2026届高考生物学人教版一轮复习《第3.4节 蛋白质工程的原理和应用》分层练

第3章 基因工程 第3.4节 蛋白质工程的原理和应用 Ⅰ.必备知识，紧扣教材 1.蛋白质工程经常要借助 来建立蛋白质的三维结构模型，要制备蛋白质晶体，然后通过 分析晶体结构，要用到 技术进行碱基的替换。 2.某多肽链的一段氨基酸序列是： ……丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—谷氨酸—苯丙氨酸…… （1）怎样得出决定这一肽链的脱氧核糖核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。 提示：丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG） 色氨酸（UGG） 赖氨酸（AAA、AAG） 谷氨酸（GAA、GAG） 苯丙氨酸（UUU、UUC） （2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？ 3.蛋白质工程可以说是基因工程的延伸。判断下列相关表述是否正确。 (1)基因工程需要在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程不需要对基因进行操作。 （ ） (2)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。 （ ） (3)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。 （ ） 4.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是 （ ） A.分析蛋白质的三维结构 B.研究蛋白质的氨基酸组成 C.获取编码蛋白质的基因序列信息 D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求 5.水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现，用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。在这项替换研究中，目前可行的直接操作对象是 （ ） A. 基因 B.氨基酸 C. 多肽链 D.蛋白质 6.T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。为了提高T4溶菌酶的耐热性，科学家首先对影响T4溶菌酶耐热性的一些重要结构进行了研究。然后以此为依据对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸。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，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。这项工作属于什么工程的范畴?在该实例中引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本原因是什么?如果要将该研究成果应用到生产实践，还需要做哪些方面的工作? Ⅱ、真题演练，提升能力 1．（2025·全国卷）琼脂糖凝胶电泳常用于核酸样品的分析，样品1～4的电泳结果如图所示（“+”“-”分别代表电泳槽的阳极和阴极）。已知样品1和2中的DNA分子分别是甲和乙，甲只有限制酶R的一个酶切位点，样品3和4中有一个样品是甲的酶切产物。下列叙述错误的是（     ） A．配制琼脂糖凝胶时需选用适当的缓冲溶液 B．该实验条件下甲、乙两种DNA分子均带负电荷 C．甲、乙两种DNA分子所含碱基对的数量可能不同 D．据图推测样品3可能是甲被酶R完全酶切后的产物 2．（2022·湖南）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题: (1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是___________________________________，物质b是______________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是___________________________________________________。 (2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有_________________________、________________________________________和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是_________________________。 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的______________（填“种类”或“含量”）有关，导致其活性不同的原因是__________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 Ⅲ.自主作业，个性发展 1.根据你的理解，绘制本节内容的概念图。 2.可以从近5年全国各地真题卷中寻找一道你认为最经典的与本节内容相关的题，尝试分析考查的必备知识是什么？ 参考答案 第3章 基因工程 第3.4节 蛋白质工程的原理和应用 Ⅰ.必备知识，紧扣教材 1.计算机 ； X射线衍生技术 ； 基因定点突变技术 2.（1）答：mRNA序列为：GCU UGG AAA GAA UUU DNA序列为：CGA ACC TTT CTT AAA GCT TGG AAA GAA TTT 共32种可能序列。 （2）答：确定目的基因的碱基序列后，可以 人工合成 目的基因，或应用 基因定点突变技术 来进行碱基的替换、增添等进而改造基因； 3.(1) × (2) × (3) √ 4. D 5. A 6. 答：这项工作属于蛋白质工程的范畴。引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本原因是基因的碱基序列发生了变化。如果要将改造后的T4溶菌酶应用干生产实践，还有很多工作需要做。例如，由于改造后酶的空间结构发生了变化，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等;需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等。 Ⅱ、真题演练，提升能力 1．【答案】D 【分析】限制酶酶切其基本原理是利用限制酶对DNA上特定序列的识别，来确定切割位点并实现切割，从而获得所需的特定序列。 【详解】A、配制琼脂糖凝胶时选用适当缓冲溶液，可维持电泳过程中体系的pH稳定，保证核酸分子正常泳动，A正确； B、电泳时，样品向+极移动，说明在该实验条件下甲、乙两种 DNA 分子均带负电荷，符合核酸分子在电泳中的带电特性，B正确； C、电泳中，DNA分子的迁移速率与分子大小、电荷的多少等多种因素有关。甲、乙电泳条带位置虽然相同，但影响DNA分子的迁移速率的因素很多，所以碱基对的数量可能不同，C正确； D、甲只有限制酶R的一个酶切位点，若被酶R完全酶切，只会得到2种DNA片段（2个条带），这两个条带的碱基数量比甲要少，电泳跑的距离要比甲更远，所以据图推测样品4才是甲被酶R完全酶切后的产物，D 错误。故选D。 2．【答案】(1)     氨基酸序列多肽链     mRNA      密码子的简并性 (2)     从基因文库中获取目的基因     通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成      DNA双链复制 (3)     种类      提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏 (4)取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间。 Ⅲ.自主作业，个性发展 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $