3.4 蛋白质工程的原理和应用同步练习-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

高中生物（人教版） 选择性必修3 分层作业 3.4 蛋白质工程的原理和应用 【基础巩固】 1.(2025·江苏苏州期末)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.基因工程的操作对象是基因,蛋白质工程的操作对象是蛋白质 C.基因工程是蛋白质工程实施的关键技术 D.蛋白质工程是研究蛋白质结构和功能的重要手段 2.(2025·江苏徐州)蛋白质工程崛起的缘由之一是(　　) A.天然蛋白质的结构和功能不符合其所属物种生存的需要 B.天然蛋白质对人类来说都是无用的 C.天然蛋白质不能够完全满足人类生产和生活的需要 D.天然蛋白质的结构和种类是长期自然选择的结果 3.(2025·江苏徐州期末)蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行设计改造,必须通过改造或合成基因来完成,而不直接改造蛋白质的原因是(　　) 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 4.(2025·江苏连云港)科学家曾尝试用猪胰岛素治疗人的糖尿病,但效果并不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的胰岛素不同。为了使猪胰岛素能够用于临床治疗人糖尿病,下列所述方案最佳的是(　　) A.通过蛋白质工程对猪胰岛素进行一个氨基酸的替换 B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的蛋白质 C.将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病 D.根据人和猪胰岛素的结构设计制造一种全新的胰岛素 5.(2025·江苏泰兴期末)下列关于蛋白质工程及其应用的叙述,错误的是(　　) A.通过改造胰岛素基因可解决天然胰岛素容易聚合的问题 B.将干扰素分子上的一个丝氨酸变成半胱氨酸,在一定条件下,可以延长保存时间 C.将单克隆抗体技术与蛋白质工程结合,可生产出诱发免疫反应较弱的单克隆抗体 D.蛋白质发挥功能必须依赖正确且复杂的高级结构,因此蛋白质工程的难度较大 6.纳豆激酶是由纳豆枯草杆菌产生的丝氨酸蛋白酶,是一种潜在的心血管药物,但在实际应用中稳定性差、易氧化。研究发现,通过蛋白质工程将纳豆激酶第220位的苏氨酸和第222位的甲硫氨酸分别替换为丝氨酸和丙氨酸,其抗氧化活性明显提高。下列叙述正确的是(　　) A.蛋白质工程与基因工程一样,都遵循中心法则 B.蛋白质工程是将大量纳豆激酶的两种氨基酸直接替换 C.通过蛋白质工程改变的纳豆激酶的特性是不可遗传的 D.以改变的纳豆激酶为模板,在适宜条件下可大量合成该种酶 7.(多选)为心梗患者注射大剂量的t-PA(一种能高效降解血栓的单链糖蛋白,主要由血管内皮细胞合成、分泌并释放进血液)会诱发颅内出血。研究证实,将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低出血等副作用,据此分析正确的是 (　　) A.若利用大肠杆菌来生产t-PA,需要对其合成的t-PA进行后期改造 B.改造t-PA的技术属于蛋白质工程 C.欲将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,应直接对蛋白质(t-PA)进行改造 D.可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t-PA 【综合练习】 8.(多选)(2025·南师大附中联考)胰岛素是治疗糖尿病的关键药物,但胰岛素注射后易在皮下堆积,需较长时间才能进入血液,这会影响治疗效果。如图是新的速效胰岛素的生产过程,下列有关叙述正确的是(　　) A.新的速效胰岛素的生产是依据蛋白质工程原理完成的 B.若选用动物受精卵作为受体细胞,可通过显微注射直接将新的胰岛素基因注入其中 C.新的速效胰岛素生产过程中最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列 D.若用大肠杆菌生产新的速效胰岛素,常用Ca2+处理大肠杆菌 9.(多选)如图是蛋白质工程的基本思路,下列相关叙述正确的是(　　) ABC→D→生产相应蛋白 A.过程A所需原料是脱氧核苷酸,过程B所需原料是氨基酸 B.参与过程C的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等 C.过程D需要遵循碱基互补配对原则 D.生产的相应蛋白质功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构 10.如图表示蛋白质工程的基本思路,请回答下列相关问题: (1)通过基因工程和蛋白质工程得到的蛋白质的区别是　　　　　　　　　　　　　　　　　,  蛋白质工程与基因工程的联系是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)图中显示蛋白质工程的思路与中心法则　　　　(填“相同”或“相反”),请用文字和箭头写出蛋白质工程的基本思路:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  11.(2025·河北衡水金卷)如图1为某研究所利用基因工程技术制备小鼠抗甲肝病毒抗体的流程图。请回答下列问题: (1)实验室构建重组质粒时,为保证目的基因与载体的正确连接,过程①最好选择的限制酶是　　　　。  (2)为了筛选出导入了目的基因的骨髓瘤细胞,可以在过程③的培养液中添加　　　　,经筛选所获得的细胞具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的特点。  (3)临床试验发现,过程⑤提取的小鼠抗甲肝病毒抗体具有外源性,容易被人体的免疫系统清除,从而导致其治疗效果大大降低。如图2抗体中的A区是与抗原特异性结合的区域,B区是引起人体免疫反应的区域。若要避免小鼠抗甲肝病毒抗体被人体免疫系统清除,请提出合理的改造思路:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案 1.答案　B 解析　基因工程和蛋白质工程的操作对象都是基因,B错误。 2.答案　C 解析　蛋白质工程崛起的缘由是基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质,这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的,它们的结构和功能符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要,C项符合题意。 3.答案　B 解析　由于基因控制蛋白质的合成,所以对蛋白质设计改造可通过对基因进行改造或合成来完成,且改造后的基因能够遗传给子代。 4.答案　A 解析　由于猪胰岛素分子中只有一个氨基酸与人胰岛素不同,所以要使猪胰岛素能够用于临床治疗人糖尿病,只需通过蛋白质工程替换这一个氨基酸即可,A符合题意。 5.答案　B 解析　天然的胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体,科学家通过改造胰岛素基因实现了对相应氨基酸序列的改造,从而有效抑制了胰岛素的聚合,A正确;将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,在一定条件下,可以延长保存时间,B错误;将单克隆抗体技术与蛋白质工程结合,可生产出诱发免疫反应较弱的单克隆抗体,如小鼠单克隆抗体会使人产生免疫反应,科学家利用蛋白质工程技术将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上,经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会降低很多,C正确;蛋白质工程是一项难度很大的工程,主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构,而这种高级结构往往十分复杂,D正确。 6.答案　A 解析　蛋白质工程与基因工程都遵循中心法则,A正确;蛋白质工程的目标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改造,由于基因决定蛋白质,因此要对蛋白质结构进行改造,最终必须通过改造或合成基因来完成,B错误;通过蛋白质工程改变的纳豆激酶的特性是可以遗传的,C错误;不能以酶为模板进行酶的合成,D错误。 7.答案　ABD 解析　由于大肠杆菌只有核糖体一种细胞器,不含内质网和高尔基体,无法对t-PA进行加工,故若利用大肠杆菌来生产t-PA,需要对其合成的t-PA进行后期改造,A正确;分析题意,该技术是将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,属于蛋白质工程,B正确;欲将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,应对相应的基因进行改造,C错误;t-PA是一种能高效降解血栓的单链糖蛋白,由于抗原与抗体的结合具有特异性,故可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t-PA,D正确。 8.答案　AD 解析　新的速效胰岛素的生产是依据蛋白质工程原理完成的,A正确;在将目的基因导入受体细胞前,需要构建基因表达载体,B错误;新的速效胰岛素生产过程中最困难的一步是根据预期的功能设计新的胰岛素分子的空间结构,C错误;若用大肠杆菌生产新的速效胰岛素,常用Ca2+处理大肠杆菌,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,D正确。 9.答案　CD 解析　根据图示分析可知,过程A表示预期蛋白质的功能,过程B表示设计预期的蛋白质结构,因此过程A、B均不需要原料,A错误;图中过程C只是推测应有的氨基酸序列,因此不需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等参与,B错误;过程D是推测相应基因的脱氧核苷酸序列,然后改造或合成目的基因,应根据氨基酸与mRNA中密码子的对应关系,先推测出mRNA的碱基序列,再根据碱基互补配对原则推测出相应基因的碱基序列,C正确。 10.答案　(1)基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质,而蛋白质工程可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　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　(2)相反　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 解析　(1)基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质,而蛋白质工程可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。(2)蛋白质工程的基本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。该思路与中心法则相反。 11.答案　(1)EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ　(2)(适量的)青霉素　既能大量增殖,又能产生足够数量的特定抗体(抗甲肝病毒抗体)　(3)采用蛋白质工程技术对小鼠抗甲肝病毒抗体上B区域进行改造,或替换成人体相应抗体的B区 解析　(1)由图1分析可知,EcoR Ⅴ会破坏目的基因,故不能用于切割目的基因,只用一种限制酶,可能会导致目的基因反向连接,因此为了保证目的基因与载体的正确连接,应该选择限制酶EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ切割目的基因和载体。(2)重组质粒中含有青霉素抗性基因,故可以在过程③的培养液中添加青霉素,来筛选导入了目的基因的骨髓瘤细胞。经筛选所获得的细胞是含有目的基因的骨髓瘤细胞,既能大量增殖,又能产生足够数量的抗甲肝病毒抗体。(3)由于B区是引起人体免疫反应的区域,若要避免小鼠抗甲肝病毒抗体被人体免疫系统清除,可采用蛋白质工程技术对小鼠抗甲肝病毒抗体上B区域进行改造,或替换成人体相应抗体的B区。 1 学科网（北京）股份有限公司 $