3.4 蛋白质工程的原理和应用学案（有解析）-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修三
文档属性
| 名称 | 3.4 蛋白质工程的原理和应用学案（有解析）-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修三 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 32.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-02-13 16:08:20 | ||
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文档简介
（15）蛋白质工程的原理和应用
——高二生物学人教版（2019）选择性必修三课前导学
蛋白质工程崛起的缘由
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 ，进而表现出新的性状。
2．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界中 的蛋白质。
3．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，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
4．实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，赖氨酸合成中两种酶的 被替换，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。
蛋白质工程的基本原理
1．目标：根据人们对 的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
2．方法： 或 。
3．流程：预期蛋白质功能→设计预期的 →推测应有的 序列→找到相对应的 序列（基因）或合成新的 →获得所需要的蛋白质。
蛋白质工程的应用
1.医药工业方面：
（1）速效胰岛素类似物：改变氨基酸序列， 胰岛素的聚合。
（2）干扰素：一个半胱氨酸替换为丝氨酸， 保存时间。
（3）单克隆抗体：将小鼠抗体上 的区域“嫁接”到人的抗体上，降低诱发免疫反应的强度。
2.其他工业方面：广泛用于 或开发新的工业用酶。如枯草杆菌蛋白酶。
3.农业方面：
（1）改造某些参与调控光合作用的酶，提高植物光合作用的效率。
（2）改造 的结构，增强防治病虫害的效果。
1.下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是( )
A.蛋白质工程技术是基因工程技术的延伸
B.蛋白质工程只能生产自然界中已存在的蛋白质
C.蛋白质工程的设计是按中心法则相反的途径进行的
D.蛋白质工程可对基因进行改造或合成
2.蛋白质工程是研究蛋白质结构和功能的重要手段，下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A.蛋白质工程中可以不用构建基因表达载体
B.通过蛋白质工程改造后获得的性状不能遗传给后代
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.蛋白质工程可以通过增加酶内部二硫键数目提高酶的热稳定性
3.纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的相应氨基酸替换后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法正确的是( )
A.改造后的纤维素酶的较高热稳定性不可遗传
B.对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础
C.改造纤维素酶无需构建基因表达载体
D.对纤维素酶的改造是通过直接改造蛋白质实现的
4.蛋白质工程的研究,将对生命科学产生重大影响,下列关于蛋白质工程的叙述,正确的是( )
A.蛋白质工程能将人抗体的某些区段替代鼠单克隆抗体的区段,降低鼠单克隆抗体的免疫原性
B. 理论上对关键氨基酸的置换和增删是进行蛋白质工程的唯一方法
C. 蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造
D. 蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
5.研究者试图通过蛋白质工程技术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.改造过程中需要用到限制酶和DNA连接酶
B.该过程核心技术是基因工程
C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种
D.改造后的中华鲟产生的后代不具有改造后的蛋白质
6.蛋白质工程可以说是基因工程的延伸。下列有关蛋白质工程的叙述错误的是( )
A.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
B.蛋白质工程可对酶的催化活性、抗氧化性、热变性等加以改变
C.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
D.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
7.科学家利用蛋白质工程技术将葡萄糖异构酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，结果它的最适温度提高了10~12℃。下列说法正确的是( )
A.蛋白质工程的目的是获得满足人类生产和生活需求的蛋白质
B.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
C.蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列
D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质
8.下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是( )
A.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出的第二代基因工程
B.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的
C.蛋白质工程的实质是改造或合成基因
D.蛋白质工程只能生产自然界中已经存在的蛋白质
答案以及解析
1.答案：B
解析：A、蛋白质工程是通过改造控制现有蛋白质的基因来改造蛋白质，所以蛋白质工程技术是基因工程技术的延伸，A正确；B、蛋白质工程可以生产自然界中不存在的蛋白质，B错误；C、蛋白质工程过程中先由蛋白质到基因、再由基因控制合成相应的蛋白质，是按中心法则相反的途径进行的，C正确；D、蛋白质工程通过预期蛋白质功能，然后设计结构，最后通过对基因进行改造或合成来完成，D正确。故选B。
2.答案：D
解析：A、蛋白质工程是基因工程的延伸，需要构建表达载体，A错误；B、由于蛋白质工程是直接对基因进行修饰或合成基因，改造后的性状可以遗传给后代，B错误；C、基因的结构决定蛋白质的结构，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作，C错误；A、蛋白质工程可以通过增加二硫键数目来提高热稳定性，例如为了提高T4溶菌酶的耐热性，将3号位的异亮氨酸换成半胱氨酸，在3号和97号半胱氨酸之间形成一个二硫键，使得T4溶菌酶耐热性得到提高，D正确。故选D。
3.答案：B
解析：A、由于蛋白质工程是进行了基因改造，所以改造后的纤维素酶的较高热稳定性是可遗传的，A错误；B、对纤维素酶的改造属于蛋白质工程，其基础是基因工程，对蛋白质的改造需要以基因工程为基础，B正确；C、蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达需要构建基因表达载体，C错误；D、对纤维素酶的改造是通过改造控制合成纤维素酶的基因来实现的，D错误。故选B。
4.答案：A
解析：蛋白质工程能产生自然界没有的人-鼠抗体，减少过敏等免疫反应的发生；蛋白质工程可对酶的催化活性、底物的专一性等加以改变；蛋白质工程通过基因改造或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，是在基因水平上改造蛋白质。
5.答案：D
解析：蛋白质工程的核心是基因工程，所以改造过程中需用到限制酶和DNA连接酶，A正确；蛋白质工程是第二代基因工程，故基因工程是蛋白质工程的核心技术，B正确；改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现有中华鲟仍是同一物种，它们之间没有生殖隔离，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟产生的后代也具有改造后的蛋白质，D错误。
6.答案：A
解析：蛋白质工程是通过改造基因或合成基因来改造蛋白质的，流程和天然蛋白质合成的过程是不同的，A错误；蛋白质工程可通过对酶的改造，改变其催化活性、抗氧化性、热变性等性质，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的，所以前提条件是了解蛋白质的结构和功能的关系，C正确；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，D正确。
7.答案：A
解析：A、蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需蛋白质，故蛋白质工程可以获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，A正确；B、蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，B错误；C、蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是预期的蛋白质功能，C错误；D、蛋白质工程可以产生自然界中不存在的蛋白质，能制造新的蛋白质，D错误。故选A。
8.答案：D
解析：基因指导蛋白质的合成，蛋白质工程以基因工程为基础，A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的，B正确；蛋白质工程能通过基因修饰或基因合成来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，C正确，D错误。
——高二生物学人教版（2019）选择性必修三课前导学
蛋白质工程崛起的缘由
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 ，进而表现出新的性状。
2．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界中 的蛋白质。
3．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，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
4．实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，赖氨酸合成中两种酶的 被替换，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。
蛋白质工程的基本原理
1．目标：根据人们对 的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
2．方法： 或 。
3．流程：预期蛋白质功能→设计预期的 →推测应有的 序列→找到相对应的 序列（基因）或合成新的 →获得所需要的蛋白质。
蛋白质工程的应用
1.医药工业方面：
（1）速效胰岛素类似物：改变氨基酸序列， 胰岛素的聚合。
（2）干扰素：一个半胱氨酸替换为丝氨酸， 保存时间。
（3）单克隆抗体：将小鼠抗体上 的区域“嫁接”到人的抗体上，降低诱发免疫反应的强度。
2.其他工业方面：广泛用于 或开发新的工业用酶。如枯草杆菌蛋白酶。
3.农业方面：
（1）改造某些参与调控光合作用的酶，提高植物光合作用的效率。
（2）改造 的结构，增强防治病虫害的效果。
1.下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是( )
A.蛋白质工程技术是基因工程技术的延伸
B.蛋白质工程只能生产自然界中已存在的蛋白质
C.蛋白质工程的设计是按中心法则相反的途径进行的
D.蛋白质工程可对基因进行改造或合成
2.蛋白质工程是研究蛋白质结构和功能的重要手段，下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A.蛋白质工程中可以不用构建基因表达载体
B.通过蛋白质工程改造后获得的性状不能遗传给后代
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.蛋白质工程可以通过增加酶内部二硫键数目提高酶的热稳定性
3.纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的相应氨基酸替换后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法正确的是( )
A.改造后的纤维素酶的较高热稳定性不可遗传
B.对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础
C.改造纤维素酶无需构建基因表达载体
D.对纤维素酶的改造是通过直接改造蛋白质实现的
4.蛋白质工程的研究,将对生命科学产生重大影响,下列关于蛋白质工程的叙述,正确的是( )
A.蛋白质工程能将人抗体的某些区段替代鼠单克隆抗体的区段,降低鼠单克隆抗体的免疫原性
B. 理论上对关键氨基酸的置换和增删是进行蛋白质工程的唯一方法
C. 蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造
D. 蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
5.研究者试图通过蛋白质工程技术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.改造过程中需要用到限制酶和DNA连接酶
B.该过程核心技术是基因工程
C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种
D.改造后的中华鲟产生的后代不具有改造后的蛋白质
6.蛋白质工程可以说是基因工程的延伸。下列有关蛋白质工程的叙述错误的是( )
A.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
B.蛋白质工程可对酶的催化活性、抗氧化性、热变性等加以改变
C.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
D.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
7.科学家利用蛋白质工程技术将葡萄糖异构酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，结果它的最适温度提高了10~12℃。下列说法正确的是( )
A.蛋白质工程的目的是获得满足人类生产和生活需求的蛋白质
B.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
C.蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列
D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质
8.下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是( )
A.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出的第二代基因工程
B.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的
C.蛋白质工程的实质是改造或合成基因
D.蛋白质工程只能生产自然界中已经存在的蛋白质
答案以及解析
1.答案：B
解析：A、蛋白质工程是通过改造控制现有蛋白质的基因来改造蛋白质，所以蛋白质工程技术是基因工程技术的延伸，A正确；B、蛋白质工程可以生产自然界中不存在的蛋白质，B错误；C、蛋白质工程过程中先由蛋白质到基因、再由基因控制合成相应的蛋白质，是按中心法则相反的途径进行的，C正确；D、蛋白质工程通过预期蛋白质功能，然后设计结构，最后通过对基因进行改造或合成来完成，D正确。故选B。
2.答案：D
解析：A、蛋白质工程是基因工程的延伸，需要构建表达载体，A错误；B、由于蛋白质工程是直接对基因进行修饰或合成基因，改造后的性状可以遗传给后代，B错误；C、基因的结构决定蛋白质的结构，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作，C错误；A、蛋白质工程可以通过增加二硫键数目来提高热稳定性，例如为了提高T4溶菌酶的耐热性，将3号位的异亮氨酸换成半胱氨酸，在3号和97号半胱氨酸之间形成一个二硫键，使得T4溶菌酶耐热性得到提高，D正确。故选D。
3.答案：B
解析：A、由于蛋白质工程是进行了基因改造，所以改造后的纤维素酶的较高热稳定性是可遗传的，A错误；B、对纤维素酶的改造属于蛋白质工程，其基础是基因工程，对蛋白质的改造需要以基因工程为基础，B正确；C、蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达需要构建基因表达载体，C错误；D、对纤维素酶的改造是通过改造控制合成纤维素酶的基因来实现的，D错误。故选B。
4.答案：A
解析：蛋白质工程能产生自然界没有的人-鼠抗体，减少过敏等免疫反应的发生；蛋白质工程可对酶的催化活性、底物的专一性等加以改变；蛋白质工程通过基因改造或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，是在基因水平上改造蛋白质。
5.答案：D
解析：蛋白质工程的核心是基因工程，所以改造过程中需用到限制酶和DNA连接酶，A正确；蛋白质工程是第二代基因工程，故基因工程是蛋白质工程的核心技术，B正确；改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现有中华鲟仍是同一物种，它们之间没有生殖隔离，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟产生的后代也具有改造后的蛋白质，D错误。
6.答案：A
解析：蛋白质工程是通过改造基因或合成基因来改造蛋白质的，流程和天然蛋白质合成的过程是不同的，A错误；蛋白质工程可通过对酶的改造，改变其催化活性、抗氧化性、热变性等性质，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的，所以前提条件是了解蛋白质的结构和功能的关系，C正确；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，D正确。
7.答案：A
解析：A、蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需蛋白质，故蛋白质工程可以获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，A正确；B、蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，B错误；C、蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是预期的蛋白质功能，C错误；D、蛋白质工程可以产生自然界中不存在的蛋白质，能制造新的蛋白质，D错误。故选A。
8.答案：D
解析：基因指导蛋白质的合成，蛋白质工程以基因工程为基础，A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的，B正确；蛋白质工程能通过基因修饰或基因合成来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，C正确，D错误。