第3章 7 第4节 蛋白质工程的原理和应用 课后达标检测（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

该高中生物学课件聚焦蛋白质工程核心知识，通过改编教材概念检测题，衔接基因工程与蛋白质工程的内在联系，以“原理-流程-应用”为脉络构建学习支架，帮助学生系统理解定向改造蛋白质的原理及实践意义。 其亮点在于结合荧光蛋白制备、葡萄糖异构酶热稳定性改造等实例，渗透结构与功能观的生命观念，通过分析基因修饰与蛋白质功能的关系培养科学思维，助力学生形成解决实际问题的探究实践能力。教师可借助多样化题目检测学情，学生能在实例分析中深化对蛋白质工程的理解。

课后达标检测 1 √ 一、选择题 1．(教材P96“概念检测”T1改编)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．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的蛋白质分子 C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍是天然的蛋白质 D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程 4 5 6 7 8 1 9 10 12 13 14 11 2 3 课后达标检测 解析：蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要，A正确； 蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的蛋白质分子，B正确； 通过蛋白质工程改造后的蛋白质不是天然的蛋白质，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正确。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 13 14 11 2 3 课后达标检测 √ 2．目前，科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程制造出蓝色荧光蛋白的正确顺序是(　　) ①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列 ②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构 ③合成蓝色荧光蛋白基因 ④表达出蓝色荧光蛋白 A．①②③④ B．②①③④ C．②③①④ D．④②①③ 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 解析：参照蛋白质工程的基本思路，采用蛋白质工程制造出蓝色荧光蛋白的正确顺序为②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构→①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列→③合成蓝色荧光蛋白基因→④表达出蓝色荧光蛋白，B符合题意。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 3．下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是(　　) A．根据人们的需要，直接改造氨基酸的分子结构 B．可以预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能 C．根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构 D．收集大量有关蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系 解析：根据人们的需要，通过对基因进行改造或合成新的基因来实现对蛋白质的改造，A错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 4．下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，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 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 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； 基因工程只能生产自然界已有的蛋白质，蛋白质工程可以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； 蛋白质工程的直接操作对象是基因，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 5．下列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。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 6．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 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 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，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，是蛋白质工程的最终目的，D符合题意。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 7．葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，科学家对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸(Pro138)替代甘氨酸(Gly138)，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果最适反应温度提高10～12 ℃。这属于生物工程中的(　　) A．基因工程 B．蛋白质工程 C．发酵工程 D．酶工程 解析：题中是对基因进行修饰改造，以实现对现有蛋白质的改造，属于蛋白质工程，B符合题意。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 8．下图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述错误的是(　　)   A．图中①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表改造或合成 B．代表蛋白质工程操作基本思路的过程有④⑤，代表中心法则内容的是①② 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思路与中心法则是相反的 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 解析：由题图可知，①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表改造或合成，A正确； 代表蛋白质工程操作基本思路的过程有④⑤，代表中心法则内容的是①②，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，通过改造或合成基因实现，C错误； 蛋白质工程的基本思路与中心法则是相反的，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 9．T4溶菌酶(A0)在温度较高时易失去活性。研究人员通过蛋白质工程将T4溶菌酶第3位上的异亮氨酸改成半胱氨酸，该处半胱氨酸可与第97位半胱氨酸之间形成一个二硫键，获得了热稳定性高的T4溶菌酶(A1)。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．蛋白质工程与中心法则的流程方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质 C．检测A1活性时可先将A1与底物混合，再置于高温环境中 D．A0和A1空间结构的差异是二者热稳定性不同的直接原因 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 解析：蛋白质工程和基因工程的操作对象都是基因，A错误； 蛋白质工程与中心法则的流程方向相反，B错误； 检测A1活性时应先将A1与底物分别置于高温环境，保温一段时间后再混合，C错误； 分析题意可知，A1不仅与A0的氨基酸序列不同，同时还增加了一个二硫键，导致空间结构也有差异，是二者热稳定性不同的直接原因，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 10．为心肌梗死患者注射大剂量的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，下列分析错误的是(　　) 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 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 解析：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，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； 分析题意可知，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，抗原与抗体的结合具有特异性，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。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 11．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。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 √ 12．科研人员以β-甘露葡萄糖酶为核心研究材料，在其N端找到了两个关键的氨基酸位点，将这两个位点的组氨酸和甘氨酸都替换为脯氨酸后，其热稳定性得到了显著提高。下列说法正确的是(　　) A．细胞内合成改造后的高热稳定性蛋白质的过程不遵循中心法则 B．替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现 C．在分子水平上，可利用PCR等技术检测细胞内是否合成新的目标蛋白质 D．制备过程中应先获得目标蛋白质的三维结构，再预期其生物学功能 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 解析：细胞内蛋白质的合成过程都遵循中心法则，A错误； 蛋白质是DNA经过转录、翻译得到的，替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现，B正确； PCR等技术能检测目的基因是否导入细胞或是否转录，检测细胞内是否合成新的目标蛋白质可使用抗原—抗体杂交技术，C错误； 蛋白质工程的制备过程中要先预期目标蛋白质的生物学功能， 再设计获得该蛋白质的三维结构，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 二、非选择题 13．赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量，以期待培育出高赖氨酸含量的玉米新品种。请回答下列问题： (1)科技人员先从“提高玉米种子中赖氨酸的含量”这一功能出发，预期构建出____________的结构，再推测出相对应目的基因的____________序列，最终合成“M酶”基因。 “M酶” 脱氧核苷酸 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 解析：欲将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，应该利用蛋白质工程，构建出“M酶”(蛋白质)的结构，再推测出相对应目的基因的脱氧核苷酸序列，最终合成“M酶”基因。 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 (2)科技人员获得“M酶”基因后，常利用__________在体外将其大量扩增，此过程需要的一种特殊的酶是____________________。 解析：基因工程中，获取的目的基因一般利用PCR进行扩增，该过程中需要耐高温的DNA聚合酶的催化。 PCR 耐高温的DNA聚合酶 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 (3)只有将“M酶”基因插入_______________________中，才能确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。科技人员将“M酶”基因导入玉米细胞中需要借助________的运输。 解析：要确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传，必须将“M酶”基因插入玉米细胞的染色体DNA中。将“M酶”基因(目的基因)导入玉米细胞中需要借助载体的运输。 玉米细胞的染色体DNA 载体 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 (4)依据______________________的原理，可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。为了确保育种成功，科技人员需要通过____________________________，从个体水平加以鉴定。 解析：将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株可利用植物组织培养技术，依据的原理是植物细胞的全能性。科技人员需要通过测定玉米种子中赖氨酸的含量，从个体水平加以鉴定，以确保育种成功。 植物细胞具有全能性 测定玉米种子中赖氨酸的含量 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 14．糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有1型糖尿病和2型糖尿病。1型糖尿病的主要病因之一是胰岛功能减退。科研人员作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后进行细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛内，使胰岛恢复功能。1型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用胰岛素制剂注射120 min后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素B链的第28号和第29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，已通过临床试验。请回答下列问题： 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 (1)对1型糖尿病进行基因治疗的方案中，正常胰岛素基因为__________。将该基因导入人体细胞所用的方法是______________。 解析：对1型糖尿病进行基因治疗的方案中，正常胰岛素基因为目的基因。将该基因导入人体细胞所用的方法是显微注射法。 (2)对1型糖尿病患者进行治疗的基因工程的核心步骤是_________________________________。 解析：基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。 目的基因 显微注射法 基因表达载体的构建 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 (3)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程如下图所示：   其中，A表示的是_________________，B表示的是____________________。 解析：分析题图可知，A表示的是预期蛋白质的功能，B表示的是应有的氨基酸序列。 预期蛋白质的功能 应有的氨基酸序列 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 11 2 3 1 课后达标检测 $