第三章 第4节 蛋白质工程的原理和应用-【创新教程】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程五维课堂课时作业word（人教版）

[知识点一]蛋白质工程的原理 1．下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述，错误的是(　　 ) A．基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 B．蛋白质工程可改造现有蛋白质，但不能制造出新的蛋白质 C．蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 D．蛋白质工程是第二代基因工程，其基本途径是中心法则的逆向流程 解析：B　[基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，A正确；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，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，B错误，C正确；蛋白质工程是第二代基因工程，其基本途径是中心法则的逆向流程，即从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测其应有的氨基酸序列，找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列，或合成新的基因，进而获得所需要的蛋白质，D正确。] 2．蛋白质工程的基本流程正确的是(　　 ) ①蛋白质分子结构设计　②DNA合成　③预期蛋白质功能　④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A．①②③④　　　　 B．④②①③ C．③①④② D．③④①② 解析：C　[蛋白质工程的基本流程是：③预期蛋白质功能→①预期蛋白质分子结构组成→④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→②合成DNA。故选C。] 3．有关蛋白质工程的说法，正确的是(　　 ) A．必须从预期蛋白质的功能出发 B．在分子水平上直接改造蛋白质 C．可以不涉及转录和翻译过程 D．不需要借助基因工程的相关技术 解析：A　[蛋白质工程必须从预期蛋白质的功能出发，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，而不是直接改造蛋白质，A正确，B错误；基因修饰或基因合成后要通过转录和翻译合成蛋白质，C错误；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错误。] 4．蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质的主要原因是(　　 ) A．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶 B．改造基因易于操作且改造后能够遗传 C．人类对大多数蛋白质的高级结构知之甚少 D．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大 解析：B　[改造基因的操作易于进行，且改造后的基因能够遗传给子代，所以对蛋白质结构的设计改造可通过基因修饰或基因合成来完成。] 5．基因工程与蛋白质工程的区别是(　　 ) A．基因工程需要进行转录和翻译，蛋白质工程不需要 B．基因工程合成的一般是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质 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．基因工程需对基因进行操作，蛋白质工程需对蛋白质进行直接操作 解析：B　[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。蛋白质工程是从分子水平对蛋白质进行改造设计，通过对相应的基因进行修饰加工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的生产和生活需求，而基因工程只是将外源基因导入生物体内，并使之表达，以得到满足人类所需的性状或产品。本题选B。] 6．蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程，下列有关蛋白质工程基本流程的叙述错误的是(　　) A．根据蛋白质的功能推测蛋白质的空间结构 B．依据空间结构设计蛋白质的氨基酸序列 C．依据碱基互补配对原则推测基因的碱基序列 D．利用生物工程技术改造或重新合成新基因 解析：C　[由蛋白质的氨基酸序列推测基因的碱基序列时，需要依据遗传密码和碱基互补配对原则，C错误。] [知识点二] 蛋白质工程的应用 7．下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是(　　 ) A．蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造全新的蛋白质 B．T4溶菌酶中引入二硫键提高了其热稳定性是蛋白质工程应用的体现 C．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 D．蛋白质工程需要用到限制酶和DNA连接酶 解析：A　[蛋白质工程可以制造全新的蛋白质，A错误；T4溶菌酶中引入二硫键提高了其热稳定性，属于蛋白质工程应用的体现，B正确；蛋白质工程可通过改造基因来实现对蛋白质分子结构的定向改造，使之更加符合人类需要，C正确；蛋白质工程的核心是基因工程，故蛋白质工程需要用到限制酶和DNA连接酶，D正确。] 8．利用生物技术提高赖氨酸含量的方法有：①将富含赖氨酸的蛋白质基因导入玉米细胞；②更换赖氨酸合成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，提高两种酶的活性。下列有关叙述错误的是(　　) A．第①种方法利用的是基因工程，合成的蛋白质是生物界没有的 B．第①种方法要利用限制酶和DNA连接酶 C．第②种方法合成的两种酶是自然界中没有的 D．第②种方法也需要对DNA分子进行改造 解析：A　[基因工程是把其他生物的基因转移到目标生物细胞中，因此合成的蛋白质在生物界中是存在的，A错误。] 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．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 C．都与天然产物不相同 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同 解析：B　[基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程通过对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。所以基因工程药物与天然产物完全相同，而蛋白质工程药物与天然产物不相同。B正确。] 10．胰岛素可用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，经过较长时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又易分解，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程： (1)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。 (2)图中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是　__________________　。 (3)用基因工程的方法用大肠杆菌生产速效胰岛素，此过程中能够高效表达胰岛素基因的大肠杆菌细胞株系叫做　__________　。 解析：分析题图：图示是利用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程。蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。蛋白质工程得到的蛋白质一般不是天然存在的蛋白质。 (1)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空间结构。 (2)从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是：根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因。 (3)用基因工程的方法得到的能生产速效胰岛素的大肠杆菌叫做工程菌。 答案：(1)高级(空间)　(2)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因　(3)工程菌 1．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，但干扰素在体外保存很困难，若将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，则在－70 ℃的条件下可保存半年。下列叙述正确的是(　　 ) A．题干所述对干扰素进行改造的过程属于蛋白质工程的范畴 B．改造后的干扰素保存时间延长与该干扰素中氨基酸的种类和数量发生改变有关 C．通过该过程制造的蛋白质都是自然界中已经存在的蛋白质 D．该过程能够实现对蛋白质的结构进行设计和改造，不需要依赖基因 解析：A　[题干所述为对现有蛋白质进行改造，属于蛋白质工程的范畴，A正确；由题干信息可知，改造后的干扰素与原干扰素相比，一个半胱氨酸变成了丝氨酸，氨基酸的数目没有改变，B错误；蛋白质工程中，通过基因修饰或基因合成，可以对现有蛋白质进行改造，也可以制造一种新的蛋白质，C错误；蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造，最终通过改造基因来完成，D错误。] 2．以下关于蛋白质工程的说法正确的是(　　 ) A．蛋白质工程以基因工程为基础 B．蛋白质工程就是酶工程的延伸 C．蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 D．蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 解析：A　[基因指导蛋白质的合成，蛋白质工程以基因工程为基础，A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，而酶工程是利用酶的催化功能，在一定条件下催化化学反应，生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技术，B错误；蛋白质工程的实质是改造基因，C错误；蛋白质工程可以通过基因合成，制造自然界不曾存在过的新型蛋白质分子，D错误。] 3．从自然界中的生物体内分离得到的天然酶，在工业生产环境中催化效率往往较低。 科研人员对酶的改造包括理性设计方法和非理性设计方法。理性设计方法是通过定点诱变改变蛋白质中的个别氨基酸，以产生更加理想的酶；非理性设计方法主要通过易错PCR技术实现，该技术是利用低保真的TaqDNA聚合酶和改变PCR的反应条件，降低DNA复制的保真度，从而使扩增产物出现较多点突变的一种体外诱导DNA序列变异的方法。下列相关叙述错误的是(　　 ) A．通过理性设计以产生更加理想的酶的技术属于蛋白质工程 B．低保真的TaqDNA聚合酶会增加新DNA链合成过程中碱基的错配率 C．利用易错PCR技术扩增产物时在PCR反应缓冲液中一般会添加Mg2＋ D．易错PCR技术的扩增过程中50℃处理的目的是使DNA分子彻底变性 解析：D　[通过理性设计，产生更加理想的酶，属于蛋白质工程，A正确；低保真的TaqDNA聚合酶会增加新DNA链合成过程中碱基的错配率，产生较多的突变点，B正确；镁离子可以使非互补碱基的稳定性提高，从而有利于易错PCR的进行，故利用易错PCR技术扩增产物时在PCR反应缓冲液中一般会添加Mg2＋，C正确；易错PCR扩增时，50℃处理的目的是使引物与模板结合，D错误。] 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．图中①代表转录，②代表翻译，④代表推测，⑤代表改造或合成 B．蛋白质工程中对蛋白质高级结构的了解是非常关键的工作 C．蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计 D．从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的 解析：C　[分析题图可知，图中①代表转录，②代表翻译，④代表推测，⑤代表改造或合成，A正确；蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，因此蛋白质工程中对蛋白质高级结构的了解是非常关键的工作，B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修饰实现，C错误；从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的，D正确。] 5．(多选)某生物制品公司用如图方法生产干扰素。下列说法错误的是(　　 ) A．能产生干扰素的酵母菌是基因工程创造的新物种 B．干扰素是由淋巴细胞产生的，所以只有淋巴细胞中才有干扰素基因 C．该过程所运用的生物学原理是基因重组 D．若要获得更耐储存的干扰素则利用蛋白质工程来直接改造蛋白质 解析：ABD　[新物种产生的标志是形成生殖隔离，能产生干扰素的酵母菌并未创造新物种，A错误；干扰素基因除了存在于淋巴细胞中，其他体细胞也存在，只是干扰素基因只在淋巴细胞中表达，B错误；将干扰素基因导入酵母细胞中，属于基因工程的应用，基因工程运用的原理是基因重组，C正确；利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径是：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列，D错误。] 6．(多选)胰岛素可用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。下图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述正确的是(　　 ) A．新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据 B．新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则 C．若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用感受态法导入目的基因 D．新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构 解析：ACD　[构建新胰岛素模型主要是从新胰岛素预期的功能出发，A正确；新的胰岛素生产过程中，涉及转录、翻译等过程，涉及中心法则，B错误；若用大肠杆菌生产新的胰岛素，需要用钙离子处理大肠杆菌，使其处于感受态，导入目的基因，C正确；结构决定功能，新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构，D正确。] 7．(多选)如图是科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体的过程。下列说法错误的是(　　 ) A．生产鼠—人嵌合抗体的过程属于基因工程 B．对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构 C．对鼠源杂交瘤抗体进行改造，是通过基因定点诱变技术改造基因实现 D．鼠—人嵌合抗体的使用对人体不会产生任何不良反应 解析：ACD　[生产鼠—人嵌合抗体的过程属于蛋白质工程，A错误；对鼠源杂交瘤抗体进行改造的难点是设计嵌合抗体的空间结构，B正确；对鼠源杂交瘤抗体进行改造，可通过其氨基酸序列推测相应基因中的碱基序列，通过人工合成的方法获得相关基因，C错误；鼠—人嵌合抗体的使用会降低对人体的不良反应，D错误。] 8．在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题： (1)人体内合成前胰岛素原的细胞是　__________　，合成胰高血糖素的细胞是　____________　。 (2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的　________　序列，用该序列与质粒载体构建胰岛素原基因重组表达载体。再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成　________　的基因工程菌。 (3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原—抗体反应，菌体有抗原—抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从　________　中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。 解析：(1)由题干信息可知，前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素，人体合成胰岛素的细胞是胰岛B细胞，所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛B细胞；而胰岛A细胞合成的激素是胰高血糖素。 (2)真核生物的目的基因可用人工合成的方法合成，可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的DNA序列(即目的基因)；合成的DNA序列经过修饰与质粒构建胰岛素原基因表达载体，导入细菌体内，经转化后筛选、鉴定，最终得到能稳定合成胰岛素原的基因工程菌。 (3)由题目信息可知，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，说明所合成的胰岛素原存在于菌体内，所以用该工程菌进行工业发酵时，应从菌体中分离、纯化胰岛素原，经酶处理便可转变为胰岛素。 答案：(1)胰岛B细胞　胰岛A细胞 (2)DNA　胰岛素原　(3)菌体 蛋白质工程对生物的改变 研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。以下说法错误的是(　　 ) A．该工程可以定向改变蛋白质分子的结构 B．改造蛋白质是通过改造基因结构来实现的 C．改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种 D．改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质 解析：D　[蛋白质工程可以定向改造蛋白质分子的结构，A正确；改造蛋白质是通过改造基因结构进而改变蛋白质的结构而实现的，B正确；改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现有中华鲟仍是同一物种，他们之间没有生殖隔离，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质，D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $