3.4 蛋白质工程的原理和应用（分层作业）

3.4 蛋白质工程的原理和应用 【三层刷题，基础+提升+真题，步步高升】 班级：___________ 姓名：___________ 用时：___________（建议用时：60min） 1、 单选题 1．T4溶菌酶（Ao）在温度较高时易失去活性。研究人员通过蛋白质工程将T4溶菌酶第3位上的异亮氨酸改成半胱氨酸，该处半胱氨酸可与第97位半胱氨酸之间形成一个二硫键，获得热稳定性高的T4溶菌酶（A1）。下列说法正确的是（　　） A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 B．蛋白质工程与中心法则的流程方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质 C．检测A1活性时可先将A1与底物混合，再置于高温环境中 D．A0和A1空间结构的差异是二者热稳定性不同的直接原因 【答案】D 【分析】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）。 【详解】A、蛋白质工程需要在分子水平上对基因进行操作，A错误； B、蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白质工程特有的途径，故蛋白质工程与中心法则的流程方向相反，B错误； C、检测A1活性时应先将A1与底物分别置于高温环境，保温一段时间再混合，C错误； D、分析题意可知，和AO相比，A1不仅仅是氨基酸的序列不同，同时还增加了一个二硫键，导致空间结构也有差异，是二者热稳定性不同的直接原因，D正确。 故选D。 2．如图表示蛋白质工程的操作过程，下列说法不正确的是（　　） 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．可以通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造 C．a、b过程分别是转录、翻译 D．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因 【答案】B 【分析】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。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）。 【详解】A、蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，则需要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，A正确； B、蛋白质工程通过改造基因来完成对蛋白质的改造，B错误； C、a是以DNA为模板合成mRNA的过程，表示转录，b过程是以mRNA为模板合成多肽链的过程，表示翻译，C正确； D、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，可能构建出一种全新的基因，D正确。 故选B。 3．利用蛋白质工程改造源于溶珊瑚弧菌的几丁质酶：保留该酶N端，在C端增加陆生真菌几丁质结合保守域，从而增加酶与底物的结合能力。改造后的酶活性显著高于市售几丁质酶。相关叙述错误的是（    ） A．几丁质是海洋中含量丰富的多糖之一 B．溶珊瑚弧菌通过分泌几丁质酶获取氮源 C．直接操作对象是溶珊瑚弧菌的几丁质酶基因 D．表达改造后的几丁质酶需要借助于受体细胞 【答案】B 【分析】蛋白质工程是指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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。         【详解】A、 几丁质也是一种多糖，又称为壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中，几丁质是仅次于纤维素的第二大可再生资源，也是海洋中含量丰富的多糖之一，A正确； B、酶的作用是催化，溶珊瑚弧菌通过分泌几丁质酶，几丁质酶催化几丁质的水解，从而获取氮源，B错误； C、蛋白质工程操作的对象为基因，结合题干可知直接操作对象是溶珊瑚弧菌的几丁质酶基因，C正确； D、改造的为几丁质酶基因，改造后的基因需要表达，需要导入相应的受体细胞中，经转录翻译后合成相应蛋白质，D正确。 故选B。 4．蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时代。如通过蛋白质工程，将干扰素结构上的两个半胱氨酸改为丝氨酸，就可以使其保存半年，而活性不受影响。下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是（　　） A．蛋白质工程的操作流程与中心法则的方向相同 B．蛋白质工程需要改造或合成蛋白质的编码基因 C．对干扰素的改造无需考虑其空间结构 D．蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列 【答案】B 【分析】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）。 【详解】A、蛋白质工程的操作流程与中心法则的方向相反，A错误； B、蛋白质工程是对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，最终通过基因改造或合成新基因来完成，B正确； C、对干扰素进行改造需要从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，C错误； D、蛋白质工程不需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列，如通过蛋白质工程，将干扰素结构上的两个半胱氨酸改为丝氨酸，就可以使其保存半年，而活性不受影响，D错误。 故选B。 5．基因工程和蛋白质工程技术有很大的应用价值，可用于医药及其他工农业生产中。下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是（    ） A．蛋白质工程操作对象是蛋白质，不需要以酶和载体为工具 B．目的基因的检测与鉴定是培育转基因生物的核心环节 C．基因工程操作中所用质粒都是来自于细菌细胞中天然的质粒 D．PCR扩增相关目的基因时，子链的合成方向是5'端到3'端 【答案】D 【分析】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。2、目前，蛋白质工程成功的例子不多，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，要设计出更加符合人们需要的蛋白质还需要艰辛的探索。 【详解】A、蛋白质工程操作对象是基因，需要以酶和载体为工具，A错误； B、基因表达载体的构建是培育转基因生物过程中的核心环节，B错误； C、基因工程操作中所用质粒是改造后的质粒，C错误； D、扩增目的基因时，合成DNA的方向是从子链的5'端到3'端，D正确。 故选D。 6．蛋白质工程又称第二代基因工程，人工智能(AI)算法在蛋白质工程领域的应用已经被开发，下图为蛋白质工程的流程，下列有关叙述错误的是（　　）    A．蛋白质工程就是根据人们需要，直接对蛋白质进行加工改造 B．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．①②过程为转录和翻译 D．AI算法在蛋白质工程领域应用的设想中，实现难度最大的是过程④ 【答案】A 【分析】1、蛋白质工程是指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，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。2、蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）。3、根据中心法则分析题图：图中①表示转录过程，②表示翻译过程。 【详解】A、蛋白质工程并不是直接对蛋白质进行加工修饰的，是通过基因修饰或基因合成等方法，对现有蛋白质进行改造，A错误； B、蛋白质工程最终是引起蛋白质的改变，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，B正确； C、由图可知，①为DNA→mRNA的过程，为转录，②为mRNA→蛋白质的过程，为翻译，C正确； D、蛋白质工程是从预期蛋白质功能开始的，即④，也是难度最大的过程，D正确。 故选A。 7．下列关于蛋白质工程的说法，正确的是（　　） A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 B．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现 C．蛋白质工程与基因工程密不可分，被称为第二代基因工程 D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程完全相同 【答案】C 【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子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，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求。蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质；而基因工程原则上能生产自然界原有的蛋白质。 【详解】AB、蛋白质工程是在分子水平上对基因直接进行操作，AB错误； C、蛋白质工程与基因工程密不可分，被称为第二代基因工程，C正确； D、蛋白质工程的流程为：预期蛋白质供能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，这和天然蛋白质合成的过程是不相同的，D错误。 故选C。 【点睛】 8．人们发现，蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细，但强度却更大，于是有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对蚕丝蛋白基因的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝一样坚韧的丝，此过程的名称和依据的原理分别是（　　） A．基因突变：DNA→RNA→蛋白质 B．基因工程：RNA→RNA→蛋白质 C．基因工程：DNA→RNA→蛋白质 D．蛋白质工程：蛋白质→DNA→RNA→蛋白质 【答案】D 【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。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→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）；（2）最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。 【详解】根据题干信息“通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对蚕丝蛋白基因的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝”可知，通过改造基因来实现对蛋白质（蛛丝蛋白）的改造，属于蛋白质工程；该工程依据的原理是蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质，D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【点睛】 9．蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构推测出相应的基因结构，用以指导对蚕丝蛋白的修改，让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关说法正确的是（    ） A．蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程不遵循“中心法则” B．上述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延伸 C．可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成 D．利用基因工程技术不能改变基因上特定位点的核苷酸序列 【答案】B 【分析】蛋白质工程的基本思路是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。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。由于基因决定蛋白质，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或合成基因来完成。 【详解】A、蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程包括转录、翻译两个过程，遵循“中心法则”，A错误； B、基因决定蛋白质，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或合成基因来完成，故上述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延伸，B正确； C、核酸分子杂交技术不能检测蛋白质，可用抗原抗体杂交技术检测蛋白质，C错误； D、利用基因工程技术可以改变基因上特定位点的核苷酸序列，进而实现对蛋白质的改造，D错误。 故选B。 10．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。下图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误的是（    ） 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．用大肠杆菌生产新的胰岛素不具有生物学活性 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 【分析】蛋白质工程：是指以蛋白质分子的结构规律及与其生理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。 【详解】A、构建新胰岛素模型主要从新胰岛素预期的功能出发，A正确； B、新的胰岛素生产过程中，涉及转录、翻译等过程，涉及中心法则，B错误； C、大肠杆菌属于原核生物，不具有内质网和高尔基体，其不能对蛋白质进行相应的加工，产生新的胰岛素不具有生物学活性，C正确； D、结构决定功能，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正确。 故选B。 二、非选择题 11．干扰素（IFN）是一类蛋白质，它作用于靶细胞产生抗病毒作用，还具有抑制癌细胞生长和调节免疫功能等作用。用基因工程来研究和生产干扰素成为科学家努力的目标，下图为基因工程技术获取干扰素的三条途径。请回答下列问题： (1)将IFN基因导入大肠杆菌一般先用 处理大肠杆菌；培养大肠杆菌时培养基的pH需要调至 性，调节pH需要在培养基灭菌 （填“前”或“后”）进行。 (2)将IFN基因导入水稻细胞中常用的方法为 ﹔图中①用到的技术为 。 (3)利用转基因牛生产干扰素时，需要将IFN基因与 等调控组件重组在一起；若要得到更多的乳腺生物反应器可以对图中②获得的 阶段的早期胚胎进分割。 (4)干扰素在体外保存相当困难，为了生产出耐储存的干扰素，科学家可通过 工程获得这种新药，具体流程是 。 【答案】(1) Ca2+ 中性或弱碱性 前 (2) 农杆菌转化法 植物组织培养 (3) 乳腺中特异表达的基因的启动子 桑葚胚或囊胚 (4) 蛋白质 根据已知的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→改造IFN基因或合成新IFN基因→构建新IFN基因表达载体→导入受体细胞→生产耐储存干扰素 【分析】蛋白质工程是指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，通过改造或合成基因来改造现有蛋白质，或者制造一种新的蛋白质，以满足人类生产生活的需求，它是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。 【详解】（1）将目的基因导入大肠杆菌等微生物之前需要先用钙离子处理，使其处于感受态；培养大肠杆菌等细菌时培养基的pH需要调至中性或弱碱性；为避免杂菌污染，调节pH需要在培养基灭菌前进行。 （2）将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法；图中①将水稻细胞培育为水稻植株用到的技术为植物组织培养技术。 （3）启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，用于驱动基因的转录，在利用转基因牛生产干扰素时，需要将IFN基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控组件重组在一起；胚胎分割时的分割对象是桑葚胚（桑椹胚）或囊胚。 （4）蛋白质工程可以制造一种新的蛋白质，以满足人类生产生活的需求，为了生产出耐储存的干扰素，科学家可通过蛋白质工程获得这种新药，具体流程是：根据已知的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→改造IFN基因或合成新IFN基因→构建新IFN基因表达载体→导入受体细胞→生产耐储存干扰素。 故选C。 一、单选题 1．蛋白质工程为改造蛋白质的结构和功能提供了新的途径。有关蛋白质工程的叙述，错误的是（    ） A．蛋白质工程实施的前提是获取基因与目标蛋白质的结构数据 B．蛋白质工程的实施需要限制酶、DNA连接酶及载体等工具 C．蛋白质工程通过改变氨基酸的空间结构而制造出新的蛋白质 D．蛋白质工程的崛起将推动食品、医疗工业等领域的迅速发展 【答案】C 【分析】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。由于基因决定蛋白质，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或合成基因来完成。 【详解】A、蛋白质工程指的是通过改变相关基因进而改变蛋白质，因此蛋白质工程实施的前提是获取基因与目标蛋白质的结构数据，A正确； B、蛋白质工程的实施需要获取目的基因，改造目的基因，并表达目的基因，因此需要限制酶、DNA连接酶及载体等工具，B正确； C、蛋白质工程通过改变氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质的空间结构而制造出新的蛋白质，C错误； D、蛋白质工程可以改造蛋白质的结构和功能，因此蛋白质工程的崛起将推动食品、医疗工业等领域的迅速发展，D正确。 故选C。 2．酶联免疫吸附测定是一种灵敏的免疫检测技术，过程如图。下列说法错误的是（    ） A．该技术可以用来检测特定抗原的浓度 B．两种抗体与特定抗原的同一区域结合 C．第二种抗体可以用蛋白质工程来制备 D．加入底物前需要漂洗掉未结合的抗体 【答案】B 【分析】据图分析，抗体和抗原特异性结合，再与酶标抗体结合，催化特定底物形成检测产物。 【详解】A、由图可知，加入酶标抗体的目的是酶催化检测底物反应，通过测定单位时间有色产物生成量来推测待测检测特定抗原的浓度，A正确； B、由图可知，两种抗体与特定抗原的不同区域结合，B错误； C、第二种抗体可以用蛋白质工程来制备，C正确； D、由图可知，第二种抗体具有蛋白酶可催化无色底物转变为有色底物，因此加入底物前需要漂洗掉未结合的抗体，D正确。 故选B。 3．生物技术与工程学相结合， 可研究、设计和加工生产各种生物工程产品。下列有关叙述正确的有（　　） ①用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术 ②由iPS 细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用 ③胚胎分割作为胚胎工程的最后技术环节，推动了胚胎工程其他技术的研究和应用 ④PCR 反应过程可以在PCR 扩增仪中自动完成，而后常用琼脂糖凝胶电泳来鉴定 PCR 的产物 ⑤利用基因工程技术的生物反应器，可以让哺乳动物批量生产相应的药物 ⑥蛋白质工程仅以蛋白质结构为基础直接改造或制造新的蛋白质 A．①②③④ B．②④⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①②④⑤ 【答案】D 【分析】PCR技术是对体内DNA复制过程的模仿，也需要模板、原料、酶和引物等。待扩 增的DNA分子是模板，原料是4种脱氧核苷三磷酸，即dNTP，N代表A、T、G、C四 种碱基。PCR过程 包括多次循环，每个循环分为3个步骤。①变性：模板DNA 双链在高温下 （90 ℃） 氢键断裂，解旋成2条 DNA 单链，这个过程称为变性。 ②退火：温度降低（50 ℃）后，2个引物分别与各自互补的DNA单链结合，称为 退火。③延伸：分别以两条DNA单链为模板，4种脱氧核苷三磷酸为原料，耐高温的 DNA 聚合酶在适宜的温度（约72 ℃）下，以引物与模板形成的小段DNA双链区为 起点，催化合成一条新的DNA互补链。 【详解】①用花药需要经过脱分化，再经过再分化，培养得到单倍体植株，所用技术为植物组织培养技术，①正确； ②iPS细胞为多功能干细胞，能分裂分化产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用，②正确； ③胚胎移植是胚胎工程的最后技术环节，推动了胚胎工程其他技术的研究和应用，③错误； ④PCR反应过程可以在PCR扩增仪中自动完成，PCR的产物的分子量大小等不同，因此常用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物，④正确； ⑤利用基因工程技术的制造的生物反应器，可以利用哺乳动物源源不断地批量生产相应的药物，例如乳腺生物反应器，可通过乳腺细胞批量合成分泌相应药物，再从乳汁中获取，⑤正确； ⑥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，⑥错误。 综上所述，①②④⑤正确，③⑥错误。 故选D。 4．T4溶菌酶耐热性差，将该酶的第3位氨基酸进行如图所示改造，可大大提高其耐热性。下列叙述错误的是（    ） A．T4溶菌酶耐热性改造设计思路与天然蛋白质的合成方向相反 B．根据设计的T4溶菌酶的氨基酸序列可推测出多种脱氧核苷酸序列 C．利用基因定点诱变技术对相关基因进行改造，至少需替换两个碱基对 D．T4溶菌酶耐热性提高的直接原因是其氨基酸的种类和数量发生改变 【答案】D 【分析】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。 【详解】A、天然蛋白质的合成方向是DNA→mRNA→蛋白质，而T4溶菌酶耐热性改造设计思路是根据需要改变的蛋白质氨基酸序列确定mRNA上的碱基序列，再得出对应基因的碱基序列，说明T4溶菌酶耐热性改造设计思路与天然蛋白质的合成方向相反，A正确； B、据图所示，半胱氨酸有两种密码子，不同的密码子对应不同的脱氧核苷酸序列，因此根据设计的T4溶菌酶的氨基酸序列可推测出多种脱氧核苷酸序列，B正确； C、根据异亮氨酸和半胱氨酸对应的密码子序列可知，两种氨基酸的密码子至少有两个碱基不同，那么利用基因定点诱变技术对相关基因进行改造，至少需替换两个碱基对，C正确； D、T4溶菌酶耐热性改造没有改变氨基酸的数量，仅是异亮氨酸替换为半胱氨酸，D错误。 故选D。 5．脱氨酶可催化核酸中碱基脱氨基，将C变为U，经复制使原碱基对C-G变为A-T。我国科学家利用人工智能辅助蛋白质结构预测，鉴定得到58种脱氨酶，并对其进行改造，获得有更高活性的新型脱氨酶。相关叙述错误的是（    ） A．可根据预期蛋白质结构设计新型脱氨酶基因序列 B．该研究可获得自然界中不存在的脱氨酶 C．获得新型脱氨酶的过程不遵循中心法则 D．新型脱氨酶可能成为基因编辑的新工具 【答案】C 【分析】1、蛋白质工程的基本原理是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达，对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子‌。蛋白质工程以蛋白质结构功能关系的知识为基础，通过周密的分子设计，把蛋白质改造为合乎人类需要的新的突变蛋白质； 2、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。 【详解】A、蛋白质工程可以根据预期的蛋白质结构设计新型脱氨酶基因序列，A正确； B、通过对鉴定得到的58种脱氨酶进行改造，可以获得自然界中不存在的脱氨酶，B正确； C、获得新型脱氨酶的过程仍然遵循中心法则，中心法则是遗传信息传递的基本规律，在这个过程中涉及到基因的表达等过程，C错误； D、新型脱氨酶可催化核酸中碱基的改变，所以可能成为基因编辑的新工具，D正确。 故选C。 6．赖氨酸是人类的必需氨基酸，玉米中的赖氨酸含量很低，且在加工过程中易被破坏而缺乏。为提高玉米中赖氨酸的含量，若将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变为异亮氨酸，可以使玉米种子中游离赖氨酸含量提高2倍。下列说法错误的是（　　） A．蛋白质工程实质是通过改变基因的碱基排列顺序而改变蛋白质的结构 B．蛋白质工程是分子水平的操作，其过程无需构建基因表达载体 C．蛋白质工程理论上既能改造现有蛋白质，也能制造新的蛋白质 D．对基因的改造会经常用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换、增添等 【答案】B 【分析】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；蛋白质工程的实质：定向改造或生产人类所需蛋白质，生产自然界没有的蛋白质； 2、蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构。蛋白质工程的基本途径是：根据预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，推测出相对应的脱氧核苷酸序列或合成新的基因，再经表达过程产生预期蛋白质。 【详解】A、蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，是通过改变基因的碱基排列顺序而改变蛋白质的结构，A正确； B、基因表达载体的构建是基因工程的核心，基因工程是蛋白质工程的基础，故蛋白质工程都需要构建基因表达载体，B错误； C、蛋白质工程是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，C正确； D、对蛋白质的改造是指通过基因工程中的定点诱变技术来进行碱基的替换、增添等，有目的改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能，D正确。 故选B。 7．干扰素是动物体内合成的一种糖蛋白，体外很难保存。如将干扰素分子的一个半胱氨酸改造成丝氨酸，体外-70℃下可以保存半年。下图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，有关叙述错误的是（    ）    A．干扰素是具有干扰病毒复制的作用的糖蛋白，被广泛应用于治疗病毒感染性疾病 B．蛋白质工程是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类的需求 C．将新的干扰素基因插入启动子和终止子之间是其成功表达的条件之一 D．新的干扰素基因在大肠杆菌体内正常表达即可得到预期的新的干扰素 【答案】D 【分析】蛋白质工程是将控制蛋白质的基因进行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。蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（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。 【详解】A、干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病，A正确； B、蛋白质工程是指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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求，B正确； C、启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，从而驱动转录，而终止子提供转录终止的信号，因此将新的干扰素基因插入启动子和终止子之间是其成功表达的条件之一，C正确； D、动物体内有高尔基体和内质网对蛋白质进行加工，但是大肠杆菌属于原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工，能产生没有活性的干扰素，D错误， 故选D。 二、非选择题 8．目前用于治疗人类疾病的单克隆抗体大多数是鼠源单抗，人体对鼠源单抗有一定的排斥反应。科研人员根据抗体的结构特点对鼠源单抗进行改造，思路如图甲。获得相关基因后，利用PCR技术进行融合得到目的基因，将其与乳腺细胞表达载体PBCI构建形成重组DNA分子。目的基因、表达载体PBCI的结构如图乙所示。请回答下列问题： (1)图甲所示的改造思路属于 工程的范畴，鼠源单抗的 （填“可变区”或“恒定区”）易被免疫细胞识别引发排斥反应。 (2)构建重组DNA分子时，应选择限制酶 切割目的基因与PBCI载体，以便后续通过 （填“红色”、“蓝色”或“紫色”）荧光检测筛选。 (3)通常将重组DNA分子导入小鼠的 （填细胞名称），在培养液中加入 以筛选目标细胞，再经过 工程获得大量转基因小鼠。 (4)通过抗原—抗体杂交技术检测转基因小鼠乳汁中的改造抗体水平，发现其含量较低，原因可能是 、抗体的组装及分泌过程受阻等。 【答案】(1) 蛋白质 恒定区 (2) ScaI和XbaI 红色 (3) 受精卵 四环素 胚胎 (4)山羊乳腺特异性表达启动子在小鼠中作用效果不理想 【分析】基因工程技术的基本步骤： 1、目的基因的获取：方法有利用PCR技术扩增和人工合成等。 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和花粉管通道法等；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： （1） 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。（2） 个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 【详解】（1）改造抗体，产生了自然界中原来没有的蛋白质，属于蛋白质工程的内容；由于是用人源的恒定区取代了鼠源的恒定区，推测出鼠源单抗的恒定区更易引发免疫排斥。 （2）由于目的基因两端均存在MboI的识别位点，为了保证目的基因能够按照正确的方向转录，只能选用ScaI和XbaI这两个酶切位点；目的基因的插入破坏了蓝色荧光蛋白基因，后续只能根据红色荧光蛋白来筛选。 （3）转基因动物通常是将重组DNA分子导入动物细胞的受精卵中；由于红色荧光蛋白所用的P2启动子为四环素诱导型启动子，需要在培养基中加入四环素才能诱导标记基因的表达；将受精卵培育成个体，属于胚胎工程。 （4）通常采用抗原-抗体杂交技术来检测改造抗体的表达水平；由于目的基因采用的启动子为山羊乳腺中特异性表达基因的启动子，在小鼠细胞中，其启动能力变弱，导致目的基因的表达变少。 1、 选择题 1．（2024·天津·高考真题）胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物生产等历程。有关叙述错误的是（    ） A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞 B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料 C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子 D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物 【答案】C 【分析】胰岛素是由胰脏内的胰岛B细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成。外源性胰岛素主要用来治疗糖尿病。 【详解】A、胰岛素在动物体内由胰岛B细胞合成后，经过胞吐作用释放出细胞，A正确； B、胰岛素属于蛋白质激素，所以化学合成胰岛素的原料是氨基酸，B正确； C、用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素不需要使用相同的启动子，因为两者属于不同的表达系统，大肠杆菌是原核生物表达系统，而乳腺生物反应器属于真核生物表达系统，启动子要求不同，C错误； D、利用蛋白质工程技术可以对胰岛素进行改造，生成具有不同作用特性的胰岛素类似物，包括速效胰岛素，D正确。 故选C。 2．（2022·重庆·高考真题）将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨酸，B链末端增加2个精氨酸，可制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是（    ） A．进入人体后需经高尔基体加工 B．比人胰岛素多了2个肽键 C．与人胰岛素有相同的靶细胞 D．可通过基因工程方法生产 【答案】A 【分析】基因工程只能生产已有的蛋白质，人工长胰岛素A链有氨基酸的替换，B链增加了两个氨基酸，需要通过蛋白质工程生产。 【详解】A、胰岛素作用于细胞表面的受体，不需要经高尔基体的加工，A错误； B、人工长效胰岛素比人胰岛素的B链上多了两个精氨酸，氨基酸与氨基酸之间通过肽键连接，故多2个肽键，B正确； C、人工胰岛素和人胰岛素作用相同，都是降血糖的作用，故靶细胞相同，C正确； D、人工长效胰岛素是对天然蛋白质的改造，需要通过基因工程生产，D正确。 故选A。 3．（2021·辽宁·高考真题）腈水合酶（N0）广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶（N1）。下列有关叙述错误的是（　　） A．N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一 B．加入连接肽需要通过改造基因实现 C．获得N1的过程需要进行转录和翻译 D．检测N1的活性时先将N1与底物充分混合，再置于高温环境 【答案】D 【分析】1、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）。 2、蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。 3、蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）。 【详解】A、在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶（N1），则N1与N0氨基酸序列有所不同，这可能是影响其热稳定性的原因之一，A正确； B、蛋白质工程的作用对象是基因，即加入连接肽需要通过改造基因实现，B正确； C、N1为蛋白质，蛋白质的合成需要经过转录和翻译两个过程，C正确； D、酶具有高效性，检测N1的活性需先将其置于高温环境，再与底物充分混合，D错误。 故选D。 【点睛】 二、非选择题 4．（2021·广东·高考真题）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（如图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。 回答下列问题： （1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有 。（答出两种即可） （2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有 。（答出两种即可） （3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备 细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有 。 （4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是 。在分子水平上，可以通过改变 ，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。 【答案】 基因文库中获取、人工合成法 盐析法、酶解法或高温变性 感受态 抗原-抗体杂交技术 有的酶失活而使反应中断 基因的碱基序列 【分析】基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：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。 【详解】（1）分析题意，研究人员从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因采用了PCR技术，此外获得酶基因的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。 （2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，可根据DNA和蛋白质的溶解性、对酶、高温和洗涤剂的耐受性去除蛋白质，方法有盐析、酶解法或高温变性法等。 （3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备感受态细胞， 即利用钙离子处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，使其 易于接受外来的DNA分子。基因工程中，酶基因（目的基因）成功表达的产物酶蛋白的化学本质是蛋白质，常用抗原-抗体杂交技术进行检测。 （4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的作用条件较温和，若这些酶最适反应条件不同，则可能导致有的酶失活而使反应中断。在分子水平上，可以通过改变基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。 【点睛】本题考查基因工程、DNA的粗提取和鉴定的相关知识，意在考查考生把握知识间的联系、理论与实际相结合解决实际问题的能力，难度中等。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.4 蛋白质工程的原理和应用 【三层刷题，基础+提升+真题，步步高升】 班级：___________ 姓名：___________ 用时：___________（建议用时：60min） 一、单选题 1．T4溶菌酶（Ao）在温度较高时易失去活性。研究人员通过蛋白质工程将T4溶菌酶第3位上的异亮氨酸改成半胱氨酸，该处半胱氨酸可与第97位半胱氨酸之间形成一个二硫键，获得热稳定性高的T4溶菌酶（A1）。下列说法正确的是（　　） A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 B．蛋白质工程与中心法则的流程方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质 C．检测A1活性时可先将A1与底物混合，再置于高温环境中 D．A0和A1空间结构的差异是二者热稳定性不同的直接原因 2．如图表示蛋白质工程的操作过程，下列说法不正确的是（　　） 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．可以通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造 C．a、b过程分别是转录、翻译 D．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因 3．利用蛋白质工程改造源于溶珊瑚弧菌的几丁质酶：保留该酶N端，在C端增加陆生真菌几丁质结合保守域，从而增加酶与底物的结合能力。改造后的酶活性显著高于市售几丁质酶。相关叙述错误的是（    ） A．几丁质是海洋中含量丰富的多糖之一 B．溶珊瑚弧菌通过分泌几丁质酶获取氮源 C．直接操作对象是溶珊瑚弧菌的几丁质酶基因 D．表达改造后的几丁质酶需要借助于受体细胞 4．蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时代。如通过蛋白质工程，将干扰素结构上的两个半胱氨酸改为丝氨酸，就可以使其保存半年，而活性不受影响。下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是（　　） A．蛋白质工程的操作流程与中心法则的方向相同 B．蛋白质工程需要改造或合成蛋白质的编码基因 C．对干扰素的改造无需考虑其空间结构 D．蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列 5．基因工程和蛋白质工程技术有很大的应用价值，可用于医药及其他工农业生产中。下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是（    ） A．蛋白质工程操作对象是蛋白质，不需要以酶和载体为工具 B．目的基因的检测与鉴定是培育转基因生物的核心环节 C．基因工程操作中所用质粒都是来自于细菌细胞中天然的质粒 D．PCR扩增相关目的基因时，子链的合成方向是5'端到3'端 6．蛋白质工程又称第二代基因工程，人工智能(AI)算法在蛋白质工程领域的应用已经被开发，下图为蛋白质工程的流程，下列有关叙述错误的是（　　）    A．蛋白质工程就是根据人们需要，直接对蛋白质进行加工改造 B．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．①②过程为转录和翻译 D．AI算法在蛋白质工程领域应用的设想中，实现难度最大的是过程④ 7．下列关于蛋白质工程的说法，正确的是（　　） A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 B．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现 C．蛋白质工程与基因工程密不可分，被称为第二代基因工程 D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程完全相同 8．人们发现，蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细，但强度却更大，于是有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对蚕丝蛋白基因的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝一样坚韧的丝，此过程的名称和依据的原理分别是（　　） A．基因突变：DNA→RNA→蛋白质 B．基因工程：RNA→RNA→蛋白质 C．基因工程：DNA→RNA→蛋白质 D．蛋白质工程：蛋白质→DNA→RNA→蛋白质 9．蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构推测出相应的基因结构，用以指导对蚕丝蛋白的修改，让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关说法正确的是（    ） A．蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程不遵循“中心法则” B．上述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延伸 C．可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成 D．利用基因工程技术不能改变基因上特定位点的核苷酸序列 10．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。下图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误的是（    ） 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．用大肠杆菌生产新的胰岛素不具有生物学活性 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 二、非选择题 11．干扰素（IFN）是一类蛋白质，它作用于靶细胞产生抗病毒作用，还具有抑制癌细胞生长和调节免疫功能等作用。用基因工程来研究和生产干扰素成为科学家努力的目标，下图为基因工程技术获取干扰素的三条途径。请回答下列问题： (1)将IFN基因导入大肠杆菌一般先用 处理大肠杆菌；培养大肠杆菌时培养基的pH需要调至 性，调节pH需要在培养基灭菌 （填“前”或“后”）进行。 (2)将IFN基因导入水稻细胞中常用的方法为 ﹔图中①用到的技术为 。 (3)利用转基因牛生产干扰素时，需要将IFN基因与 等调控组件重组在一起；若要得到更多的乳腺生物反应器可以对图中②获得的 阶段的早期胚胎进分割。 (4)干扰素在体外保存相当困难，为了生产出耐储存的干扰素，科学家可通过 工程获得这种新药，具体流程是 。 1、 单选题 1．蛋白质工程为改造蛋白质的结构和功能提供了新的途径。有关蛋白质工程的叙述，错误的是（    ） A．蛋白质工程实施的前提是获取基因与目标蛋白质的结构数据 B．蛋白质工程的实施需要限制酶、DNA连接酶及载体等工具 C．蛋白质工程通过改变氨基酸的空间结构而制造出新的蛋白质 D．蛋白质工程的崛起将推动食品、医疗工业等领域的迅速发展 2．酶联免疫吸附测定是一种灵敏的免疫检测技术，过程如图。下列说法错误的是（    ） A．该技术可以用来检测特定抗原的浓度 B．两种抗体与特定抗原的同一区域结合 C．第二种抗体可以用蛋白质工程来制备 D．加入底物前需要漂洗掉未结合的抗体 3．生物技术与工程学相结合， 可研究、设计和加工生产各种生物工程产品。下列有关叙述正确的有（　　） ①用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术 ②由iPS 细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用 ③胚胎分割作为胚胎工程的最后技术环节，推动了胚胎工程其他技术的研究和应用 ④PCR 反应过程可以在PCR 扩增仪中自动完成，而后常用琼脂糖凝胶电泳来鉴定 PCR 的产物 ⑤利用基因工程技术的生物反应器，可以让哺乳动物批量生产相应的药物 ⑥蛋白质工程仅以蛋白质结构为基础直接改造或制造新的蛋白质 A．①②③④ B．②④⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①②④⑤ 4．T4溶菌酶耐热性差，将该酶的第3位氨基酸进行如图所示改造，可大大提高其耐热性。下列叙述错误的是（    ） A．T4溶菌酶耐热性改造设计思路与天然蛋白质的合成方向相反 B．根据设计的T4溶菌酶的氨基酸序列可推测出多种脱氧核苷酸序列 C．利用基因定点诱变技术对相关基因进行改造，至少需替换两个碱基对 D．T4溶菌酶耐热性提高的直接原因是其氨基酸的种类和数量发生改变 5．脱氨酶可催化核酸中碱基脱氨基，将C变为U，经复制使原碱基对C-G变为A-T。我国科学家利用人工智能辅助蛋白质结构预测，鉴定得到58种脱氨酶，并对其进行改造，获得有更高活性的新型脱氨酶。相关叙述错误的是（    ） A．可根据预期蛋白质结构设计新型脱氨酶基因序列 B．该研究可获得自然界中不存在的脱氨酶 C．获得新型脱氨酶的过程不遵循中心法则 D．新型脱氨酶可能成为基因编辑的新工具 6．赖氨酸是人类的必需氨基酸，玉米中的赖氨酸含量很低，且在加工过程中易被破坏而缺乏。为提高玉米中赖氨酸的含量，若将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变为异亮氨酸，可以使玉米种子中游离赖氨酸含量提高2倍。下列说法错误的是（　　） A．蛋白质工程实质是通过改变基因的碱基排列顺序而改变蛋白质的结构 B．蛋白质工程是分子水平的操作，其过程无需构建基因表达载体 C．蛋白质工程理论上既能改造现有蛋白质，也能制造新的蛋白质 D．对基因的改造会经常用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换、增添等 7．干扰素是动物体内合成的一种糖蛋白，体外很难保存。如将干扰素分子的一个半胱氨酸改造成丝氨酸，体外-70℃下可以保存半年。下图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，有关叙述错误的是（    ）    A．干扰素是具有干扰病毒复制的作用的糖蛋白，被广泛应用于治疗病毒感染性疾病 B．蛋白质工程是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类的需求 C．将新的干扰素基因插入启动子和终止子之间是其成功表达的条件之一 D．新的干扰素基因在大肠杆菌体内正常表达即可得到预期的新的干扰素 二、非选择题 8．目前用于治疗人类疾病的单克隆抗体大多数是鼠源单抗，人体对鼠源单抗有一定的排斥反应。科研人员根据抗体的结构特点对鼠源单抗进行改造，思路如图甲。获得相关基因后，利用PCR技术进行融合得到目的基因，将其与乳腺细胞表达载体PBCI构建形成重组DNA分子。目的基因、表达载体PBCI的结构如图乙所示。请回答下列问题： (1)图甲所示的改造思路属于 工程的范畴，鼠源单抗的 （填“可变区”或“恒定区”）易被免疫细胞识别引发排斥反应。 (2)构建重组DNA分子时，应选择限制酶 切割目的基因与PBCI载体，以便后续通过 （填“红色”、“蓝色”或“紫色”）荧光检测筛选。 (3)通常将重组DNA分子导入小鼠的 （填细胞名称），在培养液中加入 以筛选目标细胞，再经过 工程获得大量转基因小鼠。 (4)通过抗原—抗体杂交技术检测转基因小鼠乳汁中的改造抗体水平，发现其含量较低，原因可能是 、抗体的组装及分泌过程受阻等。 1、 选择题 1．（2024·天津·高考真题）胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物生产等历程。有关叙述错误的是（    ） A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞 B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料 C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子 D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物 2．（2022·重庆·高考真题）将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨酸，B链末端增加2个精氨酸，可制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是（    ） A．进入人体后需经高尔基体加工 B．比人胰岛素多了2个肽键 C．与人胰岛素有相同的靶细胞 D．可通过基因工程方法生产 3．（2021·辽宁·高考真题）腈水合酶（N0）广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶（N1）。下列有关叙述错误的是（　　） A．N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一 B．加入连接肽需要通过改造基因实现 C．获得N1的过程需要进行转录和翻译 D．检测N1的活性时先将N1与底物充分混合，再置于高温环境 二、非选择题 4．（2021·广东·高考真题）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（如图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。 回答下列问题： （1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有 。（答出两种即可） （2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有 。（答出两种即可） （3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备 细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有 。 （4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是 。在分子水平上，可以通过改变 ，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$