《3.4 蛋白质工程的原理和应用》讲义案

学而优·教有方PAGE试卷第=1页，共=sectionpages33页PAGE13.4蛋白质工程的原理和应用目标导航目标导航课程标准目标解读蛋白质工程是基因工程的延伸。概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。1.说出蛋白质工程崛起的缘由。2.概述蛋白质工程的基本原理。3.举例说明依据人类需对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。课前预习课前预习一.蛋白质工程的概念理解①基础：蛋白质分子的及其与的关系。②手段：改造或合成。③结果：对现有蛋白质进行或制造出。二、蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质和不足：(1)实质：将一种生物的基因转移到,后者可以产生它本不能产生的，进而表现出。(2)基因工程存在的不足：原则上只能生产自然界的蛋白质。2.蛋白质工程的崛起：(1)理论和技术条件：、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。(2)天然蛋白质存在不足：天然蛋白质的符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合的需要。(3)实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，将赖氨酸合成过程中两种酶的替换，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。三、蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。2.方法：或。3.流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的→推测应有的序列→找到并改变相对应的序列（基因）或合成新的→获得所需要的蛋白质。四、蛋白质工程的应用1.在医药工业方面的应用(1)研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了，研发出速效胰岛素类似物。(2)提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个变成，提高了干扰素的保存时间。(3)改造抗体：将小鼠单克隆抗体上“嫁接”到人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。2.在其他工业和农业方面的应用(1)改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种。(2)改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与的酶，以提高植物光合作用的效率。易错易混辨析(1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。（）(2)蛋白质工程以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础。（）(3)基因工程在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程在分子水平对蛋白质进行操作。（）(4)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。（）(5)蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息。（）(6)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。（）一.①结构规律生物功能②基因③改造新的蛋白质二、1.(1)另一种生物体内蛋白质新的性状（2)已存在2.(1)分子生物学（2)结构和功能人类生产和生活（3）氨基酸三、1.蛋白质2.改造合成基因3.蛋白质结构氨基酸脱氧核苷酸基因四、1.(1)胰岛素基因胰岛素的聚合(2)半胱氨酸丝氨酸(3)结合抗原的区域2.(1)突变体（2)调控光合作用易错易混辨析：提示(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×知识讲解知识讲解知识点一蛋白质工程崛起的缘由1．基因工程的实质及缺陷(1)实质：基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。(2)缺陷：原则上，基因工程只能生产自然界中已经存在的蛋白质。2．蛋白质工程崛起的缘由：蛋白质工程的崛起主要是由于工业生产和基础理论研究的需要。(1)天然蛋白质的缺陷：天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。(2)蛋白质工程的目的：生产符合人类生产和生活需要的非天然蛋白质。3．蛋白质工程的成果(1)干扰素的体外保存：干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染性疾病和癌症，但在体外保存相当困难，通过蛋白质工程对其进行改造，可以在－70℃条件下保存半年。(2)富含赖氨酸的玉米新品种的培育：玉米中赖氨酸的含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶—天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度的影响较大。当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制这两种酶的活性，从而影响赖氨酸含量的提高。通过蛋白质工程改造这两种酶后，玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高了5倍和2倍。知识点二蛋白质工程的基本原理1．蛋白质工程的概念：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。可以说，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，是包含多学科的综合科技工程。2．蛋白质工程的目标根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的分子结构进行设计改造，生产符合人们需求的、自然界中不存在的蛋白质。3．蛋白质工程的实质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。4．蛋白质工程的基本途径(1)蛋白质工程的内容：一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；二是确定蛋白质的化学组成及空间结构与生物功能之间的关系。在此基础上，实现从氨基酸序列推测蛋白质的空间结构和生理功能，设计合成具有特定生理功能的全新蛋白质，而氨基酸的排列顺序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应基因中的脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段，用于蛋白质工程。(2)蛋白质工程的流程(下图)：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。实施蛋白质工程的前提是了解蛋白质的结构和功能之间的关系。利用X射线衍射技术，可测定蛋白质分子的三维空间结构；利用核磁共振法，可了解蛋白质的溶液构象。知识点三蛋白质工程的应用1．在医药方面的应用天然蛋白质的缺陷蛋白质工程的改造成果天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体，皮下注射胰岛素后往往要经历一个逐渐解离为单体的过程，这在一定程度上延缓了疗效科学家已通过改造胰岛素基因实现了对相应氨基酸序列的改造，使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了胰岛素的聚合，由此研发出的速效胰岛素类似物产品已经在临床上广泛应用干扰素在体外保存相当困难如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在－70℃的条件下，干扰素可以保存半年小鼠单克隆抗体会使人产生免疫反应，从而导致它的治疗效果大大降低科学家将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会降低很多2．在工业方面的应用(1)改进酶的特性，从而提高其使用价值。如利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的突变体，从中筛选出符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。(2)开发新的工业用酶。3．在农业方面的应用(1)尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。(2)改造微生物蛋白质的结构，使其防治病虫害的效果增强。4．蛋白质工程面临的困难：因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。课后拓展课后拓展拓展01蛋白质工程的基本原理天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。所以，蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质。在蛋白质工程中最常采用的技术是定点诱变技术，即在特定的位点改变基因上核苷酸的种类，从而达到改变蛋白质性状的目的。三维空间结构的测定是验证蛋白质设计的假设，即证明是新结构改变了原有生物功能的必需手段。当前，蛋白质工程是发展较好、较快的分子工程。这是因为在进行蛋白质分子设计后，已可应用高效的基因工程来进行蛋白的合成。在医药方面，许多蛋白质工程的目标是设法提高蛋白质的稳定性。在农业方面，蛋白质工程成为改造农业、大幅提高粮食产量的新途径。美国以蛋白质工程作为设计优良微生物农药的新思路，对微生物蛋白质结构进行修改，提高了微生物农药的杀虫率。在工业方面，通过改变酶的动力学特性研制出高效除污酶。另外，利用蛋白质工程研制生物元件来取代“硅芯片”、研制生物计算机开发生物传感器的蛋白质都有重大进展。背诵笔记背诵笔记笔记01蛋白质工程及蛋白质工程崛起的缘由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。2．基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。3．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界中已存在的蛋白质。4．天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。5．实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，赖氨酸合成中两种酶的氨基酸被替换，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。笔记02蛋白质工程的基本原理及应用1．蛋白质工程的基本原理。（1）目标：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。（2）方法：改造基因或合成基因。（3）流程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到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。2.蛋白质工程的应用。（1）在医药工业方面的应用。①研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造胰岛素基因使B链28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了胰岛素的聚合，研发出速效胰岛素类似物。②提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，提高了干扰素的保存时间。③改造抗体：将小鼠单克隆抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。（2）在其他工业和农业方面的应用。①改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种突变体。②改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率。课后自测课后自测1．葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化为果糖，其最适温度约为60℃，生产上常用于高果糖浆的生产。科学家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约10℃。下列有关叙述正确的是（

）A．蛋白质工程直接对蛋白质进行操作，从而改造或制造自然界没有的蛋白质B．编码葡萄糖异构酶的基因的脱氧核苷酸序列会有相应的改变C．经改造后的葡萄糖异构酶热稳定性提高这一性状不可遗传D．改造后的葡萄糖异构酶在60℃时催化活性高于70℃时的2．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括（

）①从预期的蛋白质的功能出发②进行少数氨基酸的替换

③设计全新的蛋白质④直接改变蛋白质的空间结构A．①② B．①②③ C．②③④ D．①②④3．快速、准确地确定蛋白质的三维空间结构，一直是生命科学领域的研究热点和难点。人工智能程序AlphaFold2对大部分蛋白质结构的预测极为精准，接近真实的蛋白质结构，达到了人类利用冷冻电镜等复杂仪器观察预测的水平。下列相关叙述不正确的是（）A．蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础B．预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程C．结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制D．依据新蛋白质的氨基酸序列能推出唯一的基因序列4．下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是（）A．蛋白质工程发展的基础是基因工程B．蛋白质工程是从预期的蛋白质功能出发，找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列，获得所需要的蛋白质的过程C．T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性，是蛋白质工程应用的体现D．蛋白质工程只能改造现有的蛋白质，不能制造新的蛋白质5．如图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述不正确的是（

）A．图中①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表改造或合成DNAB．代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤，代表中心法则内容的是①②C．蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计D．从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的6．科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1，可与新冠病毒表面S蛋白的受体结合域（RBD）紧密结合，以干扰新冠病毒的感染。下列说法不合理的是（）A．LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似B．可依据S蛋白的RBD结构设计LCB1C．LCB1可以通过细胞中原有基因表达产生D．LCB1的设计和生产属于蛋白质工程7．组织型纤溶酶原激活物（t-PA）能激活纤溶酶原转化为纤溶酶，将沉积在血管内外的纤维蛋白溶解，从而保持血管畅通。T-PA进入血浆后大部分与纤溶酶原激活剂抑制物形成复合物，并迅速失去活性。科学家对其进行改造，增加溶栓效能、减少药用剂量和降低副作用等。下列叙述错误的是（

）A．改造t-PA可通过改造基因或合成基因来实现B．改造t-PA的过程不需要构建基因表达载体C．需根据t-Pa氨基酸序列合成出相应的基因D．利用蛋白质工程生产的改造t-PA在自然界中不存在8．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，通过化学、物理和分子生物学的手段进行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，以满足人类对生产和生活的需求。按照蛋白质工程的定义，以下说法错误的是（

）A．蛋白质工程是一项综合性很强的现代生物技术B．蛋白质工程的目的性非常强C．蛋白质工程对表达出该新型蛋白质的生物不一定有利D．蛋白质工程不需要对基因改造9．下列有关基因工程与蛋白质工程的说法，正确的是

（

）A．基因工程需要对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作B．基因工程合成的是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的D．蛋白质工程无须构建基因表达载体，改造后的蛋白质的性状不遗传给子代10．新冠病毒的表面棘突蛋白（S蛋白）的受体结合域（RBD）与人体细胞表面的ACE2受体相互作用感染细胞。科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1，可与S蛋白上的RBD紧密结合，以干扰新冠病毒的感染。下列说法不合理的是（）A．LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似B．康复病人体内会有相应的抗体、记忆T细胞、记忆B细胞C．能产生抗体或淋巴因子的细胞都能通过S蛋白对该病毒进行识别D．巨噬细胞不能依赖其细胞膜上的S蛋白特异性吞噬新型冠状病毒11．图为蛋白质工程操作的基本思路，下列相关叙述正确的是（

）

A．图中⑤、⑥过程分别在细胞核和核糖体中进行B．根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA碱基序列是唯一的C．蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质，不需要对基因进行操作D．蛋白质工程的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求12．下列关于蛋白质工程的说法，错误的是（

）A．蛋白质工程在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子C．蛋白质工程的基础是蛋白质分子结构规律与生物功能的关系D．蛋白质工程与天然蛋白质合成过程都遵循中心法则13．已知某水生动物体内存在一种蛋白质类的酶X，由363个氨基酸构成。科学家利用蛋白质工程技术将X中133位的苏氨酸变为丝氨酸，254位的精氨酸变为甘氨酸。改变后的蛋白质不仅具有原来X的催化功能，还具有转运蛋白的新功能，最终改变了该水生动物的某些性状。下列相关说法正确的是（

）A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象存在明显差异B．通过蛋白质工程使该水生动物的性状改变，属于可遗传变异C．蛋白质工程合成蛋白质过程的遗传信息流向与中心法则相反D．当前限制蛋白质工程发展的主要原因是基因复杂的空间结构14．基因疫苗是将编码外源性抗原的基因插入到质粒上，然后将质粒直接导入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。下列叙述正确的是（

）A．接种基因疫苗只能预防特定微生物的感染B．疫苗经注射进入人体后，可被人体的浆细胞识别C．利用蛋白质工程生产的蛋白质疫苗就是基因疫苗D．基因疫苗是指机体能识别特定的基因，从而引起机体产生免疫反应15．下列有关生物工程的叙述，不正确的有（

）①基因工程的核心步骤是构建基因表达载体②蛋白质工程可通过直接改造蛋白质的结构从而改变其功能③克隆羊的培育涉及细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术④PCR技术需要酶打开DNA双链⑤利用核移植技术可以培育试管婴儿⑥牛胚胎发育的历程是：受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚→幼体⑦利用动物细胞培养技术和细胞融合技术可以制备单克隆抗体③利用植物茎尖培养脱毒苗时，需要对离体的茎尖、培养基等进行灭菌A．一项 B．两项 C．三项 D．四项16．基因工程原则上只能生产自然界中，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合需要，却不一定完全符合人类需要。17．蛋白质工程的实质：通过或，来现有蛋白质或制造新的蛋白质。18．有关蛋白质工程的两点提醒：（1）改造对象是基因：任何一种天然蛋白质都是由的，改造了即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。（2）基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质工程中的则没有。（3）19．天然蛋白质合成的过程：天然蛋白质合成的过程是按照进行的。基因→表达（转录和翻译）→形成具有的多肽链→形成具有的蛋白质→行使生物功能。20．蛋白质工程被广泛用于或开发新的工业用酶。如枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。迄今为止，利用蛋白质工程获得的该酶的突变体已有上百种，从中可能筛选出一些符合工业化生产需求的，从而提高这种酶的使用价值。

3.4蛋白质工程的原理和应用目标导航目标导航课程标准目标解读蛋白质工程是基因工程的延伸。概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。1.说出蛋白质工程崛起的缘由。2.概述蛋白质工程的基本原理。3.举例说明依据人类需对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。课前预习课前预习一.蛋白质工程的概念理解①基础：蛋白质分子的及其与的关系。②手段：改造或合成。③结果：对现有蛋白质进行或制造出。二、蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质和不足：(1)实质：将一种生物的基因转移到,后者可以产生它本不能产生的，进而表现出。(2)基因工程存在的不足：原则上只能生产自然界的蛋白质。2.蛋白质工程的崛起：(1)理论和技术条件：、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。(2)天然蛋白质存在不足：天然蛋白质的符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合的需要。(3)实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，将赖氨酸合成过程中两种酶的替换，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。三、蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。2.方法：或。3.流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的→推测应有的序列→找到并改变相对应的序列（基因）或合成新的→获得所需要的蛋白质。四、蛋白质工程的应用1.在医药工业方面的应用(1)研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了，研发出速效胰岛素类似物。(2)提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个变成，提高了干扰素的保存时间。(3)改造抗体：将小鼠单克隆抗体上“嫁接”到人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。2.在其他工业和农业方面的应用(1)改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种。(2)改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与的酶，以提高植物光合作用的效率。易错易混辨析(1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。（）(2)蛋白质工程以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础。（）(3)基因工程在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程在分子水平对蛋白质进行操作。（）(4)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。（）(5)蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息。（）(6)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。（）一.①结构规律生物功能②基因③改造新的蛋白质二、1.(1)另一种生物体内蛋白质新的性状（2)已存在2.(1)分子生物学（2)结构和功能人类生产和生活（3）氨基酸三、1.蛋白质2.改造合成基因3.蛋白质结构氨基酸脱氧核苷酸基因四、1.(1)胰岛素基因胰岛素的聚合(2)半胱氨酸丝氨酸(3)结合抗原的区域2.(1)突变体（2)调控光合作用易错易混辨析：提示(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×知识讲解知识讲解知识点一蛋白质工程崛起的缘由1．基因工程的实质及缺陷(1)实质：基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。(2)缺陷：原则上，基因工程只能生产自然界中已经存在的蛋白质。2．蛋白质工程崛起的缘由：蛋白质工程的崛起主要是由于工业生产和基础理论研究的需要。(1)天然蛋白质的缺陷：天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。(2)蛋白质工程的目的：生产符合人类生产和生活需要的非天然蛋白质。3．蛋白质工程的成果(1)干扰素的体外保存：干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染性疾病和癌症，但在体外保存相当困难，通过蛋白质工程对其进行改造，可以在－70℃条件下保存半年。(2)富含赖氨酸的玉米新品种的培育：玉米中赖氨酸的含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶—天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度的影响较大。当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制这两种酶的活性，从而影响赖氨酸含量的提高。通过蛋白质工程改造这两种酶后，玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高了5倍和2倍。知识点二蛋白质工程的基本原理1．蛋白质工程的概念：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。可以说，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，是包含多学科的综合科技工程。2．蛋白质工程的目标根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的分子结构进行设计改造，生产符合人们需求的、自然界中不存在的蛋白质。3．蛋白质工程的实质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。4．蛋白质工程的基本途径(1)蛋白质工程的内容：一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；二是确定蛋白质的化学组成及空间结构与生物功能之间的关系。在此基础上，实现从氨基酸序列推测蛋白质的空间结构和生理功能，设计合成具有特定生理功能的全新蛋白质，而氨基酸的排列顺序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应基因中的脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段，用于蛋白质工程。(2)蛋白质工程的流程(下图)：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。实施蛋白质工程的前提是了解蛋白质的结构和功能之间的关系。利用X射线衍射技术，可测定蛋白质分子的三维空间结构；利用核磁共振法，可了解蛋白质的溶液构象。知识点三蛋白质工程的应用1．在医药方面的应用天然蛋白质的缺陷蛋白质工程的改造成果天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体，皮下注射胰岛素后往往要经历一个逐渐解离为单体的过程，这在一定程度上延缓了疗效科学家已通过改造胰岛素基因实现了对相应氨基酸序列的改造，使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了胰岛素的聚合，由此研发出的速效胰岛素类似物产品已经在临床上广泛应用干扰素在体外保存相当困难如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在－70℃的条件下，干扰素可以保存半年小鼠单克隆抗体会使人产生免疫反应，从而导致它的治疗效果大大降低科学家将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会降低很多2．在工业方面的应用(1)改进酶的特性，从而提高其使用价值。如利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的突变体，从中筛选出符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。(2)开发新的工业用酶。3．在农业方面的应用(1)尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。(2)改造微生物蛋白质的结构，使其防治病虫害的效果增强。4．蛋白质工程面临的困难：因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。课后拓展课后拓展拓展01蛋白质工程的基本原理天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。所以，蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质。在蛋白质工程中最常采用的技术是定点诱变技术，即在特定的位点改变基因上核苷酸的种类，从而达到改变蛋白质性状的目的。三维空间结构的测定是验证蛋白质设计的假设，即证明是新结构改变了原有生物功能的必需手段。当前，蛋白质工程是发展较好、较快的分子工程。这是因为在进行蛋白质分子设计后，已可应用高效的基因工程来进行蛋白的合成。在医药方面，许多蛋白质工程的目标是设法提高蛋白质的稳定性。在农业方面，蛋白质工程成为改造农业、大幅提高粮食产量的新途径。美国以蛋白质工程作为设计优良微生物农药的新思路，对微生物蛋白质结构进行修改，提高了微生物农药的杀虫率。在工业方面，通过改变酶的动力学特性研制出高效除污酶。另外，利用蛋白质工程研制生物元件来取代“硅芯片”、研制生物计算机开发生物传感器的蛋白质都有重大进展。背诵笔记背诵笔记笔记01蛋白质工程及蛋白质工程崛起的缘由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。2．基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。3．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界中已存在的蛋白质。4．天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。5．实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，赖氨酸合成中两种酶的氨基酸被替换，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。笔记02蛋白质工程的基本原理及应用1．蛋白质工程的基本原理。（1）目标：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。（2）方法：改造基因或合成基因。（3）流程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到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。课后自测2.蛋白质工程的应用。（1）在医药工业方面的应用。①研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造胰岛素基因使B链28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了胰岛素的聚合，研发出速效胰岛素类似物。②提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，提高了干扰素的保存时间。③改造抗体：将小鼠单克隆抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。（2）在其他工业和农业方面的应用。①改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种突变体。②改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率。课后自测1．葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化为果糖，其最适温度约为60℃，生产上常用于高果糖浆的生产。科学家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约10℃。下列有关叙述正确的是（

）A．蛋白质工程直接对蛋白质进行操作，从而改造或制造自然界没有的蛋白质B．编码葡萄糖异构酶的基因的脱氧核苷酸序列会有相应的改变C．经改造后的葡萄糖异构酶热稳定性提高这一性状不可遗传D．改造后的葡萄糖异构酶在60℃时催化活性高于70℃时的【答案】B【分析】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。【详解】A、蛋白质工程不是通过改造蛋白质来实现的，而是通过对基因进行操作来实现对蛋白质的改造，A错误；B、编码葡萄糖异构酶的基因是DNA上的片段，故经改造后编码葡萄糖异构酶的基因的脱氧核苷酸序列会有相应的改变，B正确；C、葡萄糖异构酶热稳定性提高这一性状，是通过改变基因的序列获得的，可以遗传，C错误；D、改造后的葡萄糖异构酶最适温度约为70℃，在60℃时活性较低，生产高果糖浆的效率可能低于70℃时的，D错误。故选B。2．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括（

）①从预期的蛋白质的功能出发②进行少数氨基酸的替换

③设计全新的蛋白质④直接改变蛋白质的空间结构A．①② B．①②③ C．②③④ D．①②④【答案】B【分析】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。【详解】蛋白质工程的基本途径：①从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，②推测应有的氨基酸序列，③设计全新的蛋白质，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因），同通过基因工程来实施。B正确。故选B。3．快速、准确地确定蛋白质的三维空间结构，一直是生命科学领域的研究热点和难点。人工智能程序AlphaFold2对大部分蛋白质结构的预测极为精准，接近真实的蛋白质结构，达到了人类利用冷冻电镜等复杂仪器观察预测的水平。下列相关叙述不正确的是（）A．蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础B．预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程C．结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制D．依据新蛋白质的氨基酸序列能推出唯一的基因序列【答案】D【分析】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。【详解】A、蛋白质多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链盘曲折叠形成的蛋白质的空间结构不同有关，因此蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础，A正确；B、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，通过化学、物理和分子生物学的手段进行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，以满足人类对生产和生活的需求，因此预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程，B正确；C、结构决定功能，结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制，C正确；D、一个氨基酸的密码子可能有多个，因此依据新蛋白质的氨基酸序列能推出多个基因序列，D错误。故选D。4．下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是（）A．蛋白质工程发展的基础是基因工程B．蛋白质工程是从预期的蛋白质功能出发，找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列，获得所需要的蛋白质的过程C．T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性，是蛋白质工程应用的体现D．蛋白质工程只能改造现有的蛋白质，不能制造新的蛋白质【答案】D【分析】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。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。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)。【详解】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，A正确；B、蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱氧核苷酸序列的过程，B正确；C、蛋白质工程可以通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性，如在T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性，C正确；D、蛋白质工程可以合成新的蛋白质，D错误。故选D。5．如图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述不正确的是（

）A．图中①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表改造或合成DNAB．代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤，代表中心法则内容的是①②C．蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计D．从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的【答案】C【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。3、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；以下按照基因工程的一般步骤进行（注意：目的基因只能用人工合成的方法）。【详解】A、分析图可知，①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表改造或合成DNA，A正确；B、④过程是根据蛋白质的结构推测相应的氨基酸序列，进而通过⑤过程推测应有的基因序列，进而合成相关的基因，即代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤，中心法则包括DNA复制、转录、翻译以及RNA复制、逆转录，图中代表中心法则内容的是①（转录）②（翻译），B正确；C、蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，通过基因合成或修饰实现，C错误；D、蛋白质工程是根据具有相应功能的蛋白质结构推测氨基酸序列，进而推测出脱氧核苷酸序列，因此蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的，D正确。故选C。6．科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1，可与新冠病毒表面S蛋白的受体结合域（RBD）紧密结合，以干扰新冠病毒的感染。下列说法不合理的是（）A．LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似B．可依据S蛋白的RBD结构设计LCB1C．LCB1可以通过细胞中原有基因表达产生D．LCB1的设计和生产属于蛋白质工程【答案】C【分析】研究发现，新型冠状病毒感染人体细胞的关键在于：冠状病毒的S蛋白与人体细胞膜上的ACE2蛋白的结合——准确地说，是S蛋白“劫持”了原本是控制血压的ACE2，通过与它的结合入侵人体。S蛋白全称为spikeglycoprotein（刺突糖蛋白），位于新冠病毒最外层，像一个个突起的“皇冠”。美国得克萨斯大学奥斯汀分校研究团队的最新解析结果显示，新冠病毒S蛋白以三聚体形态存在，每一个单体中约有1300多个氨基酸，其中300多个氨基酸构成了“受体结合结构域”（RBD），即S蛋白与ACE2相联结的地方。ACE2全称为“血管紧张素转化酶2”，是人体内一种参与血压调节的蛋白，在肺、心脏、肾脏和肠道广泛存在。【详解】A、由题干信息可知：“LCB1，可与新冠病毒表面S蛋白的受体结合域（RBD）紧密结合，以干扰新冠病毒的感染”，故可知LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似，A正确；B、RBD是S蛋白的受体结合域，可知，依据S蛋白的RBD结构可以设计LCB1，B正确；C、科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质，可知细胞中没有控制合成LCB1的基因，C错误；D、LCB1是一种蛋白质，它的设计和生产属于蛋白质工程，D正确。故选C。7．组织型纤溶酶原激活物（t-PA）能激活纤溶酶原转化为纤溶酶，将沉积在血管内外的纤维蛋白溶解，从而保持血管畅通。T-PA进入血浆后大部分与纤溶酶原激活剂抑制物形成复合物，并迅速失去活性。科学家对其进行改造，增加溶栓效能、减少药用剂量和降低副作用等。下列叙述错误的是（

）A．改造t-PA可通过改造基因或合成基因来实现B．改造t-PA的过程不需要构建基因表达载体C．需根据t-Pa氨基酸序列合成出相应的基因D．利用蛋白质工程生产的改造t-PA在自然界中不存在【答案】B【分析】1、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）。2、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；以下按照基因工程的一般步骤进行。【详解】A、改造蛋白质需要改造基因或合成基因来实现，A正确；B、通过蛋白质工程改造t-PA的过程仍需要构建基因表达载体，B错误；C、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），故推测出改造t-PA应有的氨基酸序列之后，需要根据其氨基酸序列合成相应DNA，C正确；D、利用蛋白质工程生产的蛋白质是自然界中不存在的蛋白质，D正确。故选B。8．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，通过化学、物理和分子生物学的手段进行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，以满足人类对生产和生活的需求。按照蛋白质工程的定义，以下说法错误的是（

）A．蛋白质工程是一项综合性很强的现代生物技术B．蛋白质工程的目的性非常强C．蛋白质工程对表达出该新型蛋白质的生物不一定有利D．蛋白质工程不需要对基因改造【答案】D【分析】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。【详解】AB、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，是一项综合性很强的现代生物技术，AB正确；C、蛋白质工程对表达出该新型蛋白质可能影响生物的正常生命活动，对生物不一定有利，C正确；D、蛋白质工程需要对基因改造，D错误。故选D。9．下列有关基因工程与蛋白质工程的说法，正确的是

（

）A．基因工程需要对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作B．基因工程合成的是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的D．蛋白质工程无须构建基因表达载体，改造后的蛋白质的性状不遗传给子代【答案】B【分析】蛋白质工程和基因工程的区别：蛋白质工程基因工程区别原理中心法则的逆推基因重组过程预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程，因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，所以必须通过基因修饰或基因合成实现【详解】A、基因工程和蛋白质工程都需要对基因进行分子水平操作，A错误；B、基因工程合成的是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质，B正确；C、基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是通过改造基因来实现对蛋白质的改造，C错误；D、蛋白质工程改造基因后还要通过基因工程实现，因此需要构建基因表达载体，且改造后的蛋白质的性状能遗传给子代，D错误。故选B。10．新冠病毒的表面棘突蛋白（S蛋白）的受体结合域（RBD）与人体细胞表面的ACE2受体相互作用感染细胞。科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1，可与S蛋白上的RBD紧密结合，以干扰新冠病毒的感染。下列说法不合理的是（）A．LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似B．康复病人体内会有相应的抗体、记忆T细胞、记忆B细胞C．能产生抗体或淋巴因子的细胞都能通过S蛋白对该病毒进行识别D．巨噬细胞不能依赖其细胞膜上的S蛋白特异性吞噬新型冠状病毒【答案】C【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。【详解】A、根据题意可知，S蛋白的抗体能与S蛋白RBD特异性结合，而LCB1可与S蛋白RBD紧密结合，说明LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似，A正确；B、康复病人体内已经产生了特异性免疫，会有相应的抗体、记忆T细胞、记忆B细胞，B正确；C、能产生抗体的细胞是浆细胞，不能对病毒进行识别，C错误；D、巨噬细胞没有特异性识别抗原的作用，D正确。故选C。11．图为蛋白质工程操作的基本思路，下列相关叙述正确的是（

）

A．图中⑤、⑥过程分别在细胞核和核糖体中进行B．根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA碱基序列是唯一的C．蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质，不需要对基因进行操作D．蛋白质工程的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求【答案】D【分析】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）或合成新的基因，从而获得所需要的蛋白质。【详解】A、图中⑤、⑥过程分别是翻译、折叠，场所是核糖体和内质网等处，A错误；B、由于密码子的简并性，即一种氨基酸可能对应多种密码子，所以根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA的碱基序列不是唯一的，B错误；C、蛋白质工程是通过改造或修饰基因来实现的，可见蛋白质工程是通过对基因操作实现的，C错误；D、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，D正确。故选D。12．下列关于蛋白质工程的说法，错误的是（

）A．蛋白质工程在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子C．蛋白质工程的基础是蛋白质分子结构规律与生物功能的关系D．蛋白质工程与天然蛋白质合成过程都遵循中心法则【答案】A【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】AC、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。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，必须从基因入手，A错误，C正确；B、与基因工程不同，蛋白质工程可以生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子，B正确；D、蛋白质工程的基本途径是根据中心法则反推出来的，天然蛋白质合成遵循的法则也是中心法则，因此蛋白质工程与天然蛋白质合成过程都遵循中心法则，D正确。故选A。13．已知某水生动物体内存在一种蛋白质类的酶X，由363个氨基酸构成。科学家利用蛋白质工程技术将X中133位的苏氨酸变为丝氨酸，254位的精氨酸变为甘氨酸。改变后的蛋白质不仅具有原来X的催化功能，还具有转运蛋白的新功能，最终改变了该水生动物的某些性状。下列相关说法正确的是（

）A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象存在明显差异B．通过蛋白质工程使该水生动物的性状改变，属于可遗传变异C．蛋白质工程合成蛋白质过程的遗传信息流向与中心法则相反D．当前限制蛋白质工程发展的主要原因是基因复杂的空间结构【答案】B【分析】蛋白质工程是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，蛋白质工程从属于基因工程，蛋白质工程是第二代基因工程。【详解】A、基因工程和蛋白质工程均是对基因进行操作，基因工程合成的是天然存在的蛋白质，而蛋白质工程可以合成非天然存在的蛋白质，A错误；B、蛋白质工程也是通过基因工程实现的，对基因进行了改造，故属于可遗传变异，B正确；C、二者遗传信息的流向是相同的，过程