蛋白质工程的崛起
1．下列对物质的改造不属于蛋白质工程范畴的是( )
A．胰岛素改造B．抗体改造
C．酶的改造D．性激素改造
解析：蛋白质工程是通过改造基因来改造蛋白质，生产自然界中原不存在的蛋白质，性激素不是蛋白质。
答案：D
2．下列不属于蛋白质工程成果的是( )
A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性
B．生产出鼠—人嵌合抗体
C．将tPA分子中的天门冬酰胺替换为谷氨酰胺
D．将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素
解析：将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素属于基因工程的成果。
答案：D
3．下列关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是( )
A．蛋白质工程和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有的仍然是天然的蛋白质
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的
解析：本题考查基因工程与蛋白质工程的区别与联系。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分子设计。其中，基因工程是关键技术，是蛋白质工程的基础，因为对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的，所以蛋白质工程是在基因水平上改造，改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。
答案：B
4．蛋白质工程的基本流程正确的是( )
①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A．①→②→③→④ B．④→②→①→③
C．③→①→④→②D．③→④→①→②
解析：蛋白质工程的基本流程：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→据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列(基因)→DNA合成，最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。因此，蛋白质工程的基本流程正确的是③→①→④→②。
答案：C
5．干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70 ℃下保存半年，给广大患者带来福音。
(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”(请填写)。
――→设计 ――→推测 ――→
合成 (2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产____________的蛋白质，不一定符合人类生产和生活的需要。而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，通过____________或__________，对现有蛋白质进行________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。
(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的____________结构。
(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？______________________________。
原因是_______________________________________________。
解析：基因工程遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列→创造出自然界不存在的蛋白质。
答案：(1)预期蛋白质的功能 蛋白质三维结构 应有的氨基酸序列 相应的脱氧核苷酸序列(基因)
(2)自然界已存在 基因修饰 基因合成 改造
(3)空间(或高级)
(4)对基因的操作 基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代
A 级 基础巩固
1．蛋白质工程的实质是( )
A ．改造蛋白质
B ．改造mRNA
C ．改造基因
D ．改造氨基酸
解析：蛋白质工程的目的是获取人类需要的蛋白质，由于蛋白质的合成是受基因控制的，因此对蛋白质结构进行设计改造，最终通过改造基因来实现。
答案：C
2．蛋白质工程制造的蛋白质是( )
A．天然蛋白质
B．稀有蛋白质
C．自然界中不存在的蛋白质
D．尚没有制造出来
解析：蛋白质工程是对基因进行改造进而产生符合人们需要的蛋白质，因此不再是天然的蛋白质。
答案：C
3．蛋白质工程中，直接进行操作改造的是( )
A．氨基酸结构B．蛋白质的空间结构
C．肽链结构D．基因结构
解析：蛋白质工程是通过改造基因的结构实现的，原因有两个：①任何一种天然的蛋白质都是由基因决定的，改造了基因即对蛋白质进行改造，而且改造过的蛋白质可以遗传；②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
答案：D
4．下列哪项不是蛋白质工程的研究内容( )
A．分析蛋白质分子的精细结构
B．对蛋白质进行有目的改造
C．分析氨基酸的化学组成
D．按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质
解析：蛋白质工程是根据预期蛋白质功能设计预期的蛋白质分子的精细结构，A项错误；蛋白质工程通过修改基因或创造合成新基因来对蛋白质进行有目的制造，B项正确；蛋白质工程分析、设计蛋白质分子不分析氨基酸的化学组成，C项错误；按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质，D项正确。
答案：C
5．绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程：
请根据上述材料回答下列问题。
(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必须有启动子、标记基因、__________和__________。图中过程②常用的方法是______________________。
(2)GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，也不影响由目的基
因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒性作用，因此GFP基因可以作为基因表达载体上的_________。
(3)目前科学家们通过______________工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，该工程是直接改造GFP分子，还是改造GFP基因？___________________________________________________。
请写出该工程的基本流程。
答案：(1)GFP基因终止子显微注射法
(2)标记基因
(3)蛋白质改造GFP基因(绿色荧光蛋白基因)
预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→推知基因的核苷酸序列→修饰(合成)相应基因→表达出相应蛋白质
B级能力训练
6．下列关于蛋白质工程说法不正确的是( )
A．蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体免疫原性
B．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性等加以改变
C．理论上通过对关键氨基酸的置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
解析：蛋白质工程的类型主要有两种：一是从头设计，即完全按照人的意志设计合成蛋白质；二是定位突变与局部修饰，即在已有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰，通过造成一个或几个碱基定位突变，以达到修饰蛋白质分子结构的目的，A项正确。蛋白质工程可以在已有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰，通过造成一个或几个碱基定位突变，以达到修饰蛋白质分子结构的目的，蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性等加以改变，B项正确。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，C项错误。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项正确。
答案：C
7．蛋白质工程目前成功的是( )
A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品
B．蛋白质工程应用于微电子方面
C．体外耐保存的干扰素
D．用蛋白质工程生产赖氨酸玉米
解析：A项已经实现，B、C、D三项目前尚未实现，只是蛋白质工程的发展前景，有待进一步研究和设计。
答案：A
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蛋白一样坚韧的丝，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→RNA→DNA→RNA→蛋白质
解析：通过修改已知蚕丝蛋白的基因，从而创造出全新的蛋白质的过程叫蛋白质工程，其原理是蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质。
答案：D
9．蛋白质工程中，对蛋白质的结构进行分子设计的根据是( )
A．人们对蛋白质功能的特定需求
B．蛋白质中氨基酸序列
C．信使RNA中核糖核苷酸序列
D．基因中脱氧核苷酸序列
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分子设计。
答案：A
10．某医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。以下与此有关的叙述中，正确的是( )
A．根据人白蛋白的氨基酸序列推测出人白蛋白基因的碱基序列后通过化学方法合成的人白蛋白基因的碱基序列和人细胞中的白蛋白基因的碱基序列不一定相同B．所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C．人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中是纯合的，在其他细胞中则是杂合的
D．人白蛋白基因表达时，首先在DNA聚合酶和RNA聚合酶作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
解析：根据人白蛋白的氨基酸序列推测出人白蛋白基因的碱基序列后通过化学方法合成的人白蛋白基因的碱基序列和人细胞中的白蛋白基因的碱基序列不一定相同，A项正确；所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中合成更多的人白蛋白，B项错误；只有乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只有在乳腺细胞表达，而在其他细胞中不表
达，C项错误；人白蛋白基因开始转录时，在RNA聚合酶的作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA，D项错误。
答案：A
11．关于蛋白质工程的说法，错误的是 ( )
A．蛋白质工程中要进行基因修饰或基因合成
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变其分子结构C．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子
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
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分子设计。由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行改造，最终还必须通过基因来完成，要进行基因修饰或基因合成，而不是对蛋白质分子直接进行操作，定向改变其分子结构；蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子，又称为第二代基因工程。
答案：B
12．科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中的第104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，这样就可以使玉米叶片和种子叶的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质改造的叙述，正确的是( )
A．直接通过分子水平改造蛋白质
B．直接改造相应的mRNA
C．对相应的基因进行操作
D．重新合成新的基因
解析：根据蛋白质被改造部位的多少，可以将这种改造分为“大改”“中改”和“小改”。“小改”是指通过基因工程中的定点诱变技术，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。题干中对蛋白质的改造属于“小改”层次，需直接对相应的基因进行改造，即对相应的基因进行定点诱变。
答案：C
13．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果受到影响。下面是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程，请据图回答下面有关问题。
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是：____________________________________
_____________________________________________________。
(2)通过人工合成DNA形成的新基因应与________结合后转移到________________________中才能得到准确表达。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有________________、________________和发酵工程。
(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？
_______________________________________________________
_______________________________________________________
______________________________________________________。
解析：本题主要考查蛋白质工程的知识。(1)蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的预期功能，即速效胰岛素。(2)合成的目的基因应与载体形成重组DNA分子后导入受体细胞中才能表达。(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的蛋白质进行改造。根据新的胰岛素中氨基酸序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列，然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。
答案：(1)蛋白质的预期功能(2)载体大肠杆菌等受体细胞(3)蛋白质工程基因工程(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因
14．下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
(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__________；⑤__________。
(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。
解析：天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工程的基本途径与之相反，即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→找到相应的脱氧核苷酸序列(基因)。
答案：(1)④⑤①②③(2)转录翻译折叠
分子设计DNA合成(3)获得满足人类生产和生活需求的蛋白质基因合成或改造
(4)相反