第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用-【优学精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教用课件（人教版）

该高中生物学课件聚焦蛋白质工程的原理和应用，从基因工程只能生产天然蛋白质的不足切入，衔接旧知，构建“问题-需求-解决方案”的学习支架，帮助学生理解其崛起缘由与基本思路。 其亮点在于以结构与功能观（生命观念）为核心，通过对比基因工程与蛋白质工程（科学思维）、分析改造胰岛素等实例，结合概念辨析和探究实践，培养建模能力。学生能深化分子水平操作认知，教师可依托系统练习提升教学效率。

第4节　蛋白质工程的原理和应用 学习目标 1.通过对蛋白质工程设计的原理的分析，形成结构与功能观等观念。 2.基于蛋白质工程的实例，运用模型与建模、归纳与概括等方法，用文 字、图示或模型的形式表示蛋白质工程的基本思路。 目 录 CONTENTS 知识点一　蛋白质工程崛起的缘由及基本原理 知识点二　蛋白质工程的应用 背诵记忆 随堂热练 课时作业 知识点一　蛋白质工程崛起的缘由及基本原理 目 录 1. 蛋白质工程的概念 生物学·选择性必修3 目 录 ①基因工程的实质：将一种生物的 转移到另一种生物体内，后者 可以产生它本不能产生的 ，进而表现出 ⁠。 ②基因工程的不足：基因工程原则上只能生产自然界中 ⁠的 蛋白质。 基因　 蛋白质　 新的性状　 已存在　 2. 蛋白质工程崛起的缘由 （1）基因工程的实质和不足 生物学·选择性必修3 目 录 （2）蛋白质工程的崛起 ①理论和技术条件： 、晶体学以及计算机技术的迅猛 发展。 ②天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合 ⁠生存的 需要，却不一定完全符合 的需要。 分子生物学　 特定物种　 人类生产和生活　 生物学·选择性必修3 目 录 （3）实例：提高玉米赖氨酸含量 结果：改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。 生物学·选择性必修3 目 录 3. 蛋白质工程的基本原理 （1）目标：根据人们对 的特定需求，对 ⁠ 进行分子设计。 （2）手段：通过 ，进而指导合成所需蛋白质。 （3）途径： ⁠ ⁠ ⁠。 （4）原理：从预期的蛋白质功能出发，到找到相对应的基因，即 ⁠ 的逆推。 （5）最终结果：生产出自然界从来没有过的蛋白质。 蛋白质功能　 蛋白质的结构　 基因修饰或基因合成　 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　 中心法 则　 生物学·选择性必修3 目 录 （教材P94“学科交叉”）学科交叉中涉及到的改造基因的方法是什么？ 提示：基因定点突变技术。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分 子的结构。 （　×　） 提示：蛋白质工程中直接改造的是基因，不是蛋白质。 （2）蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。 （　√　） （3）实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系。 （　√　） （4）基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。 （　×　） 提示：蛋白质工程的基本思路是按照中心法则相反的过程进行的，即中心 法则的逆推。 × √ √ × 生物学·选择性必修3 目 录 （5）根据某多肽链的一段氨基酸序列，可以很容易地确定控制该肽链合成 的基因的脱氧核苷酸序列。 （　×　） 提示：由于密码子的简并，根据某多肽链的一段氨基酸序列，不能确定基 因的脱氧核苷酸序列。 × 生物学·选择性必修3 目 录 探究｜基因工程和蛋白质工程的比较 　基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。蛋白质工程的目标 是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存在的蛋白 质。回答有关问题： （1）对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还 是通过对基因的操作来实现？原因是什么？ 提示：应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因是① 蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；②改 造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。 生物学·选择性必修3 目 录 （2）蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体 现在哪些方面？ 提示：不同。体现：①操作对象不同：蛋白质工程的操作对象是天然基因 改造后的基因；基因工程的操作对象是天然基因。②得到的蛋白质不同： 蛋白质工程可以得到自然界没有的新的蛋白质；基因工程得到的是自然界 原有的蛋白质。 生物学·选择性必修3 目 录 1. 蛋白质工程的基本思路 生物学·选择性必修3 目 录 2. 基因工程和蛋白质工程的联系：两种工程都是在分子水平上对基因进行 操作，目的都是合成相应的蛋白质，蛋白质工程是以基因工程为基础的。 3. 蛋白质的改造方法 ①“大改”：制造出自然界中不存在的全新蛋白质。 ②“中改”：在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域。 ③“小改”：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。 生物学·选择性必修3 目 录 1. 如图为蛋白质工程操作的基本思路，下列相关叙述正确的是（　　 ） A. 图中⑤⑥过程分别是转录、翻译 B. 蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质，不需要对基因进行操作 C. 根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA的碱基序列是唯一的 D. 蛋白质工程的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　图中⑤⑥过程分别是翻译、折叠，④过程是转录，A错误；蛋白 质工程是通过合成或改造基因来实现的，可见蛋白质工程是通过对基因进 行操作实现的，B错误；一种氨基酸可能对应多种密码子，所以根据蛋白 质的氨基酸序列推测出的mRNA的碱基序列不一定是唯一的，C错误。 生物学·选择性必修3 目 录 2. 下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述中，正确的是（　　） A. 蛋白质工程难度很大是因为对蛋白质的高级结构了解不够 B. 基因工程和蛋白质工程都可以生产自然界不存在的蛋白质 C. 不同来源的DNA分子能够拼接，其原因是所有生物共用一套遗传密码 D. 基因工程的直接操作对象是基因，蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　蛋白质的空间结构复杂，蛋白质工程难度很大是因为对蛋白质 的高级结构了解不够，A正确；基因工程生产自然界已有的蛋白质，蛋白 质工程生产自然界中不存在的蛋白质，B错误；不同来源的DNA分子能够 拼接，其原因是不同来源的DNA分子具有相同的结构及遵循碱基互补配对 原则，C错误；蛋白质工程需要进行基因修饰或合成，蛋白质工程的直接 操作对象仍然是基因，D错误。 生物学·选择性必修3 目 录 方法技巧 “二看法”判断基因工程和蛋白质工程 生物学·选择性必修3 目 录 知识点二　蛋白质工程的应用 目 录 1. 在医药工业方面的应用 生物学·选择性必修3 目 录 2. 其他工业方面 蛋白质工程被广泛用于 或开发新的工业用酶。如枯草杆 菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。迄 今为止，利用蛋白质工程获得的该酶的突变体已有上百种，从中可能筛选 出一些符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。 3. 农业方面 （1） 某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的速率， 增加粮食的产量。 （2）利用蛋白质工程的思路设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质 的 ，使它防治病虫害的效果 ⁠。 改进酶的性能　 改造　 结构　 增强　 生物学·选择性必修3 目 录 4. 蛋白质工程的前景 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 ，而这种 往往十分复杂。要设计出更 加符合 的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。随着科技的深入 发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福祉。 高级结构　 高级结构　 人类需要　 生物学·选择性必修3 目 录 （教材P95“异想天开”）理论上讲可以根据人类需要的蛋白质的结构，设 计相应的基因导入合适的宿主细胞来产生人类所需要的蛋白质。但目前还 没有真正成功的例子，为什么？ 提示：主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对大多数蛋白质的高 级结构和蛋白质在生物体内如何行使功能了解得还不够，很难设计出一个 全新的而又具有功能的蛋白质。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）蛋白质工程不能改变蛋白质的活性。 （　×　） 提示：通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性。 （2）可以通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造。 （　×　） 提示：蛋白质工程直接改造基因，而非对蛋白质直接改造。 （3）蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质复杂的 高级结构没有完全认识。 （　√　） （4）科学家利用蛋白质工程的思路来设计优良微生物农药，通过改造微生 物蛋白质的结构，使它防治害虫的效果增强。 （　√　） × × √ √ 生物学·选择性必修3 目 录 1. 中华鲟是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。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而实现的 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： 　蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给后代，D错误。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 2. （教材P96“拓展应用”改编）T4溶菌 酶耐热性差，若将该酶的第3位氨基酸进 行改造（如图所示），并使第3位氨基酸 和第97位氨基酸之间形成1个二硫键，可 以大大提高其耐热性。下列叙述错误的是（　　） A. 根据设计的T4溶菌酶的氨基酸序列可推测出多种脱氧核苷酸序列 B. T4溶菌酶耐热性提高的原因是其氨基酸的种类和数量均发生改变 C. 改造T4溶菌酶可利用基因定点突变技术，对相关基因进行改造 D. 改造后的T4溶菌酶需要进行功能鉴定才能应用于生产实践 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　由于一种氨基酸可能对应多种密码子，因此根据设计的T4溶菌 酶的氨基酸序列可推测出多种脱氧核苷酸序列，A正确；根据题意“科学 家通过相关研究，最终使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸”可 知，T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和排列顺序发生 了改变，而氨基酸的数量没变，B错误；根据题意，改造T4溶菌酶可以从 合成蛋白质的基因进行改造，因此可利用基因定点突变技术，对相关基因 进行改造，C正确；该实例将蛋白质进行了改造，属于蛋白质工程的范 畴，T4溶菌酶本质为蛋白质，可利用抗原—抗体特异性结合的特点对该酶 进行检测，D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 课堂小结 生物学·选择性必修3 目 录 随堂热练 目 录 1. 下列不属于蛋白质工程的是（　　） A. 对胰岛素进行改造，生产速效型药品 B. 改造酶的结构，提高酶的热稳定性 C. 将天冬氨酸激酶中的一个苏氨酸替换为异亮氨酸 D. 将控制人的胰岛素合成的基因导入大肠杆菌体内生产胰岛素 解析： 　将控制人的胰岛素合成的基因导入大肠杆菌体内生产胰岛素， 属于基因工程，D符合题意。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 2. （2024·江苏连云港高二期中）下列各项与蛋白质工程没有直接关系的 是（　　） A. 利用各种高科技手段分析蛋白质的分子结构 B. 研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列 C. 设计和制造自然界中没有的人工蛋白质 D. 将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶 解析： 　将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶是基 因工程的成果，与蛋白质工程没有直接关系，D符合题意。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 3. 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 此分析错误的是（　　） 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 √ 生物学·选择性必修3 目 录 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，本技术是将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。 生物学·选择性必修3 目 录 4. （2024·北京丰台期中）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 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程的准备工作，A不符合题 意；研究蛋白质的氨基酸组成是为了设计或改造相关基因，这不是蛋白质 工程的最终目的，B不符合题意；获取编码蛋白质的基因序列信息可以实 现对基因的修饰或合成，但不是蛋白质工程要达到的最终目的，C不符合 题意；改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，从而满足人类的需求，这是蛋 白质工程的最终目的，D符合题意。 生物学·选择性必修3 目 录 5. 科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的某区域氨基酸的组成，从而 避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述，不正确的是 （　　） A. 该过程的操作对象是胰岛素分子 B. 可通过测定DNA序列确定突变是否成功 C. 对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程 D. 胰岛素的本质是蛋白质，不宜口服使用 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　蛋白质工程的直接操作对象是基因，而不是蛋白质，A错误；可 通过测定DNA序列确定突变是否成功，B正确；胰岛素是蛋白质，对蛋白 质结构的改造属于蛋白质工程，C正确；胰岛素为蛋白质，若口服会被消 化酶分解，因此胰岛素不宜口服使用，D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 背诵记忆 目 录 一、概念梳理必记 1. 蛋白质工程的概念：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，以满足人类的生产和生活的需求。 2. 蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结 构进行分子设计。 3. 蛋白质工程的手段：通过基因修饰或基因合成，进而指导合成所需 蛋白质。 生物学·选择性必修3 目 录 4. 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。 5. 蛋白质工程的原理：从预期的蛋白质功能出发，到找到相对应的基因， 即中心法则的逆推。 6. 蛋白质工程的最终结果：生产出自然界从来没有过的蛋白质。 生物学·选择性必修3 目 录 二、长句表达必明 1. 蛋白质工程需直接改造基因，而不直接改造蛋白质的主要原因是天 然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而 且可以遗传下去。对基因进行改造比对蛋白质直接改造更容易操作， 难度要小得多。 2. 研究人员试图将人胰岛素的B链的第28位氨基酸由脯氨酸替换为天冬氨 酸，从而有效抑制胰岛素的聚合，获得速效胰岛素类似物，操作方法是将 基因相应位置上的碱基进行替换，从而使其指导合成的胰岛素相应位置上 的氨基酸发生改变。 生物学·选择性必修3 目 录 3. 改变一个氨基酸就可以改变蛋白质的稳定性甚至某种蛋白酶的活性的原 因是蛋白质的结构是由其氨基酸组成决定的，个别氨基酸的改变就会导致 其结构的改变，从而影响到其性质和功能。 4. 如果已经推测出多肽中的氨基酸序列，那么推测出的基因中的碱基序列 不是唯一的原因是一个氨基酸是由一个或多个密码子决定的，因此获得的 基因中的碱基序列有多种。 生物学·选择性必修3 目 录 课时作业 目 录 知识点一　蛋白质工程崛起的缘由及基本原理 1. 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. 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子 的结构 C. 蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子 D. 蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发，设计出相应的基 因，并借助基因工程实现 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　基因的结构决定蛋白质的结构，对蛋白质的结构进行设计改造 是通过改造或合成基因来完成的，而不是直接对蛋白质分子进行操作，B 错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 2. （2025·江苏盐城期中）蛋白质工程的主要流程顺序正确的是（　　） ①蛋白质分子结构设计 ②DNA改造或合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A. ①→②→③→④ B. ④→②→①→③ C. ③→①→④→② D. ③→④→①→② 解析： 　蛋白质工程的基本流程：③预期蛋白质功能→①蛋白质分子结 构设计→④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→②DNA改造或合成。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 3. 如图为蛋白质工程的流程图，下列说法正确的是（　　） A. 利用蛋白质工程制造出的蛋白质都是自然界本来就有的 B. 蛋白质工程是一项完全摆脱基因工程技术的全新的生物工程技术 C. 过程a、b分别是转录、翻译 D. 蛋白质工程不可能构建出一种新的基因 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　基因工程原则上只能生产自然界已经存在的蛋白质，蛋白质工 程可以生产自然界中不存在的蛋白质，A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，B错误；据图可知，过程a、b分别 是转录、翻译，C正确；蛋白质工程中可根据预期蛋白质的结构构建出一 种全新的基因，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 4. （2024·山东济南高二期末）科学家将胰岛素的第B28和B29位的氨基酸 调换顺序，成功获得了速效胰岛素，生产速效胰岛素时需要定向改造的对 象是（　　） A. 胰岛素 B. 胰岛素mRNA C. 胰岛素基因 D. 胰岛B细胞 解析： 　对天然蛋白质进行改造，是通过对基因的操作来实现的。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 5. （2024·福建晋江一中期中）科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划 将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成 酶中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸。为此，下列操作正确的是（　　） A. 直接改造这两种酶的空间结构 B. 对指导这两种酶合成的mRNA进行改造 C. 利用诱变育种技术促使控制这两种酶合成的基因突变 D. 利用蛋白质工程技术，对控制这两种酶合成的基因进行改造 解析： 　蛋白质工程的操作对象是基因，应对控制题述两种酶合成的基 因进行改造，D正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 6. （2025·山东师大附中高二期中）已知生物体内有一种转运蛋白Y，由 300个氨基酸组成。如果将Y中第157位的异亮氨酸变成亮氨酸，第261位的 酪氨酸变成丝氨酸，改变后的蛋白质Y1不但保留了原有Y的功能，且具备 了催化活性。下列说法正确的是（　　） A. 蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异 B. 可以通过对Y蛋白基因进行改造或人工合成获得Y1蛋白基因 C. 蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具 D. 细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　蛋白质工程和基因工程的根本区别是蛋白质工程可产生自然界 没有的蛋白质，A错误；蛋白质工程操作过程中，需要酶和载体作为工 具，C错误；细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过程中遗传信息的流向是相同 的，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 知识点二　蛋白质工程的应用 7. （2025·广西河池高二月考）下列关于蛋白质工程应用的叙述，不正确 的是（　　） A. 蛋白质工程实施中最大的难题是对大多数蛋白质的高级结构不清楚 B. 将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌产生人的胰岛素的 技术属于蛋白质工程 C. 蛋白质工程可以改变蛋白质的活性，实质是通过基因修饰或基因合成来 实现的 D. 蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　蛋白质发挥功能依赖于其高级结构，而蛋白质的高级结构十分 复杂，目前科学家对大多数蛋白质高级结构的了解还很不够，这是蛋白质 工程在实施中的最大难题，A正确；将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞 内，使大肠杆菌产生人的胰岛素的技术属于基因工程，B错误；蛋白质工 程实质是通过基因修饰或基因合成来改变蛋白质的活性，C正确；蛋白质 工程可以通过改造胰岛素基因来对胰岛素进行改造和修饰，从而合成速效 型胰岛素制剂，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 8. （2024·福建宁德高二期中）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，下一步要做的是（　　） A. 构建含目的肽DNA片段的表达载体 B. 合成编码多肽P1的DNA片段 C. 设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构 D. 利用抗原—抗体杂交的方法对表达产物进行检测 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　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→获得所需蛋白质。因此，预期蛋白质功能的下一步要做 的是设计预期的蛋白质结构，即设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 9. 干扰素是动物体内的一种蛋白质， 可以用于治疗病毒的感染和癌症，但 在体外保存相当困难。如图是利用蛋 白质工程设计干扰素的生产流程图。 据图分析，下列叙述错误的是（　　） A. 图中构建新的干扰素模型的主要依据是预期的蛋白质功能 B. 图中新的干扰素基因必须加上启动子和终止子等才能表达 C. 图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构 D. 图中各项技术并没有涉及基因工程技术 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　由题干可知，构建新的干扰素模型要利用蛋白质工程，而蛋白 质工程的主要依据就是预期的蛋白质功能，A正确；新的干扰素基因合成 之后，要在受体细胞中表达，必须构建基因表达载体，基因表达载体的组 成包括启动子和终止子等，B正确；蛋白质工程是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，因此题图中改造干扰素结构的实质是改造 干扰素基因的结构，C正确；题图中，合成新的干扰素基因后，要构建基 因表达载体，并将其导入受体细胞中才能表达，这属于基因工程技术，D 错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 10. 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。下列说法正确的是（　　） 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的 D. 鼠—人嵌合抗体的使用对人体不会产生任何不良反应 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　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，首先要根据预期嵌合抗体功能（或蛋白质功能），设 计嵌合抗体结构，然后通过基因拼接，将鼠源抗体基因改造成鼠—人嵌合 抗体基因，最后导入鼠淋巴细胞中表达，而不是通过基因定点诱变技术改 造基因实现的，C错误；从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗 原，若利用人的抗体与之嵌合，则排斥作用会减轻，对人体的副作用会减 少，而不是不会产生任何不良反应，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 11. （2024·山东青岛期中）人体内的t-PA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血，其原因在于t-PA与血纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实，通过某技术，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良t-PA蛋白，进而显著降低出血。下列相关叙述错误的是（　　） A. 该技术的关键是了解t-PA蛋白质分子的结构 B. 该技术生产改良t-PA蛋白的过程遵循中心法则 C. 该技术是在分子水平上直接改造蛋白质的 D. 该技术构建出了一种自然界中原先不存在的全新的基因 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术，该技术的关键是了解t-PA蛋白质分子的结构，A正确；该技术生产改良t-PA蛋白的过程遵循中心法则，B正确；该技术是在分子水平上通过改造基因来改造蛋白质的，C错误；该技术中进行了基因改造，构建出了一种自然界中原先不存在的全新的基因，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 12. （2024·广东佛山一中高二月考）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。如图是新的速效胰岛素的生产过程，回答下 列问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 （1）新的胰岛素生产过程属于 工程，该工程的操作步骤为 ⁠ （用图示序号表示）。 解析： 新的胰岛素生产过程属于蛋白质工程，图中所示该工程的操作 步骤为④→⑤→①→②→③。 蛋白质 ④ →⑤→①→②→③ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 （2）获取新的胰岛素基因除图示方法外，还可以通过 获得； 在体外利用PCR技术对人工合成的新的胰岛素基因进行扩增时，需向反应 体系中加入Taq DNA聚合酶，该酶的作用是 ⁠ ⁠ ，作用的温度为 ⁠。 解析： 获取新的胰岛素基因除图示的人工合成方法外，还可以通过基 因改造获得；在体外利用PCR技术对人工合成的新的胰岛素基因进行扩增 时，需向反应体系中加入Taq DNA聚合酶，其作用是以DNA为模板，根据 碱基互补配对原则，将脱氧核苷酸逐个加到引物上延伸DNA分子，从而形 成一条子链DNA。Taq DNA聚合酶作用的温度为72 ℃左右。 基因改造 以DNA为模板，根据碱基互 补配对原则，将脱氧核苷酸逐个加到引物上延伸DNA分子，从而形成一条 子链DNA 72 ℃左右 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 （3）在大肠杆菌细胞中合成的新的胰岛素，需通过生化制备与重折叠才具 备预期的功能，原因是 ⁠ ⁠。 解析： 在大肠杆菌细胞中合成的新的胰岛素，需通过生化制备与重折 叠才具备预期的功能，原因是大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基 体，不能对蛋白质进行加工，因此得到的人胰岛素需要体外加工才具有生 物活性。 大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体， 不能对蛋白质进行加工 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生物学·选择性必修3 目 录 $