密碼子是信使RNA上特定的能決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基。(2)由人工合成的基因只是基因的編碼序列，完整的基因還包括啟動子、終止子等結(jié)構(gòu)，把啟動子、終止子等DNA片段連接到基因的編碼區(qū)需要DNA連接酶。(3)由基因合成蛋白質(zhì)涉及基因工程。答案：(1)密碼子信使RNA堿基互補配對(2)啟動子終止子DNA連接(3)基因工程11．干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當困難，如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可在－70℃下保存半年，(1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計實驗流程，讓動物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”(請?zhí)顚?。(2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)________________的蛋白質(zhì)，不一定符合人類生產(chǎn)和生活的需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過____________或____________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行________，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。(3)蛋白質(zhì)工程實施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的________結(jié)構(gòu)。(4)對天然蛋白質(zhì)進行改造，應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？__________。原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。解析：蛋白質(zhì)工程是研究多種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、蛋白質(zhì)折疊、蛋白質(zhì)分子設(shè)計等一系列分子生物學(xué)基本問題的一種新型的、強有力的手段。通過對蛋白質(zhì)工程的研究，可以深入地揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)和生命活動的規(guī)律?；蚬こ套裱行姆▌t，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進行的：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基排列→創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)。答案：(1)預(yù)期蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)應(yīng)有的氨基酸序列相應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在基因修飾基因合成改造(3)空間(或高級)(4)基因基因控制蛋白質(zhì)的合成，并且基因能遺傳給下一代12．綠色熒光蛋白(GFP)能在藍光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光，這樣借助GFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)部的移動情況，幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。下圖為我國首例綠色熒光蛋白(GFP)轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示意圖，據(jù)圖回答：(1)圖中通過過程①②形成重組質(zhì)粒，需要限制酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶Ⅱ的切點。①請畫出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后形成黏性末端的過程。________________________________________________________________________(只寫出切割后形成的部分即可)。②在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？__________，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)過程③將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬胎兒成纖維細胞時，采用最多也最有效的方法是____________。(3)如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達的基因一起構(gòu)建到載體上，GFP基因可以作為基因表達載體上的標記基因，其作用是________________________________。獲得的轉(zhuǎn)基因克隆豬，可以解決的醫(yī)學(xué)難題是________________________。(4)目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等，采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍色熒光蛋白過程的正確順序是：________(用序號表示)。①推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列②藍色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計③藍色熒光蛋白基因的修飾(合成)④表達出藍色熒光蛋白解析：本題考查基因工程和蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識。(1)①小題相對比較簡單，書寫要關(guān)注DNA序列與限制酶識別序