高中生物选修三蛋白质工程的崛起同步练习含答案

高中生物选修三蛋白质工程的崛起同步练习含答案

卷I（选择题）

一、选择题（本题共计10小题，每题3分，共计30分，）

1.下列关于蛋白质工程的进展和应用前景的叙述中，不正确的是（）

A.通过对基因结构的定点突变实现玉米赖氨酸合成的关键酶结构的改变属于蛋白质工

程

B.将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌生产人的胰岛素的技术属于蛋

白质工程

C.对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手

D.通过对基因结构的改造生产出自然界中从未存在的蛋白质种类目前还很少

2.以下有关蛋白质工程的叙述，不正确的是（）

A.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.蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质结构出发最终找到脱氧核甘酸序列的过程

C.干扰素结构中改变某个氨基酸提高了它的保存时间是蛋白质工程应用的体现

D.蛋白质工程不是对蛋白质结构的直接改造，蛋白质工程产生的变异可以遗传

3.蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）

A.氨基酸结构B.蛋白质空间结构

C.肽链结构D.基因结构

4.下列有关蛋白质工程的说法错误的有（）项

①蛋白质工程无需构建基因表达载体

②通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质

③蛋白质工程需要用到限制酶和DNA连接酶

④蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的

A.lB.2C.4D.3

5.科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变为异

亮氨酸，将二氢毗咤二竣酸合成酶中104位的氨基酸由天冬氨酸变为异亮氨酸。为此,

操作正确的是（）

A.直接改造上述两种蛋白质的空间结构

B.对指导上述两种酶蛋白合成的mRNA进行改造

C.利用诱变育种技术促使上述两种酶蛋白的基因突变

D.利用基因工程技术，对控制上述两种酶蛋白的基因进行改造

6.运用基因的定点诱变技术改造基因的碱基序列，从而生产符合人类需要的蛋白

质.这种技术属于（）

A.蛋白质工程B.细胞工程C.基因工程D.酶工程

7.下列有关蛋白质工程的叙述，不正确的是（）

A.收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系

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.蛋白质工程和基因工程没有任何关系

8.下列有关酶工程与基因工程的叙述中正确的是（）

A.酶工程产品相对安全且应用广，基因工程产品安全性稍弱且可能影响生态环境

B.酶工程合成的是非天然存在的蛋白质，基因工程合成的是天然存在的蛋白质

C.酶工程是细胞水平（或性状水平）操作，基因工程是分子水平操作

D.酶工程中通过层析提纯酶蛋白，基因工程中通过筛选获得受体细胞

9.目前已经成功的蛋白质工程有（）

A.通过对胰岛素进行改造，使其成为速效性药品

B.通过蛋白质工程方法制成的电子元件

C.通过蛋白质工程方法生产赖氨酸含量高的玉米

D.通过蛋白质工程方法生产体外耐保存的干扰素

10.葡萄糖异构酶（GI）在工业上应用广泛，科学工作者确定其肽链上第138位的甘氨

酸为目标氨基酸，用脯氨酸替代后提高了酶的热稳定性。下列有关该生物工程技术的

叙述错误的是（）

A.该项生物工程技术称为蛋白质工程

B.确定目的基因的碱基序列后改造目的基因

C.该过程需用到碱基互补配对原则

D.在培养基中添加原料，促进新GI基因片段合成GI

卷II（非选择题）

二、填空题（本题共计6小题，每题3分，共计18分，）

U.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经

过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到

影响。下图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：

1、构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是

试卷第2页，总34页

2、通过DNA合成形成的新基因应与结合后到中才能得到准确表达。

3、若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有、和发

酵工程。

4、图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因合成的基本思路是什么？-

生彳乜制冷与制折与K岛索纯晶I、射个晶体圻射

新的胰岛小高级结构

在大,扬杆菌A-M-他计算机设

细胞,中表达计及作用

工圆隰岛"左同•’、1令~1>\\区的验鸟通型

12.基因的表达

基因的表达是通过来实现的，蛋白质的合成包括两个阶段：和

13.阅读如下材料：

材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的"超级小鼠";

科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草.

材料乙：豆溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码A溶菌酶的基因进行改造,

使其表达的北溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97为的半胱

氨酸之间形成了一个二硫键，提高了Q溶菌酶的耐热性.

材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎

移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体

内发育.

回答下列问题：

(1)材料甲属于基因工程的范畴.将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用

法.构建基因表达载体常用的工具酶有和,在培育转基因植物时，

常用农杆菌转化发，农杆菌的作用是.

(2)材料乙属于工程范畴.该工程是指以分子生物学相关理论(即蛋白质分子

结构规律及其与生物功能的关系)为基础，通过基因修饰或基因合成，对进

行改造，或制造制造一种的技术.在该实例中，引起〃溶菌酶空间结构改变

的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变.

(4)材料丙属于胚胎工程的范畴.胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到种的、

生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术.在资料丙的实

例中，兔甲称为体，兔乙称为体.

14.请回答有关如图的问题:

I胸的蛋臼质叫雄性动捌।雄性动物I

①T

I的手门痂”闷

②|依期的戕门质

I应力做列转基因动物I

瑞朦瑞太国町遛一由1事）^]

侪阚初段I运以体个甲

（1）图甲中①〜⑤所示的生物工程为.

（2）图甲中序号④所示过程叫做

（3）如图乙，一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，在基因尾端还必须有

[2]；图中[3]的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而

将含有目的基因的细胞筛选出来.

（4）若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产，则构建基因表达载体时，图乙中序号

[1]代表的是:且在图甲中⑨过程之前，要对精子进行筛选，保留含性染色体

________的精子.

（5）为获得较多的受精卵进行研究，图甲中⑥过程一般用激素对供体做处

理；为提高培育成功率，进行⑩过程之前，要对动物做处理.若图

甲中的卵母细胞来自从屠宰场收集的卵巢，则其在⑧之前需进行体外培养到

期方能受精.

（6）用技术处理发育到期或囊胚期的早期胚胎，可获得同卵双胎或

多胎.若是对囊胚进行处理，要注意将均等分割.

15.蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律为基础，通过基因修饰对蛋白质进行改造,

或者制造一种新的蛋白质，以满足人们生产和生活的需求.对蛋白质的结构进行设计

改造，必须从入手.

16.我国科研人员克隆了100多个重要基因，取得了抗虫棉、抗虫玉米、耐除草剂大豆

等一批重大转基因成果.请回答下列问题：

（1）抗虫棉中转入的Bt毒蛋白基因是从苏云金（芽抱）杆菌中分离出来的，该基因

编码的Bt蛋白对哺乳动物

（填"有"或"无"）毒害作用.

（2）每一种Bt毒蛋白的杀虫范围有限，对现有的毒蛋白进行,使其具有更

广杀虫范围，属于（生物工程）的范围.

试卷第4页，总34页

(3)随着转基因成果的不断涌现，人们对转基因生物的安全性的关注与日俱增，在食

物安全、生物安全和三个方面发生了激烈争论.

三、解答题(本题共计20小题，每题10分，共计200分，)

17.蛋白质工程是指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、

生产的过程.下面是蛋白质工程的基本途径，试回答下列有关问题：

A叫妥白质吧k啊相应的脱效一生产出

①三维站构②③桢苻酸序列相应给白质

(1)图中③过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的,后者位于

分子上，其上的核甘酸序列与基因中的脱氧核甘酸之间存在着关系.

(2)图中，流程a是.与基因工程相比，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，通过基因修饰或基因合成，对进行改

造，制造一种,以满足人类的生产生活需要.

(3)目前蛋白质工程难度最大的是标号所示的过程.

18.请根据下图回答有关问题:

(1)在上图所示的蛋白质工程流程中，A、B分别是

(2)对获得的目的基因可采用技术扩增其数量，依据的原理是。在

该过程中所用酶的最大理化特点是o

(3)⑤过程中将构建的基因表达载体导入受精卵常用的方法是

19.胰岛素的发展共经历了三代：第一代胰岛素一一动物胰岛素，1921年科学家首次成

功提取到了动物胰岛素，其中猪胰岛素与人的最为接近（仅差1~4个氨基酸），被应用

于糖尿病治疗，但是副作用很多；第二代胰岛素一一人胰岛素，20世纪80年代，人们

通过基因工程培育出转基因酵母，表达出高纯度的人胰岛素，但是需在餐前30分钟注

射、有较高的夜间低血糖风险；第三代胰岛素一一胰岛素类似物，20世纪90年代末，

在对人胰岛素结构和成分进行深入研究后，对肽链进行修饰：改变胰岛素肽链上某些

部位的氨基酸组合等，研制出更适合人体生理需要的胰岛素类似物。回答下列问题：

（1）猪胰岛素和人胰岛素存在差异的根本原因是。科研

人员用人工合成的方法获得胰岛素基因，所用的模板mRNA一般取自人的

_____________________细胞。

（2）获得目的基因后，必须与运载体结合的原因是

__________________（至少答出两点）。

（3）人的胰岛素基因能在酵母菌细胞中正常表达，从分子水平上看，原因是

_______________________________________________,并且两种生物体内转录和翻译的

过程或机制相同。

（4）成功制备胰岛素类似物所用的技术是

该技术中难度最大的步骤是o

20.前不久，某生物公司的百白破疫苗检验不符合规定。为生产高效价疫苗和简化计划

免疫程序，科学家研制出基因工程乙肝一百白破（rHB-DTP）四联疫苗，经各项检测均

符合rHB-TP四联疫苗制检规程的要求。该疫苗的有效成分是乙肝病毒表面抗原、百日

咳杆菌、白喉杆菌和破伤风杆菌四种类毒素。请分析回答下列问题：

（1）为获取百日咳杆菌类毒素的基因，可从百日咳杆菌的细胞中提取对应的mRNA,

在的作用下合成双链CDNA片段，获得的CDNA片段与百日咳杆菌中该

基因碱基序列（填"相同"或"不同"）。

（2）由于乙肝病毒表面抗原的基因序列比较小，且序列己知，获得目的基因可采用

,然后通过PCR技术大量扩增，此技术的前提是有一段已知

（3）把目的基因导入受体细胞时，科学家采用了改造后的腺病毒作为运载体，请写出

你认为科学家选它的理由：

____________________________________________________________________________（写

出两点）。

（4）研究发现，如果将白喉杆菌类毒素第20位和第24位的氨基酸改变为半胱氨酸,

试卷第6页，总34页

免疫效果更好，请写出此种技术的基本流程:

(5)实验证明，一定时间内间隔注射该疫苗3次效果更好，其主要原因是体内产生的

细胞数量增多，当同种抗原再次侵入人体时，人体发生免疫，其特点是

21.

真核生物基因中通常含有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所

具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。下图表示基因文库的制备和从基因文库中

提取胰岛素基因的过程。回答下列问题：

mRNA

mKIMA

①获得含有胰岛素

基因的受体菌

cDNA

法因表达载体

受体菌落

(1)从基因结构分析，与基因组文库中的基因相比，从cDNA文库中获得的目的基因

缺少的结构有(至少写两个)等。利用PCR技术扩增一个目的基因需要

种引物，目的基因的获取也可以通过DNA合成仪用人工方法直接合成，其前

提条件是。

(2).为了便于导人基因，细菌培养基中一般加入，理由是0

(3)依据图中杂交结果，应选取培养基上(填字母)菌落继续培养，才能获

得还有胰岛素基因的受体菌。

(4)转基因克隆动物器官的优点是。

(5)蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能玲玲推测应有的氨基酸

序列玲找到相对应的脱氧核甘酸序列。

22.请回答下列有关基因工程和蛋白质工程的问题:

(1)基因工程中常用的工具有oT4DNA连接酶在基因工程中的作用特点是

(2)基因工程中的目的基因主要指o也可以是一些具有作用的因子。

(3)如果将水稻细胞不同基因的DNA片段导入受体菌的群体中储存，这个受体菌群

就叫作水稻的o

(4)20世纪60年代，我国科学家经过不懈努力，完成了人工合成胰岛素这项创举。

人工合成蛋白质的基本途径是从预期的蛋白质的功能出发玲玲推测应有的氨

基酸序列玲0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

新的蛋白质的技术属于工程。

23.现代生物技术已经进入人们生活的很多方面，解决了很多实际问题。请结合所学的

生物知识，回答相关问题：

(1)"协和”脐带血干细胞自体储存方式正式开放。一些家长将孩子的脐带血保存，可

在将来需要时，用来克隆细胞或器官，避免反应，从根本上解决了供体不足

的问题。

(2)"试管婴儿”技术在体外受精前，需要对采集的精子进行处理，才能与卵

子结合。受精卵发育成早期胚胎，既可冷冻保存，也可-随着科技发展，一

枚"沉睡”了12年之久的胚胎经过解冻复苏后，成功孕育而生。有人认为冷冻胚胎处置

不当会引发伦理道德问题，从未被解冻胚胎可能的处置方式分析，谈一下你的看法

(3)研究发现，如果将胰岛素0链上的第28、29位氨基酸调整顺序后，可获得速效胰

岛素。该项技术属于。要生产该胰岛素，需要定向改造(胰岛素基

因、胰岛素mRNA或者胰岛素)，原因是»

24.烟草是我国重要的经济作物，其栽培容易受到气候、土壤等诸多生态因子的强烈制

约，因而烟草的栽培区域受到限制。土壤中的盐分是制约烟草生长的重要因素，它不

仅造成烟草产量和品质降低，同时还使土壤板结。某科研团队为获得抗逆性强的耐盐

烟草品种，将抗盐基因H与质粒重组，再借助农杆菌导入烟草细胞中。叶绿体是植物

基因工程的理想受体，将外源基因整合到叶绿体DNA中往往能够获得高效表达，由此

发展出叶绿体基因工程。回答下列有关问题：

(1)基因工程的核心是构建基因表达载体，质粒作为基因工程的工具，应具备的基本

条件有。而作为目的基因的表达载体，除满足上述基本条件外，还需要有启

动子和终止子，其中启动子的作用是0

(2)检测目的基因是否成功导入受体细胞的叶绿体时，实验组以待测的样本DNA为

模板，使用目的基因的特异性引物进行PCR技术扩增，利用PCR技术扩增的前提条件

试卷第8页，总34页

是：O原理是：。扩增过程中为什么需要加引物？O

(3)转入叶绿体中的基因(填"会"或"不会")随花粉传递给子代，理由是

(4)若要获得抗盐能力更强的抗盐基因，可以对基因H进行改造，最终得到相应的蛋

白质，该过程可以通过蛋白质工程完成，该过程的基本思路是：①、②设计

耐盐蛋白质的结构、③、④找到对应的基因序列。

25.水蛭唾液腺分泌的水蛭素(蛋白质)是一种优良的凝血酶抑制剂，在血栓治疗上有

着重要的医学价值，但天然的水蛭素的临床活性较低，如果将水蛭素分子中第47位的

天冬酰胺替换成赖氨酸，其分子活性会提高20倍。结合上述信息，请回答下列问题：

(1)在生物学领域，对水蛭素进行分子改造使用的技术是。获得上述分子的

基本途径为：玲设计预期的水蛭素的分子结构好推测应有的)找到相

对应的脱氧核甘酸序列。

(2)改造水蛭素的过程中，为了获得水蛭素基因，需要从细胞中提取,经逆

转录获取目的基因，此过程需要的原料是。

(3)科学家通过反复实验，获得了改造后的水蛭素基因，将水蛭素基因导入大肠杆菌

中，结果发现，获得的水蛭素注入血栓患者体内后并没有达到令人满意的效果。请你

试分析可能的原因是。

26.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。

如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变

后的蛋白质(PQ不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：

(1)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通

过和,进而确定相对应的脱氧核甘酸序列，据此获得基因，再经表

达、纯化获得蛋白质。

(2)以P基因序列为基础，获得Pi基因的途径有修饰________基因或合成

基因。

(3)对天然蛋白质进行改造，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

27.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，用于癌症

治疗.下图表示形成鼠-人嵌合抗体的过程.请回答与抗体有关的问题：

(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠-人嵌合抗体，属于(生物工程)的范畴.

(2)图示过程是根据预期的,设计,最终必须对进行操作,

此操作中改变的是.

(3)经过改造的鼠-人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是

(从免疫角度考虑).

(4)上述过程中对科学家来说难度最大的是

28.枯草杆菌蛋白酶广泛用于洗涤、制革、食品以及医疗等行业中。某研究小组利用蛋

白质工程技术提高了枯草杆菌蛋白酶的催化活性。回答下列问题：

(1)蛋白质工程是指通过或，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要。

(2)目的基因的获得是利用基因工程改造蛋白质的第一步，目前常用的获取目的基因

的方法有、和o

(3)为使目的基因与质粒连接，通常会用两种不同的对质

粒和目的基因两侧进行切割，其目的是

_____________________________________________________o再用处理形成重

组质粒。

(4)研究小组将该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为

精氨酸、第262位缀氨酸替换为亮氨酸，结果发现该酶的催化活性大幅度提高。其原

因可能是O

29.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。

如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变

后的蛋白质(PJ)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：

(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行改

造。

试卷第10页，总34页

(2)以P基因序列为基础，获得Pi基因的途径有修饰_______基因或合成

基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括的

复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：0

(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通

过和，进而确定相对应的脱氧核甘酸序列，据此获得基因，再经表

达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。

30.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组

成.如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改

变后的蛋白质(Pi)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性.回答下列问题：

(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行改

造.

(2)以P基因序列为基础，获得R基因的途径有修饰(P、基因或合成

(P、Pi)基因，所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容

包括的复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：.

(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通

过和，进而确定相对应的脱氧核甘酸序列，据此获得基因，再经表

达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物功能进行鉴定.

31.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组

成.如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改

变后的蛋白质(Pi)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性.回答下列问题：

(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行改

造.

(2)以P基因序列为基础，获得七基因的途径有修饰_______基因或合成________基

因，所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括的复

制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：.

(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通

过和，进而确定相对应的脱氧核甘酸序列，据此获得基因

在经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定.

32.蛋白质工程被称为第二代基因工程，目前已成为研究蛋白质结构和功能的重要手

段.如图为蛋白工程的流程图(自右向左)，请据图回答以下问题：

＜一预期功能

一A生物功能

（1）与基因工程相比较，蛋白质工程产物具备的特点是：

（2）图中的步骤①和②分别为、分子设计.

（3）由图可知，要改造蛋白质结构，最终是通过改造基因来实现的.请说明原因:

（4）从流程图可以看出，蛋白质工程是以为基础并延伸出来的包含多学科的

综合科技工程领域.

33.生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理"蛋白-

DNA复合体"获得DNA片段信息的过程图。据图回答下列问题：

量白质

③-ATGCTTC-

盆-TA8AAJ

DNA'

（1）过程①酶作用的部位是键，此过程只发生在非结合区DNA中，过程②

酶作用的部位是键。

（2）①、②两过程利用了酶的

（3）若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要过程③的测序结果与酶

的识别序列进行对比，以确定选用何种酶。

（4）如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别、结合DNA序列区为基因的

（5）以下研究利用了生物分子间特异性结合的有（多选）。

A.分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提取rRNA

B.用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素

C.通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体基因定位

D.将抑制成熟基因导入番茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后

试卷第12页，总34页

者翻译，延迟果实成熟

34.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白.由305个氨基酸组

成.如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氮酸.改

变后的蛋白质(Pi)不但保留P的功能，而且具有酶的催化活性.回答下列问题：

(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质进行改造.

(2)以P基因序列为基础，获得R基因的途径有修饰_______基因或合成________基

因.所获得的基因表达时时遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括的复

制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：.

(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通

过和，进而确定相对应的脱氧核甘酸序列，据此获得基因，再经表

达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定.

35.(1)目的基因主要是指的基因，也可以是一些具有的因子.35.

(2)是基因工程的核心，cDNA文库属于_______基因文库，

35.

(3)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为：

m甥蛋白质照；吧相应的脱敏一生产出速

I_I三维结构I!.桢普版后其效胰岛沫

①其中，流程a是，流程B是.

②与基因工程相比较，蛋白质工程的优点是：.

③由图可知，要改造蛋白质结构，最终是通过改造基因来实现的.请说明原因：

36.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症。将人的干扰

素的COM4在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒获得性只有天然产品的十分

之一，且体外保存相当困难。研究发现若将第17位的半胱氨酸改变为丝氨酸，生产出

的干扰素的抗病毒活性是原来的100倍，并且在-70。。的条件下，可以保存半年，给广

大患者带来福音。

(1)从上述资料可知，若要改变干扰素的功能，可以考虑对于扰素进行改造。

(2)对干扰素进行改造，应该直接对(填"干扰素分子"或"干扰素的cD=

NA")进行操作来实现，原因是。

(3)与蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产一的蛋白质，不一定

符合生产和生活的需要，而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

系为基础，通过或，得到符合要求的，再通过

（填生理过程）实现相应蛋白质的合成，满足生产和生活需要。

试卷第14页，总34页

参考答案与试题解析

高中生物选修三蛋白质工程的崛起同步练习含答案

一、选择题（本题共计10小题，每题3分，共计30分）

1.

【答案】

B

【考点】

蛋白质工程

【解析】

蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其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，一满足人类生产和

生活需求。蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能玲设计预期的蛋白质结构玲推测应有

氨基酸序列玲找到对应的脱氧核甘酸序列（基因）。

【解答】

A、通过对基因结构的改变实现对赖氨酸合成关键酶的改造属于蛋白质工程，A正确；

B、将人的基因导入大肠杆菌体内，使其生产大量胰岛素属于基因工程，B错误；

C、对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手，设计预期的蛋白质结构，C

正确；

D、通过对基因结构的改造生产出新型蛋白质的种类不多，原则上只能生产自然界已存

在的蛋白质，D正确。

2.

【答案】

B

【考点】

蛋白质工程

【解析】

蛋白质工程是将控制蛋白质合成的基因进行加工修饰改造或合成新的基因，然后运用

基因工程合成新的蛋白质；蛋白质工程的

原理是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱氧核甘酸序列的过程；蛋白质工程可合成

新的蛋白质。

【解答】

A、由分析可知，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，A正

确；

B、蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发，最终找到脱氧核甘酸序列的过程，

B错误；

C、蛋白质工程可改变原有蛋白质的结构，故干扰素结构中改变某个氨基酸提高了它的

保存时间是蛋白质工程应用的体现，C正

确；

D、蛋白质工程不是对蛋白质结构的直接改造，而是对基因进行改造，蛋白质工程产生

的变异可以遗传，D正确。

故选Bo

3.

【答案】

D

【考点】

蛋白质工程

【解析】

蛋白质工程指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产

和生活的需要。据此答题。

【解答】

蛋白质工程是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对相应蛋白质的改变，ABC

错误，D正确。

4.

【答案】

D

【考点】

蛋白质工程

【解析】

蛋白质工程和基因工程的关系

蛋白质工程基因工程

区过预期蛋白质功能一设计预期的蛋获取目的基因一构建基因表达

别程白质结构一推测应有的氨基酸序载体一将目的基因导入受体细

列一找到相对应的脱氧核昔酸序胞一目的基因的检测与鉴定

列

实定向改造或生产人类所需的蛋白定向改造生物的遗传特性，以

质

质获得人类所需的生物类型或生

物产品

结可产生自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质

果

联系(1)蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程

(2)基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质进行修饰、改造

【解答】

解：①蛋白质工程是指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人

类的生产和生活的需要，其核心是基因工程，故蛋白质工程需构建基因表达载体，①

错误；

②通过蛋白质工程，可产生自然界没有的蛋白质，②错误；

③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，③

正确；

④对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的，所以蛋白质工程是在基因水平上改

造蛋白质的，④错误。

故选：Do

5.

【答案】

D

【考点】

蛋白质工程

试卷第16页，总34页

【解析】

蛋白质工程：指以蛋白质分子的结构规律及其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。

【解答】

AB、蛋白质工程的直接操作对象是基因，AB错误；

CD、利用基因工程技术，对控制上述两种酶蛋白的基因进行改造，C错误，D正确。

6.

【答案】

A

【考点】

蛋白质工程

【解析】

1、蛋白质工程指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生

产和生活的需要.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、蛋白质工程的过程：（1）根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白

质功能一设计预期的蛋白质结构一推测应有氨基酸序列一找到对应的脱氧核甘酸序列

（基因）.（2）最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成.

【解答】

解：4、蛋白质工程是指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，而非从细胞中提取蛋白质并加以修

饰、改造，从而生产符合人类需要的蛋白质，4正确；

8、细胞工程操作的对象是细胞和细胞器水平，8错误；

C、基因工程是将现有的基因导入另外一种生物，C错误；

。、酶工程是利用微生物发酵技术生产酶，。错误.

故选：2、

7.

【答案】

D

【考点】

蛋白质工程

【解析】

蛋白质工程指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造

,或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。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

【解答】

A、收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系，从而可以根

据需要设计相应的蛋白质分子的结构

,A正确；

B、蛋白质工程是以设计蛋白质分子结构为前提的，因此蛋白质工程可预测具有一定氨

基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能

,B正确；

C、蛋白质工程能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，进而推

测相应的基因序列，而后合成相应的基因

,再设法指导蛋白质的合成，C正确；

D、因为蛋白质的设计最终还需要通过合成相应的基因来完成蛋白质的合成，因此，蛋

白质工程被称为是延伸出来的第二代基因

工程，D错误。

故选D.

8.

【答案】

A

【考点】

蛋白质工程

【解析】

酶工程又可以说是蛋白质工程学，利用传统突变技术或是分子生物学技术，将蛋白质

上的氨基酸进行突变，已改变蛋白质之化学性质和功能.蛋白质工程和酶工程是继基

因工程之后发展起来的生物学技术，它们是基因工程的一个重要组成部分，或者说是

新一代的基因工程.

【解答】

解：4、酶工程产品是蛋白质，易被降解，所以相对安全且应用广，基因工程产品安全

性稍弱且可能影响生态环境，故4正确；

8、酶工程合成的蛋白质可以是天然的，也可以是改造过的非天然蛋白质，基因工程合

成的是天然存在的蛋白质，故B错误；

C、基因工程是分子水平操作，酶工程是酶及酶系水平上的操作，故C错误；

。、酶工程中可通过层析提纯酶蛋白，基因工程中通过体外DM4重组和转基因等技术,

赋予生物以心得遗传特性，从而创造出更符合人们要求的新的生物类型和生物产品，

故D错误.

故选：A.

9.

【答案】

A

【考点】

蛋白质工程

【解析】

蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功

能必须依赖正确的高级结构，这种高级结构十分复杂，目前科学家对大多数蛋白质的

高级结构了解还不是很够，这就制约了其发展.

【解答】

解：a、通过对胰岛素进行改造，已经使其成为速效性药品，a正确；

8、通过蛋白质工程方法制造成电子元件正在探索中，8错误；

C、生产赖氨酸含量高的玉米尚未成功，C错误；

。、生产体外耐保存的干扰素目前还没实现，。错误.

故选：A.

10.

【答案】

D

【考点】

蛋白质工程

【解析】

根据题干信息，"肽链上第138位的甘氨酸为目标氨基酸，用脯氨酸替代”，即改造现

有蛋白质，使之提高了酶的热稳定性，属于蛋白质工程，其原理是通过改造基因来获

试卷第18页，总34页

得相应功能的蛋白质。

【解答】

A、题干改造现有蛋白质，使之符合人类需求，属于蛋白质工程，A正确；

B、蛋白质工程的实质是改造目的基因，B正确；

C、蛋白质工程还需要将目的基因导入受体细胞中表达，需用到碱基互补配对原则，C

正确；

D、在培养基中添加原料，促进新GI基因片段表达形成新的Gl,D错误。

二、填空题（本题共计6小题，每题3分，共计18分）

11.

【答案】

胰岛素的预期功能，载体，大肠杆菌等受体细胞，蛋白质工程，基因工程，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甘酸序列，然后利用DNA合成仪合成出新的

胰岛素基因

【考点】

蛋白质工程

【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：

预期蛋白质功能好设计预期的蛋白质结构玲推测应有氨基酸序列玲找到对应的脱氧核

甘酸序列（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。

【解答】

1、构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是

胰岛素的预期功能。

2、通过DNA合成形成的新基因应与载体结合形成基因表达载体后导入到大肠杆菌等

受体细胞中才能得到准确表达。

3、若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有蛋白质工程、基因工程和

发酵工程。

4、图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因合成的基本思路是：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甘酸序列，然后利用DNA合成仪合成出新的

胰岛素基因。

12.

【答案】

DNA控制蛋白质的合成，转录，翻译

【考点】

胚胎移植

蛋白质工程

基因工程的原理及技术

【解析】

此题暂无解析

【解答】

略

13.

【答案】

显微注射法，限制性内切酶刀M4连接酶，农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细

胞中,蛋白质，现有蛋白质，新蛋白质,氨基酸，同，供，受

【考点】

基因工程的原理及技术

蛋白质工程

【解析】

1、材料甲表示基因工程，将目的基因导入动物细胞常用显微注射法，将目的基因导入

植物细胞常用农杆菌转化法.

2、材料乙表示蛋白质工程，即以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以

满足人类的生产和生活的需要.

3、材料丙表示胚胎移植，即将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得

到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新

个体的技术.

【解答】

解：（1）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；构建基因表达载体时，

首先要用同一种限制酶切割含有目的基因的外源DN4分子和运载体，其次还要用DM4

连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DM4分子；在培育转基因植物时，常用农杆

菌转化法，其中农杆菌的作用是感染植物，将目的基因转移到受体细胞中.

（2）材料乙属于蛋白质工程范畴.该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因

修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术.在该实例中,

引起7；溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变.

（3）胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到同种的、生理状况相同的另一个雌性动物体

内，使之继续发育成新个体的技术.在材料丙的实例中，兔甲称为供体，兔乙称为受

体.

故答案为：

（1）显微注射法限制性内切酶DM4连接酶农杆菌可感染植物，将目的基因转移到

受体细胞中

（2）蛋白质现有蛋白质新蛋白质氨基酸

⑶同供受

14.

【答案】

蛋白质工程

反转录

终止子，标记基因

乳腺蛋白基因的启动子,X

超数排卵，供、受体，同期发情，减数第二次分裂中（或Mil中）

胚胎分割,桑根胚，内细胞团

【考点】

基因工程的原理及技术

【解析】

分析题图：图甲①〜⑤表示蛋白质工程，即预期蛋白质功能好设计预期的蛋白质结构

玲推测应有氨基酸序列好找到对应的脱氧核甘酸序列（基因），其中④是以细胞质中的

mRNA为模板反转录形成DNA（目的基因）的过程，⑤表示基因表达载体的构建过程;

⑥表示卵母细胞的采集；⑦表示精子的采集和获能；⑧表示卵母细胞的培养；⑨表

示精子获能和体外受精；⑩表示胚胎移植过程.

图乙：基因表达载体的构建：1是启动子，2是终止子，3是标记基因.

【解答】

1）蛋白质工程的过程为：预期蛋白质功能好设计预期的蛋白质结构好推测应有氨基酸

试卷第20页，总34页

序列玲找到对应的脱氧核甘酸序列（基因）.由此可见，图甲中①〜⑤所示的生物工

程为蛋白质工程.

④是以细胞质中的mRNA为模板反转录形成DNA（目的基因）的过程.

图乙，一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，在基因尾端还必须有［2］终止子，

图中［3］标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基

因的细胞筛选出来.

若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产，则构建基因表达载体时，要将目的基因与

乳腺蛋白基因的启动子重组在一起，以便目的基因在乳腺细胞中表达，乳腺生物反应

器是从雌性生物的乳汁中提取目的基因产物，所以在图甲中⑨过程之前，要对精子进

行筛选，保留含性X染色体的精子.

为获得较多的受精卵运行研究，图甲中⑥过程一般用促性腺激素对供体做超数排卵处

理；为提高培育成功率，进行⑩过程之前，要对供、受体动物做同期发情处理.若图

甲中的卵母细胞来自从屠宰场收集的卵巢，则其在⑧之前需进行体外培养到减数第二

次分裂中期方能受精.

获得同卵双胎或多胎，需要用胚胎分割技术处理发育到桑松胚期或囊胚期的早期胚胎,

对囊胚进行处理时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进

一步发育.

15.

【答案】

基因

【考点】

蛋白质工程

【解析】

1、蛋白质工程指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生

产和生活的需要.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、蛋白质工程的过程：（1）根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白

质功能一设计预期的蛋白质结构一推测应有氨基酸序列一找到对应的脱氧核甘酸序列

（基因）.（2）最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成.

【解答】

解：蛋白质工程指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的

生产和生活的需要.

故答案为：基因

16.

【答案】

无

改造，蛋白质工程

环境安全

【考点】

基因工程的原理及技术

蛋白质工程

【解析】

基因工程技术的基本步骤:

（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成.

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启

动子、终止子和标记基因等.

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样.将目的基

因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入

动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细

胞法.

（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA

是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--

分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术.个体水

平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等.

【解答】

抗虫棉中转入的Bt毒蛋白基因是从苏云金（芽抱）杆菌中分离出来的，由于哺乳动物

小肠上皮细胞中缺乏相关多肽的特异性受体，因此该基因编码的Bt蛋白对哺乳动物无

毒害作用.

每一种Bt毒蛋白的杀虫范围有限，对现有的毒蛋白进行改造，使其具有更广杀虫范围,

属于蛋白质工程的范围.

随着转基因成果的不断涌现，人们对转基因生物的安全性的关注与日俱增，在食物安

全、生物安全和环境安全三个方面发生了激烈争论.

三、解答题（本题共计20小题，每题10分，共计200分）

17.

【答案】

密码子，信使RM4,碱基互补配对

设计预期的蛋白质功能，现有蛋白质，新的蛋白质

1

【考点】

蛋白质工程

【解析】

1、蛋白质工程指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生

产和生活的需要.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、蛋白质工程的过程：（1）根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白

质功能一设计预期的蛋白质结构一推测应有氨基酸序列一找到对应的脱氧核甘酸序列

（基因）.

（2）最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成.

【解答】

解：（1）图中③过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的密码子，密码子位于信使

RN4分子上，其上的核昔酸序列与基因中的脱氧核甘酸之间存在着碱基互补配对关系.

（2）根据蛋白质工程的过程，图中，流程4是设计预期的蛋白质功能.与基因工程相

比，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，通过基

因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，制造一种

新的蛋白质，以满足人类的生产生活需要.

（3）因为蛋白质的功能必须依赖于正确的高级结构，而科学家对大多数蛋白质的高级

结构的了解还很不够，因此，目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号①所示的过程.

试卷第22页，总34页

18.

【答案】

(1)蛋白质的三维结构，相应的脱氧核甘酸序列

(2)PCR(多聚酶链式反应)，DNA双链复制,耐高温

(3)显微注射法

【考点】

蛋白质工程

【解析】

此题暂无解析

【解答】

(1)根据题图可知，在图中所示的蛋白质工程流程中，A是蛋白质的三维结构，B是

相应的脱氧核甘酸序列。

(2)对获得的目的基因可采用PCR(多聚酶链式反应)技术扩增其数量，依据的原理

是DNA双链复制。在该过程中所用酶的最大理化特点是耐高温。

(3)⑤过程中将构建的基因表达载体导入受精卵常用的方法是显微注射法。

19.

【答案】

(1)基因中碱基序列不同，胰岛B

(2)使目的基因在受体细胞中稳定存在；通过复制遗传给下一代；使目的基因能够表

达和发挥作用(答出两点即可)

(3)人和酵母菌共用一套密码子

(4)蛋白质工程,由预期的蛋台质功能出发设计预期的蛋白质结构

【考点】

基因工程的应用

蛋白质工程

【解析】

蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其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。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)

【解答】

(1)猪胰岛素和人胰岛素存在差异的根本原因是基因中碱基序列不同。科研人员用人

工合成的方法获得胰岛素基因，所用的模板mRNA一般取自人的胰岛B细胞。

(2)获得目的基因后，必须与运载体结合的原因是使目的基因在受体细胞中稳定存在、

通过复制遗传给下一代、使目的基因能够表达和发挥作用。

(3)人的胰岛素基因能在酵母菌细胞中正常表达