第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

第4节　蛋白质工程的原理和应用 基础过关练 题组　蛋白质工程的原理和应用 1.(2025河南郑州期中)基于AI(人工智能)的蛋白质设计方法可以利用现有蛋白质数据库以及机器深度学习算法来预测新型蛋白质的结构及功能。下列说法错误的是(　　) A.AI可帮助人们更深入了解蛋白质的结构与功能的关系 B.AI预测新型蛋白质的结构和功能依据的原理是中心法则 C.可通过改造或合成基因来获得AI设计的蛋白质 D.AI可帮助人们高效地设计出自然界没有的蛋白质 2.(2024广东佛山期末)下列关于蛋白质工程和基因工程的比较,不合理的是(　　) A.蛋白质工程和基因工程都需要构建基因表达载体 B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成 C.基因工程和蛋白质工程都能对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质 D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都可遗传 3.(2025山东淄博期中)胰岛素常用于治疗糖尿病,天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体,皮下注射胰岛素后往往要经历一个逐渐解离为单体的过程,这在一定程度上延缓了疗效。科研人员研制了速效胰岛素,其生产过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.从大肠杆菌中表达的胰岛素通常没有生物活性 B.可以用Ca2+处理的方法直接将新的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞中 C.除人工合成DNA外,还可以通过定点突变技术获得目的基因 D.速效胰岛素的生产需要用到蛋白质工程和基因工程 4.(2025山西太原期中)某生物中发现一种基因的表达产物是具有较强抗菌性和溶血性的多肽P1,科研人员预期在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的蛋白质药物。下列说法错误的是(　　) A.预期P1功能的下一步是找到并改变相应的脱氧核苷酸序列 B.对P1进行设计和改造最终必须通过改造基因来完成 C.对表达产物进行检测的原理是抗原与抗体的特异性结合 D.研发新的P1的技术属于蛋白质工程 5.(教材习题改编)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(密码子是AUU、AUC、AUA)变为半胱氨酸(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 能力提升练 题组　蛋白质工程的应用 1.(2025广东广州期中)水蛭素(EH)具有较好的抗凝血活性,临床上被用作抗血栓药物。利用酵母菌工业化生产EH时,生产周期长、目标蛋白表达效率较低;利用大肠杆菌进行生产时,基因的转录和翻译都正常,但多肽链错误折叠,产生的无活性的EH会聚集形成水不溶性的包涵体。研究人员通过改造EH基因,以期获得能在大肠杆菌中表达的可溶性EH。下列有关叙述,错误的是(　　) A.大肠杆菌在细胞增殖和代谢速率上较快,可用来改进酵母菌生产EH时的缺点 B.包涵体中错误折叠的EH与酵母菌生产的EH在氨基酸序列上有较大差异 C.要得到能表达可溶性EH的大肠杆菌,关键步骤是构建基因表达载体 D.判断转基因大肠杆菌是否成功,需要对可溶性EH的抗凝血活性进行测定 2.抗体结构分为可变区(V区)和恒定区(C区),与抗原特异性结合的区域为CDR区,位于V区中。在医药领域,单克隆抗体在疾病诊断和病原体鉴定中发挥重要作用,但鼠源的单抗容易在人体内引发人抗鼠抗体反应(HAMA),从而削弱其治疗的有效性。科学家对鼠源杂交抗体进行改造,生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体,主要流程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.鼠—人嵌合抗体至少含有4个游离氨基,其抗体特异性由肽链的C区决定 B.上述表达载体的构建过程主要利用了基因突变的生物学原理 C.为提高嵌合基因与载体的连接效率,扩增时应在两条引物的3'端添加同种限制酶酶切位点 D.鼠—人嵌合抗体的研制过程属于蛋白质工程,图中转染细胞的方法可能是显微注射法 3.(2025山东济宁期中)一种天然蛋白t-PA能高效降解因血浆纤维蛋白凝聚而成的血栓,是心梗和脑血栓的急救药,但是心梗患者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血。研究证实,将t-PA第84位的半胱氨酸(密码子:ACA)换成丝氨酸(密码子:UCU),能显著降低其诱发出血的副作用。据此,先对天然t-PA基因的碱基序列进行改造,然后再采取传统的基因工程方法表达该改造后的基因,可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。下列说法正确的是(　　) A.改造后的基因中决定第84位丝氨酸的模板链的碱基序列应设计为AGA B.构建重组质粒时需要选用限制酶XmaⅠ和NheⅠ切割质粒pCLY11 C.使用T4 DNA连接酶不能将t-PA改良基因与质粒pCLY11连接 D.成功导入重组质粒的受体细胞在含有新霉素的培养基上能存活,且呈现蓝色 答案与分层梯度式解析 第4节　蛋白质工程的原理和应用 基础过关练 1.B 2.C 3.B 4.A 5.B 1.B　根据题干信息可知,基于AI的蛋白质设计方法可以利用现有蛋白质数据库以及机器深度学习算法来预测新型蛋白质的结构及功能,这个过程与中心法则无关,B错误。 2.C　蛋白质工程最终需借助基因工程实现,都需要构建基因表达载体,A、B正确。基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质,C错误。基因工程产生的变异属于基因重组,目的基因转入后可以随宿主的基因一同表达并遗传给后代;蛋白质工程最终也要通过基因修饰或基因合成来完成,因此蛋白质工程产生的变异也可以遗传,D正确。 3.B　大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体,不能对合成的蛋白质进行加工,因此从大肠杆菌中表达的胰岛素通常没有生物活性,A正确;先构建含有胰岛素基因的基因表达载体,再用Ca2+处理大肠杆菌,使大肠杆菌能吸收周围环境中DNA分子(重组质粒),完成转化过程,B错误;利用大肠杆菌生产速效胰岛素,需先通过蛋白质工程对基因改造,再通过基因工程技术形成工程菌,D正确。 4.A　根据蛋白质工程的基本思路: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,预期P1功能的下一步是设计预期的蛋白质结构,A错误。对蛋白质工程的表达产物(蛋白质)进行检测的原理是抗原与抗体的特异性结合,C正确。 5.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(题干中说明第97位为半胱氨酸),改造后组成T4溶菌酶的氨基酸中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,所以肽键数不变;二硫键使T4溶菌酶的耐热性提高,已知DNA分子中氢键越多热稳定性越强,因此二硫键和氢键的作用类似,D正确。　 能力提升练 1.B 关键信息 选项判断 大肠杆菌繁殖速度和代谢速率都较快; 酵母菌生产EH时生产周期长、目标蛋白表达效率较低 大肠杆菌可用来改进酵母菌生产EH时的缺点,A正确 利用大肠杆菌生产EH时,基因的转录和翻译都正常,即在核糖体上合成的多肽正常 利用大肠杆菌生产的EH与酵母菌生产的EH在氨基酸序列上应该相同,B错误 基因工程的核心是构建基因表达载体 要得到能表达可溶性EH的大肠杆菌,关键步骤是构建基因表达载体,C正确 判断转基因大肠杆菌是否成功,还需要在个体水平进行检测,即对可溶性EH的抗凝血活性进行测定,D正确。 2.D　 关键信息 选项判断 题图:鼠—人嵌合抗体含有4条肽链; 题干:抗体与抗原特异性结合的区域为CDR区,位于V区中 鼠—人嵌合抗体至少含有4个游离氨基,其抗体特异性由肽链的V区决定,A错误 必备知识:子链延伸只能从5'端向3'端 为提高嵌合基因与载体的连接效率(如避免目的基因自身环化和目的基因与载体反向连接),扩增时可在两条引物的5'端添加不同的限制酶酶切位点,C错误 基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤,主要利用了基因重组的生物学原理,B错误。鼠—人嵌合抗体是对鼠源抗体进行改造,即对蛋白质进行改造,属于蛋白质工程;将基因表达载体导入动物细胞(Sp2/0细胞)常用显微注射法,D正确。 3.A　对改造前后相关氨基酸编码序列分析如下,可知模板链上碱基序列应设计为AGA,A正确。 图中t-PA改良基因的左端为黏性末端5'CCGG,由XmaⅠ酶切可得到;t-PA改良基因的右端为黏性末端5'GATC,由BglⅡ酶切可得到,因此需选用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割质粒pCLY11,B错误。T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端,C错误。目的基因的插入使LacZ基因被破坏,使菌落呈白色,D错误。 7 学科网（北京）股份有限公司 $