人工智能（AI）與生物學(xué)-2025年高考生物復(fù)習專練（解析版）

熱點01人工智能（AI）與生物學(xué)

c目錄

1.熱點解讀：熱點命題方向解讀、核心考點明晰

2.關(guān)聯(lián)教材：鏈接教材掌知識、基礎(chǔ)打牢應(yīng)萬變

3.命題趨勢：明考情知方向、巧預(yù)測押熱點

3.創(chuàng)新演練：知情境、練突破（30min限時練）

a熱點解讀

1.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

核心考點：蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)、氨基酸序列與空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系、酶的作用機制。

AI關(guān)聯(lián)：AlphaFold預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的原理（深度學(xué)習算法）、AI模擬酶催化過程。

典型題型：結(jié)合AI預(yù)測的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，分析基因突變對蛋白質(zhì)功能的影響。

2.神經(jīng)調(diào)節(jié)與腦機接口

核心考點：動作電位的產(chǎn)生機制、突觸傳遞過程、神經(jīng)調(diào)節(jié)的分級調(diào)控。

AI關(guān)聯(lián)：腦機接口的信號采集（如非侵入式EEG）、AI算法對神經(jīng)信號的解碼與應(yīng)用。

典型題型：通過腦機接口案例，分析神經(jīng)元興奮時的離子變化及信號傳遞路徑。

3.基因編輯與合成生物學(xué)

核心考點：基因工程工具（如CRISPR-Cas9）、基因表達調(diào)控、生物安全性。

AI關(guān)聯(lián)：AI輔助設(shè)計基因編輯工具、合成生物學(xué)中人工代謝途徑的優(yōu)化。

典型題型：討論AI在基因編輯脫靶效應(yīng)預(yù)測中的作用及倫理爭議。

4.生態(tài)與進化計算

核心考點：種群增長模型、自然選擇與進化機制。

AI關(guān)聯(lián)：進化算法模擬物種適應(yīng)過程、AI預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)變化。

典型題型：結(jié)合AI模擬數(shù)據(jù)，分析環(huán)境變化對種群基因頻率的影響。

?關(guān)聯(lián)教材

AI熱點教材章節(jié)核心知識點

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測必修一《分子與細胞》第三章氨基酸脫水縮合、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)多樣性

腦機接口必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章神經(jīng)沖動的產(chǎn)生與傳導(dǎo)、突觸結(jié)構(gòu)

基因編輯選修三《現(xiàn)代生物科技專題》第一章基因工程工具酶、基因表達載體構(gòu)建

生態(tài)模擬必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第五章種群數(shù)量變化曲線、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性

*命題趨勢明考情知方向

1.情境化命題：

以AI在生物學(xué)研究中的最新成果（如DeepMind的AlphaFold2、腦機接口臨床試驗）為背景，考查學(xué)生對

教材知識的遷移能力。

示例：基于AI預(yù)測的某病毒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計抗病毒藥物的作用位點分析題。

2.跨學(xué)科融合：

結(jié)合計算機科學(xué)（如算法原理、數(shù)據(jù)處理）和生物學(xué)知識，考查學(xué)生綜合分析能力。

示例：分析AI模型如何通過氨基酸序列預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（涉及生物信息學(xué)、機器學(xué)習）。

3.批判性思維與倫理考查：

設(shè)置開放性問題，要求學(xué)生討論AI技術(shù)的倫理風險（如基因編輯嬰兒、生物數(shù)據(jù)隱私）。

示例：辯論“AI是否應(yīng)完全替代人類進行基因編輯決策”。

4.實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析：

提供AI生成的實驗數(shù)據(jù)（如基因表達譜、蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)），要求學(xué)生設(shè)計實驗驗證假設(shè)。

示例：根據(jù)AI預(yù)測的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用圖譜，設(shè)計實驗驗證某兩種蛋白的結(jié)合功能。

*創(chuàng)新演練（建議用時：30分鐘）

一、單選題

1.人工智能（AI）技術(shù)通過大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習、深度學(xué)習等方法，為生物醫(yī)藥研究、藥物開發(fā)、臨床

診斷和治療等帶來革命性的變化。下列關(guān)于AI技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，下列敘述錯誤的是（）

A.AI技術(shù)設(shè)計的某種蛋白質(zhì)的氨基酸序列推導(dǎo)出的對應(yīng)基因序列不唯一，且基因序列中不包含啟動子

和終止子

B.AI技術(shù)通過智能穿戴設(shè)備和移動應(yīng)用程序可實時監(jiān)測患者的生理參數(shù)，預(yù)測健康風險，并提供相應(yīng)

的診斷和治療建議

C.AI技術(shù)對大量的基因組數(shù)據(jù)進行處理和分析，可以識別疾病相關(guān)的基因突變，為精準醫(yī)療提供支持

D.AI技術(shù)對大量的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析，能夠預(yù)測患者體內(nèi)某些蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)以便設(shè)計新藥物，

該過程屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)

【答案】D

【分析】蛋白質(zhì)工程概念及基本原理（1）蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作

為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)

和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）（2）蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：基因

工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。（3）蛋白質(zhì)工程的基本原理：它可以根據(jù)人的需求來設(shè)計蛋白質(zhì)的

結(jié)構(gòu)，又稱為第二代的基因工程。（4）基本途徑：預(yù)期蛋白質(zhì)功能玲設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)好推測應(yīng)有氨

基酸序列玲找到對應(yīng)的脫氧核甘酸序列（基因），最終還是回到基因工程上來解決蛋白質(zhì)的合成。

【詳解】A、密碼子具有簡并性，故AI技術(shù)設(shè)計的某種蛋白質(zhì)的氨基酸序列推導(dǎo)出的對應(yīng)基因序列不唯一,

啟動子和終止子為非編碼區(qū)，由氨基酸序列推理的基因序列中不包含啟動子和終止子，A正確；

B、利用AI技術(shù)，通過智能穿戴設(shè)備和移動應(yīng)用程序，能夠?qū)崟r監(jiān)測患者的生理參數(shù)，預(yù)測健康風險，并提

供相應(yīng)的診斷和治療建議，AI技術(shù)為臨床診斷和治療等方面帶來了革命性的變化，B正確；

C、AI技術(shù)在基因組數(shù)據(jù)處理和分析中的應(yīng)用，通過識別疾病相關(guān)的基因突變，為精準醫(yī)療的實現(xiàn)提供了強

大的技術(shù)支持，C正確；

D、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對

現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，利用AI技術(shù)設(shè)計新藥物，沒有對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或

制造一種新的蛋白質(zhì)，不屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)，D錯誤。

故選D。

2.隨著人工智能（AI）技術(shù)的快速發(fā)展，其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。AI技術(shù)通過大數(shù)據(jù)分析、機

器學(xué)習、深度學(xué)習等方法，為生物醫(yī)藥研究、藥物開發(fā)、臨床診斷和治療等方面帶來了革命性的變化。下

列關(guān)于AI技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用敘述錯誤的是（）

A.利用AI技術(shù)對大量的基因組數(shù)據(jù)進行處理和分析，可以識別疾病相關(guān)的基因突變，為精準醫(yī)療提供

支持

B.利用AI技術(shù)對大量的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析，能夠預(yù)測患者體內(nèi)某些蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)以便設(shè)計新藥

物，該過程屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)

C.利用AI技術(shù)，通過智能穿戴設(shè)備和移動應(yīng)用程序，能夠?qū)崟r監(jiān)測患者的生理參數(shù)，預(yù)測健康風險，

并提供相應(yīng)的診斷和治療建議

D.AI技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用會涉及到眾多的法規(guī)和倫理問題。例如，如何處理AI決策中的錯誤和

責任、以及如何避免AI技術(shù)加劇醫(yī)療不平等等問題

【答案】B

【分析】蛋白質(zhì)工程概念及基本原理（1）蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作

為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)

和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）（2）蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：基因

工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。（3）蛋白質(zhì)工程的基本原理：它可以根據(jù)人的需求來設(shè)計蛋白質(zhì)的

結(jié)構(gòu)，又稱為第二代的基因工程。（4）基本途徑：預(yù)期蛋白質(zhì)功能f設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)好推測應(yīng)有氨

基酸序列玲找到對應(yīng)的脫氧核甘酸序列（基因），最終還是回到基因工程上來解決蛋白質(zhì)的合成。

【詳解】A、AI技術(shù)在基因組數(shù)據(jù)處理和分析中的應(yīng)用，通過識別疾病相關(guān)的基因突變，為精準醫(yī)療的實現(xiàn)

提供了強大的技術(shù)支持，A正確；

B、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對

現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，利用AI技術(shù)設(shè)計新藥物，沒有對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或

制造一種新的蛋白質(zhì)，不屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)，B錯誤；

C、利用AI技術(shù)，通過智能穿戴設(shè)備和移動應(yīng)用程序，能夠?qū)崟r監(jiān)測患者的生理參數(shù)，預(yù)測健康風險，并提

供相應(yīng)的診斷和治療建議，AI技術(shù)為臨床診斷和治療等方面帶來了革命性的變化，C正確；

D、AI技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用會涉及到眾多的法規(guī)和倫理問題。例如，如何處理AI決策中的錯誤和責

任、以及如何避免AI技術(shù)加劇醫(yī)療不平等等問題，當AI系統(tǒng)在醫(yī)療決策中發(fā)揮作用時，如何確保其決策的

合法性和倫理性是一個重要的考量，D正確。

故選Bo

3.蛋白質(zhì)工程又稱第二代基因工程，人工智能（AI）算法在蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)被開發(fā)，下圖為蛋

白質(zhì)工程的流程，下列相關(guān)敘述錯誤的是（）

A.蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，不需要對基因進行操作，直接對蛋白質(zhì)進行加工改造

B.蛋白質(zhì)工程可根據(jù)人類生產(chǎn)和生活的需要，設(shè)計并制造出自然界不存在的新的蛋白質(zhì)

C.蛋白質(zhì)工程可對藥用蛋白進行改造，使其更好地用于人類疾病的治療

D.AI算法在蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域應(yīng)用的設(shè)想中，實現(xiàn)難度最大的是過程④

【答案】A

【分析】1、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基

因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。

2、蛋白質(zhì)工程的過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能）設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分推測應(yīng)有氨基酸序列玲找到對應(yīng)的脫氧

核昔酸序列（基因）。

【詳解】A、蛋白質(zhì)工程并不是直接對蛋白質(zhì)進行加工修飾的，是通過基因修飾或基因合成等方法，對現(xiàn)有

蛋白質(zhì)進行改造，A錯誤；

B、基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程要改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)產(chǎn)生自然界不存在

的新蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，B正確；

C、蛋白質(zhì)工程可對藥用蛋白如干擾素、抗體等進行改造，使其更好地用于人類疾病的治療，C正確；

D、蛋白質(zhì)工程中難度最大的是根據(jù)人類對蛋白質(zhì)的功能需求設(shè)計蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)，即④是難度最大的

過程，D正確。

故選Ao

4.近年來，人工智能（AI）算法在蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)被開發(fā)，下列關(guān)于AI算法在蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域應(yīng)

用的設(shè)想中，實現(xiàn)難度最大的是（）

A.根據(jù)人類對蛋白質(zhì)的功能需求設(shè)計蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)

B.根據(jù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)推測其氨基酸序列

C.按照設(shè)定的氨基酸序列推測mRNA的堿基序列

D.按照設(shè)定的mRNA的堿基序列設(shè)計新基因

【答案】A

【分析】蛋白質(zhì)工程的過程：根據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預(yù)期蛋白質(zhì)功能玲設(shè)計預(yù)期的

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)玲推測應(yīng)有氨基酸序列玲找到對應(yīng)的脫氧核昔酸序列（基因）；最終還是回到基因工程上來解決

蛋白質(zhì)的合成。

【詳解】根據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預(yù)期蛋白質(zhì)功能玲設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)玲推測應(yīng)

有氨基酸序列玲找到對應(yīng)的脫氧核甘酸序列（基因）。其中根據(jù)人類對蛋白質(zhì)的功能需求設(shè)計蛋白質(zhì)的高級

結(jié)構(gòu)是最難實現(xiàn)的。A正確，BCD錯誤。

故選A。

5.人工智能（AI）現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于生物科學(xué)研究，某科研團隊嘗試用AI對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分析。下列敘

述正確的是（）

A.AI對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行的分析就是分析構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)量、種類和順序

B.激素、神經(jīng)遞質(zhì)等信息分子具有特異性的原因是其各自的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)具有特異性

c.Al還可對某蛋白基因序列進行預(yù)測，其預(yù)測的基因序列與細胞中的DNA序列相同

D.載體與運載的離子結(jié)合前后，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)變化的情況也可以用AI進行分析

【答案】D

【分析】1、構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，其結(jié)構(gòu)特點是：每種氨基酸分子至少都含有一個氨基和一個

竣基，且都有一個氨基和一個竣基連接在同一個碳原子上，氨基酸的不同在于R基的不同。由于組成蛋白

質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列次序不同，肽鏈的空間結(jié)構(gòu)千差萬別，因此蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)具有多樣性。

2、每個特定的DNA分子中具有特定的堿基排列順序，而特定的排列順序代表著遺傳信息，所以每個特定的

DNA分子中都貯存著特定的遺傳信息，這種特定的堿基排列順序就決定了DNA分子的特異性。

【詳解】A、根據(jù)題意可知，AI可以對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分析，AI對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行的分析不僅僅分析構(gòu)

成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)量、種類和順序，還有肽鏈的盤曲折疊方式，A錯誤；

B、有些激素不是蛋白質(zhì)，比如性激素，所以信息分子具有特異性的原因不一定是其各自的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)具有

特異性，B錯誤；

C、細胞中DNA序列上存在外顯子和內(nèi)含子，因此AI預(yù)測的基因序列與細胞中的DNA序列不相同，C錯誤；

D、載體與運載的離子結(jié)合前后，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)變化的情況也可以用AI進行分析，D正確。

故選D。

6.2024年諾貝爾化學(xué)獎頒發(fā)給蛋白質(zhì)設(shè)計和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的相關(guān)研究。人工智能（AI）可依據(jù)肽鏈中氨

基酸的某些參數(shù)預(yù)測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，這些參數(shù)不包括（）

A.肽鏈中肽鍵的結(jié)構(gòu)B.氨基酸所帶的電荷類型

C.肽鏈中氨基酸的序列D.氨基酸中R基團的結(jié)構(gòu)

【答案】A

H

I

【分析】1、構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，其結(jié)構(gòu)通式是HzN—C—COOH,即每種氨基酸分子至少都

R

含有一個氨基和一個竣基，且都有一個氨基和一個竣基連接在同一個碳原子上，這個碳原子還連接一個氫

和一個R基，氨基酸的不同在于R基的不同；

2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性與氨基酸的數(shù)目、種類、排列順序，肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)有

關(guān)。

【詳解】A、所有構(gòu)成蛋白質(zhì)的肽鏈中肽鍵的結(jié)構(gòu)均是相同的，不會對蛋白質(zhì)的特性造成影響，與題意相符，

A正確;

B、氨基酸所帶的電荷會影響蛋白質(zhì)的性質(zhì)，與題意不符，B錯誤；

C、肽鏈中氨基酸的種類、數(shù)目和序列會影響肽鏈的空間結(jié)構(gòu)進而影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，與題意不符，C錯誤。

D、氨基酸R基團的結(jié)構(gòu)決定了氨基酸的性質(zhì)，進而影響了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，與題意不符，D錯誤。

故選A。

7.利用AI（人工智能）破解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能之謎，建立蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上進行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)

計和優(yōu)化，會給未來蛋白質(zhì)工程的發(fā)展帶來翻天覆地的變化。關(guān)于該技術(shù)的實施下列說法錯誤的是（）

A.用AI預(yù)測新型蛋白質(zhì)的基因結(jié)構(gòu)應(yīng)依據(jù)中心法則原理

B.可以通過改造或合成基因來獲得AI設(shè)計的蛋白質(zhì)

C.根據(jù)設(shè)計的某種蛋白質(zhì)的氨基酸序列推理的基因序列中包含啟動子和終止子

D.用蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測的RNA編碼序列有多種可能，原因是密碼子具有簡并性

【答案】C

【分析】1、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因

合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需求，蛋白質(zhì)工程能對

現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)；而基因工程原則上能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)。

2、蛋白質(zhì)工程的基本思路：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)好設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)好推測應(yīng)有的氨基酸序列好

找到并改變相對應(yīng)的脫氧核甘酸序列或合成新的基因玲獲得所需要的蛋白質(zhì)。

【詳解】A、用AI預(yù)測新型蛋白質(zhì)的基因結(jié)構(gòu)依據(jù)的原理是中心法則，從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)反推出氨基酸序列，再

反推出相應(yīng)基因序列，A正確；

B、對蛋白質(zhì)的改造是通過改造或合成基因來完成的，B正確；

C、啟動子和終止子為非編碼區(qū)，故由氨基酸序列推理的基因序列中不包含啟動子和終止子，C錯誤；

D、因為一種氨基酸可能對應(yīng)多種密碼子（簡并性），故用蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測的RNA編碼序列有多種

可能，D正確。

故選Co

8.基于Al（人工智能）的蛋白質(zhì)設(shè)計方法可通過現(xiàn)有蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫及機器深度"學(xué)習算法"來預(yù)測新型蛋白

質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。下列敘述錯誤的是（）

A.AI預(yù)測新型蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能依據(jù)的原理是中心法則

B.AI可幫助人們深入了解蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系

C.獲得AI設(shè)計的蛋白質(zhì)，可通過改造或合成基因來實現(xiàn)

D.AI可幫助人們高效地設(shè)計出自然界沒有的蛋白質(zhì)

【答案】A

【分析】1、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因

合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需求，蛋白質(zhì)工程能對

現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)；而基因工程原則上能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)。

2、蛋白質(zhì)工程的基本思路：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)好設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)好推測應(yīng)有的氨基酸序列玲

找到并改變相對應(yīng)的脫氧核甘酸序列或合成新的基因玲獲得所需要的蛋白質(zhì)。

【詳解】A、AI預(yù)測新型蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能依據(jù)的原理是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其功能，A錯誤；

B、基于AI（人工智能）的蛋白質(zhì)設(shè)計方法可通過現(xiàn)有蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫及機器深度"學(xué)習算法”來預(yù)測新型蛋白

質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，故獲得AI設(shè)計的蛋白質(zhì)，可通過改造或合成基因來實現(xiàn)，B正確；

CD、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，

對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需求，蛋白質(zhì)工程能對現(xiàn)有的

蛋白質(zhì)進行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)；而基因工程原則上能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)，獲得AI設(shè)計的蛋

白質(zhì)，可通過改造或合成基因來實現(xiàn)，AI可幫助人們高效地設(shè)計出自然界沒有的蛋白質(zhì)，CD正確。

故選Ao

9.2024年諾貝爾化學(xué)獎由三位科學(xué)家共享，他們用AI破譯了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)"密碼"，能夠預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

并設(shè)計全新蛋白質(zhì)。下列關(guān)于蛋白質(zhì)的敘述，錯誤的是（）

A.必需氨基酸可以在人體細胞中合成

B.組成不同蛋白質(zhì)的氨基酸種類可能相同

C.許多蛋白質(zhì)分子都含有兩條或多條肽鏈

D.蛋白質(zhì)都有與它所承擔功能相適應(yīng)的獨特空間結(jié)構(gòu)

【答案】A

【分析】蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性與氨基酸的數(shù)目、種類、排列順序，肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間

結(jié)構(gòu)有關(guān)。

【詳解】A、必需氨基酸不能人體細胞中合成，只能從外界攝取，A錯誤；

B、組成不同蛋白質(zhì)的氨基酸在種類、排列序列上存在差異，B正確；

C、多肽經(jīng)過盤曲折疊才能形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，許多蛋白質(zhì)分子都含有兩條或多條肽鏈，C正

確；

D、結(jié)構(gòu)決定功能，蛋白質(zhì)都有與它所承擔功能相適應(yīng)的獨特空間結(jié)構(gòu)，D正確；

故選A。

10.2023年世界人工智能大會上，首個基于AI的蛋白質(zhì)生成模型正式亮相，它能通過AI學(xué)習蛋白質(zhì)序列

和功能間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)預(yù)期功能直接設(shè)計出新蛋白質(zhì)，為蛋白質(zhì)工程發(fā)展提供了新方向。下列敘述正

確的是（）

A.蛋白質(zhì)工程操作流程與遺傳信息的流動方向相同

B.蛋白質(zhì)工程需改變蛋白質(zhì)分子中全部氨基酸序列

C.蛋白質(zhì)工程和基因工程都需要構(gòu)建基因表達載體

D.AI高效設(shè)計蛋白質(zhì)須以堿基互補配對原則為基礎(chǔ)

【答案】C

【分析】1、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因

合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需求，蛋白質(zhì)工程能對

現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)；而基因工程原則上能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)。2、蛋白質(zhì)

工程的基本思路：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)-設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)玲推測應(yīng)有的氨基酸序列玲找到并改變

相對應(yīng)的脫氧核甘酸序列或合成新的基因玲獲得所需要的蛋白質(zhì)。

【詳解】A、蛋白質(zhì)工程操作流程與遺傳信息的流動方向相反，A錯誤；

B、蛋白質(zhì)工程不一定要改變蛋白質(zhì)分子中全部氨基酸的序列，可以是個別氨基酸的改變，B錯誤；

C、蛋白質(zhì)工程是通過對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行表達，同基因工程一樣，都需要構(gòu)建基因

表達載體，C正確；

D、AI高效設(shè)計蛋白質(zhì)以結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系為基礎(chǔ)，根據(jù)預(yù)期功能直接設(shè)計出新蛋白質(zhì)，D錯誤。

故選C。

二、非選擇題

11.閱讀學(xué)習以下資料，回答相關(guān)問題：

蛋白質(zhì)研究中的諾貝爾化學(xué)獎

蛋白質(zhì)是氨基酸的多聚物。第一個被發(fā)現(xiàn)的氨基酸是天冬酰胺，發(fā)現(xiàn)于1806年。蘇氨酸是1935年被發(fā)現(xiàn)

的第20種氨基酸，硒代半胱氨酸是人類發(fā)現(xiàn)的第21種氨基酸。

1907年赫爾曼?埃米爾?費歇爾合成了含18個氨基酸的多肽,該多態(tài)具有和天然蛋白質(zhì)相似的化學(xué)性質(zhì)01953

年，英國生物化學(xué)家弗雷德里克?桑格利用獨創(chuàng)的試劑和方法，測定出了胰島素兩條肽鏈的氨基酸序列，證

明了蛋白質(zhì)有明確的結(jié)構(gòu)，為之后人工合成蛋白質(zhì)奠定了基礎(chǔ)，桑格因此獲得了1958年的諾貝爾化學(xué)獎。

1962年美國科學(xué)家約翰?肯德魯與馬克斯?佩魯茨因為在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)研究方面的貢獻而獲得了諾貝爾化

學(xué)獎?？系卖敽捅R佩茨利用X射線衍射技術(shù)，分別發(fā)現(xiàn)了肌肉組織中肌紅蛋白和血紅蛋白的結(jié)構(gòu)，這項成

就使人們深入理解了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。

1972年美國生物化學(xué)家克里斯琴?伯默爾?安芬森、斯坦福?摩爾、威廉?霍華德?斯坦因為研究核糖核酸酶共同

榮獲諾貝爾化學(xué)獎。他們揭示了核糖核酸酶的氨基酸序列與生物活性構(gòu)象之間的關(guān)聯(lián)。安芬森指出：對一

些蛋白質(zhì)來說，只要環(huán)境不變，它的天然結(jié)構(gòu)就只由氨酸序列決定，換句話說，給定一個氨基酸序列，理

論上就可以預(yù)測出蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。理解并預(yù)測蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，始終是科學(xué)家的夢想，但是這個問

題難度特別大，因為即使是長度適中的序列，例如100個氨基酸的序列，它們形成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)量可能

是天文數(shù)字級的。

隨著用實驗手段確定結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的數(shù)量不斷增加，基于氨基酸序列預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的能力得到了顯著提

升。國際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（PDB）收錄了基于X射線衍射、核磁共振、冷凍電鏡技術(shù)等實驗手段確定的近

20萬種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。將未知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)氨基酸序列與那些結(jié)構(gòu)已經(jīng)被證實的蛋白質(zhì)氨基酸序列進行比

較，并將這些信息與計算機算法結(jié)合起來，可以根據(jù)相似性做出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)預(yù)測?？茖W(xué)家于20世紀70

年代開始創(chuàng)建計算機模型來預(yù)測給定蛋白質(zhì)序列的折疊方式。1994年，美國科學(xué)家約翰?莫爾特倡議在全球

范圍內(nèi)進行蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測比賽（CASP）。比賽每兩年舉行一次，方式如下：大賽組織者向建模者提供數(shù)十

種蛋白質(zhì)的氨基酸序列，將建模者通過計算而預(yù)測到的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與通過冷凍電鏡等實驗技術(shù)確定的結(jié)構(gòu)

進行比較，得分90分以上的預(yù)測被認為與實驗結(jié)果相當。早期的預(yù)測令人沮喪，到2016年，建模師的CASP

得分通常保持在70多分的水平，準確率勉強達到40%。

2018年，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)預(yù)測迎來了“人工智能"時刻。英國GoogleDeepMind的德米斯?哈薩比斯和約翰?江珀

開發(fā)了經(jīng)歷過蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫學(xué)習訓(xùn)練的AI模型-AlphaFold。AlphaFold在2018年的CASP首秀中收獲了接近

80分的佳績。2020年，新版AlphaFold2獲得92.4分的驚人成績，機器預(yù)測的準確度與實驗方法相當。目

前，AlphaFold2已經(jīng)能夠以超過90%的正確率依據(jù)氨基酸序列預(yù)測人類所知的2億種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。AlphaFold

極大減少了人工確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的時間，并展示了人工智能對于科學(xué)發(fā)現(xiàn)的影響。此外，這項研究將有助

于人們更好地了解疾病，加速新靶向藥物的開發(fā)等，具有廣泛的研究前景。德米斯?哈薩比斯和約翰?江珀因

此成就榮獲了2024年諾貝爾化學(xué)獎。雖然目前AI預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的準確率很高，但也不是完全精確。對于

蛋白質(zhì)來說，序列上百分之幾的差異可能就是完全不同的功能。

2003年，美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的大衛(wèi)?貝克團隊制造出了一種自然界中沒有的全新的蛋白質(zhì)。他們的工作

流程是：先設(shè)計出自然界中從未存在過的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖，接下來利用編制出的計算機程序，嘗試找到構(gòu)

造出這一結(jié)構(gòu)背后的氨基酸序列，再根據(jù)這個序列制造出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，并利用X射線衍射等實驗技術(shù)解

析出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)實驗解析出的結(jié)構(gòu)和預(yù)先繪制的預(yù)測結(jié)構(gòu)幾乎一致。大衛(wèi)?貝克團隊的研究是

"從頭設(shè)計"蛋白質(zhì)的重大突破，打開了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的新世界，為造福人類提供了無限可能。2024年諾貝爾

化學(xué)獎的另一半授予了大衛(wèi)?貝克，以表彰他在蛋白質(zhì)設(shè)計領(lǐng)域的突出貢獻。

⑴蛋白質(zhì)是氨基酸的多聚物，如果根據(jù)人體中組成蛋白質(zhì)的21種氨基酸來計算，一個由100個氨基酸構(gòu)成

的一條肽鏈可能的種類為=

⑵1962年科學(xué)家解析了人類血紅蛋白的三維結(jié)構(gòu)，該分子由4條肽鏈組成，其中2條a鏈各含141個氨基

酸，2條B鏈各含146個氨基酸。這些氨基酸分子縮合成肽鏈時，共形成肽鍵的數(shù)目是，血紅蛋白

至少含有竣基的數(shù)目是