《2026年新高考5年真题生物湖南专版》

22. [选修3：现代生物科技专题]（15分）
水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：
(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性。

（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA双链复制。
（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类（填“种类”或“含量”）有关，导致其活性不同的原因是对水蛭蛋白进行酶解时的酶解时间和所用酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同。

(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路：取3支试管并进行标号，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；然后取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间。

答案： 22. 参考答案
(1)氨基酸序列多肽链 mRNA 密码子的简并性
(2)从基因文库中获取目的基因 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 DNA双链复制
(3)种类 对水蛭蛋白进行酶解时的酶解时间和所用酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同
(4)取3支试管并进行标号，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；然后取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间
命题意图 本题主要考查蛋白质工程的相关知识，意在考查考生的理解能力、综合运用能力和实验与探究能力。
解题思路
(1)蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。因此，物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能对应多个密码子。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA双链复制。
(3)据图可知，将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且最终酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性明显高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性。据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与酶的种类有关，导致其活性不同的原因是对水蛭蛋白进行酶解时的酶解时间和所用酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路为：取3支试管并进行标号，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；然后取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间。