蛋白质工程的原理和应用（课后练习）解析卷-2025-2026学年高中生物人教版选择性必修3

第3章基因工程

第4节蛋白质工程的原理和应用

A级基础达标练

一、选择题

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.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的蛋白质分子

C.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作

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

答案：C

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项正瑜：雷白

质工程能产生自然界中不曾存在的蛋白质分子，B项正确；蛋白质工程是在分子水平上通过基因修

饰或基因合成，对现有蛋白质分子进行改造，或制造一种新的蛋白质，C项错误；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项正确。

2.凝乳酶是奶酪生产中的关键酶。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶，不需要的步骤是（）

A.蛋白质的结构设计B.蛋白质1t勺结构和功能分析

C.凝乳酶基因的定向改造D.将定向改造的凝乳酶导入受体细胞

答案：D

解析：蛋白质的结构设计属于蛋白质工程的步骤，A项正确；蛋白质的结构和功能分析属于蛋

白质工程的步骤，B项正确；蛋白质工程通过改造或合成基因来实现对蛋白质的改造，C项止确；

需要将定向改造的凝乳酶基因导入受体细胞，而不是将定向改造的凝乳旃导入受体细胞，D项错误。

3.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,

将二氢毗咤二技酸合成酶中第104位的氨基酸由天冬氨酸变为异亮氨酸。为此，下列操作正确的是

（）

A.直接改造上述两种蛋白质的空间结构

B.对指导上述两种酶合成的mRNA进行改造

C.利用诱变育种技术促使上述两种解的基因突变

D.利用基因工程技术，对控制上述两种酶的基因进行改造

答案：D

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解析：蛋白质的功能与其高级结构密切相关，而蛋白质的高级结构乂非常复杂，所以直接对蛋

白质改造非常困难，且即使改造成功也不能遗传，A项错误；直接改造相应的mRNA,不一定能够

表达产生所需要的蛋白质，且即使成功也不能遗传，B项错误；由于基因突变具有不定向性和低频

性，所以使用诱变育种的方法不易获得符合要求的基因，C项错误：基因工程可定向改造生物的遗

传性状，所以可利用基因工程技术，对控制这两种酶的基因进行改造，D项正确。

4.下列有关基因工程与蛋白质工程的叙述，正确的是（）

A.蛋白质工程与基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别

B.基因工程是蛋白质工程的关键技术

C.通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍然是天然的蛋白质

D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平.卜.直接改造蛋白质的

答案：B

解析：某因工程原则上只能牛产自然界中已有的蛋白质，而蛋白质工程可以牛产自然界中没有

的新的蛋白质，两者存在区别，A项错误；蛋白质工程本质上是通过基因修饰或基因合成来完成对

蛋白质分子的改造，是在基因工程的基础上发展出的第二代基因工程，B项正确；蛋白质工程改造

后的蛋白质可能是自然界中没有的新的蛋白质，C项错误；蛋白质工程本质上是改造基因，不是直

接改造蛋白质分子，D项错误。

5.（不定项）蛋白质工程就是通过对蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究，获得有

关蛋白质理化特性和分子特性的信息，在此基础上对编码蛋白质的基因进行有目的的设计和改造，

通过基因工程技术获得可以表达目标蛋白质的转基因生物。中华绢是一种濒危野生动物。讲究者试

图通过蛋白质工程改造中华蛤体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。下列有关说法正

确的是（）

A.蛋白质工程可定向改变蛋白质分子的结构

B.改造蛋白质可通过改变基因结构实现

C.改造后的中华鲍和现有中华鳍仍是同物种

D.改造后的中华鲍的后代不具有改造的蛋白质

答案：ABC

解析：蛋白质工程能按照人们的意愿定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要，

A项正确；蛋白质工程的实质是通过改造或合成基因实现对蛋白质的改造，B项正确；改造后的中

华酮和现有中华鲍之间没有产生生殖隔离，仍然属于同一物种，C项正确；蛋白质工程操作的直接

对象是基因，可以遗传给后代，因此改造后的中华鲍的后代可能具有改造的蛋白质，DJ贝错误。

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二、非选择题

6.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题:

预期功能

生物功能

(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是:代表中心法则内容的是(填写

数字)。

(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：①；②；

③；④；®。

(3)蛋白质工程的目的是,通过___________________实现。

(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是的。

答案：

⑴④⑤①②③

(2)转录翻译折叠分子设计DNA合成或改造

(3)对蛋白质的结构进行分子设计基因合成或改造

(4)相反

解析：蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，再通过基因合成或改造实现；在此

途径中因从蛋白质预期功能出发，推测基因的结构，故与中心法则相反。

B级合格达标练

一、选择题

1.下列关于蛋白质工程的说法不正确的是()

A.蛋白质工程能将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，降低鼠抗体的抗原性

B.蛋白质工程可对能的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变

C.理论上通过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法

D.蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要

答案：C

解析：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设计改造,

因此蛋白质工程能将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，降低鼠抗体的抗原性；也

能对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变，A、B正确；蛋白质工

程可以按照人们的意愿设计合成蛋白质，也可以在已有的蛋白质基础上进行局部的改造，通过改变

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一个或几个碱基，定位突变以达到改造蛋白质分子结构的目的，因此对关键氨基酸的转换与增删是

蛋白质工程的一种方法，C错误；蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要，D正

确。

2.新型冠状病毒通过刺突蛋白（S蛋白）的活性域（RBD）与人体细胞表面的ACE2受体相互作用

感染细胞。科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1,可与S蛋白的RBD紧密结合，以干

扰新型冠状病毒的感染。下列说法不合理的是（）

A.LCBI的结构可能与S蛋白的抗体有相似之处

B.S蛋白的RBD结构可以为设计LCBI提供信息

C.生产LCB1用到了基因工程的操作技术

D.可直接从细胞中获取基因用于LCB1的生产

答案：D

解析：S蛋白的杭体能与S蛋白的RBD特异性结合，而根据撅干可知,LCB1可与S蛋白的

RBD紧密结合，说明LCB1的结构可能与S蛋白的抗体类似，A正确；由于LCB1可与S蛋白的

RBD紧密结合，故LCB1可依据S蛋白的RBD结构进行设计，B正确；生产LCB1用到了蛋白质

工程，其中一些步骤用到了基因工程的操作技术，如人工合成DNA,C正确；由题意可知，蛋白质

LCB1是一种自然界不存在的蛋白质，故不能直接从细胞中获取相应的基因，D错误。

3.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。卜图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误

的是（）

生化制备与重折叠

独岛崇结晶卜X射线川体衍射

|新的胰岛索|店级结构

在大履杆菌或其计算机设

他细胞中表达计及作图

人工合成DNA新的胰岛素荻因|

新的胰岛水基因

A.新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据

B.新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则

C.若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2」处理大肠杆菌

D.新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构

答案：B

解析：新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据，A项正确；新的胰岛素生产过

程中，涉及转录、翻译（即中心法则）等过程，B项错误：Ca?+处埋大场杆菌使具成为感受态细胞，

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可将目的基因导入大肠杆菌生产新的胰岛素，C项正确；根据结构与功能相适应的原理分析，新的

胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构，D项正确。

4.下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述，错误的是（）

①科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，目的是降低转基因奶牛分泌的乳汁中乳糖的含量

②基因工程可以生产自然界从未出现的蛋白质

③基因工程和蛋白质工程都需要在分子水平上对基因进行操作

④蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息

A.一项B.两项

C.三项D.四项

答案：B

解析：①将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，肠乳糖酶基因表达产物是肠乳糖酶，可分解乳糖，

使乳糖含曷降低，①正确：②某因工程原则上只能牛产自然界己存在的蛋白质，②错误：③蛋白质

工程本质上属于基因工程的延伸，基因工程和蛋白质工程都需要在分子水平上对基因进行操作，③

正确；④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

目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求，④错误。综上所述，错误的有两项，

B符合题意。

5.（不定项）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.卜.面是蛋白质工程的基本途径，据图分析下列叙述正确的是（）

A里fB型Lc—>D—►生产相应蛋白

A.过程A所需原料是脱氧核昔酸，过程B所需原料是氨基酸

B.参与C过程的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等

C.D过程主要依据每种氨基酸都有其对应的密码子

D.通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋自质

答案：CD

解析：识图分析可知，过程A是预期蛋白质的功能，过程B是设计预期蛋白质的结构，因此A、

B过程均不需要原料，A项错误；图中C过程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项错误；D过程是推测相应基因中脱氧核甘酸序列，然后改造

或合成目的基因，根据氨基酸与mRNA中密码子的对应关系，先推测出mRNA中的碱基序列，再

根据碱基互补配对的原则推测出相应基因中的核苜酸序列，C项正确；蛋白质工程的目的就是通过

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对基因的改造或者合成新的基因，从而获得人类需要的蛋白质，D项正确。

6.(不定项)抗体酶又称催化抗体，是一类免疫球蛋白，其结构如下图所示，它既具有相应的免

疫活性，又能像酶那样催化某种化学反应。下列有关叙述正确的是()

抗原结合部位底物结合部位/药物分子前体

有活性的

药物分子

抗体结构域抗体醐结构域

A.抗体酶与抗原、底物的结合均具有专•性的特点

B.抗体酣可使药物的前体物质在肿瘤组织中水解为活性分子，从而起杀伤作用

C.抗体能能阻止病毒与靶细胞结合的机理可能是选择性地使病毒外壳蛋白发生水解

D.可通过蛋白质工程对特异抗体的抗原结合位点进行空间改造，使其获得催化功能

答案：ABC

解析：抗体酶兼具抗体用酶的特性，即具有专一性，A项正确；以肿瘤细胞表面抗原的单克隆

抗体与酶的交联物以及该酶可以催化的前体药物所组成的这•系统，可以在肿瘤组织局部催化无活

性的前体药物，使之成为对肿瘤细胞具有高度杀伤活性的分子，从而在体内对肿瘤细胞发挥选择性

杀伤作用，B项正确；抗体酶还可有选择地使病毒外壳蛋白的肽键裂解，从而阻止病毒与靶细胞结

合，C项正确；借助基因工程和蛋白质工程将催化基因引入特异抗体的抗原结合位点上，使其获得

催化功能，D项错误。

二、非选择题

7."edgMog基因(H)广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中，在胚胎发育中起重要作用。我国科

研工作者利用基因敲除和核酸分子杂交技术，研究了H基因在文昌鱼胚胎发育中的作用。

(1)研究者使用了两种TALE蛋白对文昌鱼的H基因进行敲除。TALE蛋白的结构是人工设计的,

蛋白质的中央区能够结合H基因上特定的序列，F区则能在该序列处将DNA双链切开，如图I所

示O

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l>pM样品1样品2

2000

1000

编码TALE蛋白的DNA序列，人工合成DNA序列之后，再以其为模板进行转录生成mRNA。

②将两种mRNA用法导入文昌鱼的卵细胞中，然后滴加精液使卵

细胞受精，此受精卵发育成的个体为Fo。

③Fo个体细胞内被两种TALE蛋白处理过的DNA,经_________________催化重新连接后，H

某因很可能因发牛碱某对的而丧失功能，基因丧失功能则被称为“敲除”。

（2）提取Fo胚胎细胞DNA,通过_______________体外扩增H基因，用进行

切割，电泳后用为探针进行DNA分子杂交，实验结果如图2所示。羽中样品

代表的R）个体中部分H基因已被敲除。研究者发现，在Fo个体产

生的所有配子中，通常只有部分配子的H基因被敲除，可能的原因是c

答案：

⑴TALE蛋白的功能显微注射DNA连接晦缺失

（2）PCR技术8s9I酶放射性同位素（或荧光）标记的目的基因片段2

Fo受精卵中成对的H基因中仅一个被敲除（或Fo胚胎中仅部分细胞的H基因被敲除、或细胞中H