春高中生物1基因工程1

蛋白质工程的崛起

学习目标

1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.理解蛋白质工程的原理。（重、难点）3.了

解蛋白质工程的应用。

一、蛋白质工程崛起的缘由（阅读教材P26）

1.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。

2.蛋白质工程的崛起

（1）理论和技术条件：分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。

（2）缘由

①基因工程在原则上只能生产自然界且叠在的蛋白质。

②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

道的需要。

（3）实例

①延长干扰素保存时间：

干扰素（半胱氨酸）|呵■阡扰素（丝氨酸）

体外很难保存体外可以保存半年

②提高玉米赖氨酸含量：

天冬氨酸激酶改造天冬氨酸激酶

（352位的苏氨酸）|~1（异亮氨酸）

二氢毗咤二竣酸合成酶|改造|二氢毗咤二竣酸合成酶

（104位的天冬酰胺）~~1（异亮氨酸）

（改造后玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍）

二、蛋白质工程的基本原理（阅读教材P%〜P27）

1.蛋白质工程的目标

根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行分子设计。

2.对概念的理解

（1）基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。

⑵手段：基因修饰或基因合成。

（3）目的：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。

3.基本途径：从预期的蛋白质功能出发一设计预期的演质结构一推测应有的氨基酸序

列一找到相对应的脱氧核昔酸序列（基因）。

三、蛋白质工程的进展和前景（阅读教材P28）

1.前景诱人：用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特

点。

2.难度很大：主要是因为目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。

YUXIFANKUI

■判一判

（1）蛋白质工程制造的是天然蛋白质。（X）

（2）对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。（X）

（3）（2018•徐州高二检测）由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，空间结构千差万

别，蛋白质工程操作难度很大。（J）

（4）蛋白质工程不能改变蛋白质的活性。（X）

._主___题__探__究__-_讲__练__互___动__/

主题1蛋白质工程的操作

YAODIANTANJIU

□探究1蛋白质工程的实例分析

材料:酵母菌的丙糖磷酸异构酶上有两个天冬酰胺，在分别转变为苏氨酸和异亮氨酸后,

酶的热稳定性提高了近50%。此外，在蛋白质分子中引入二硫键也可以显著提高蛋白质的热

稳定性。

通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性。如通过替换酶的某种氨基酸,或者在

蛋白质分子中引入二琥键可以显著提高蛋白质的热稳定性。

口探究2蛋白质工程的操作流程

科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠一人嵌合抗体，用于癌症治疗。

如图表示形成鼠一人嵌合抗体的过程，据图分析探究:

人抗体

(1)图示过程是根据预期的嵌合抗体功能,设计嵌合抗体的结构,最终必须对基因进行

操作，此操作中改变的是碱基对。

(2)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠一人嵌合抗体，属于蛋白质工程(生物工程)的范畴。

归纳探炼—

蛋白质工程的操作流程

蛋白质工程

丽超普望扁氨基酸序列|绰粤蛋白质卜预期功能

D私剧HIRN!鬲可底链局m三维结构生物功能

中心法则

「高考热考交汇1

交汇点1蛋白质

蛋白质多样性的原因：

⑴组成蛋白质的氨基酸的——、数量和——不同。

(2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的千差万别。

交汇点2中心法则

结构图示：

(1)图示遗传信息传递过程名称：

①;②;③;®;⑤

(2)图①〜⑤过程需要的模板分别是、

答案：交汇点1

(1)种类排列顺序(2)空间结构

交汇点2

(l)DNA复制转录翻译RNA复制逆转录

(2)DNA的两条链DNA的一条单链mRNARNARNA

MINGTlTUPO

1.蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）

A.氨基酸的结构B.蛋白质的空间结构

C.肽链的结构D.基因的结构

解析：选D。蛋白质工程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，但因为基因决定蛋白质，所以对蛋白质的结构进行设计改造，归根到底还需对相应的

基因进行操作，按要求进行修饰、加工、改造，使之能控制合成人类需要的蛋白质。

2.从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。

目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是（）

A.合成编码目的肽的DNA片段

B.构建含目的肽DNA片段的表达载体

C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽

D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽

解析：选C。紧扣蛋白质工程的流程（基本途径）进行分析。由题可知，多肽P1为抗菌

性和溶血性均较强的多肽，要设计出抗菌性强但溶血性弱的多肽，即在P1的基础上设计出

自然界原本不存在的蛋白质，用蛋白质工程技术可以实现。蛋白质工程的基本途径是：从预

期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的脱

氧核甘酸序列。故要想在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是

依据P1的氨基酸序列设计出多条模拟肽，然后进行改造，从而确定抗菌性强但溶血性弱的

多肽的氨基酸序列。

主题2基因工程与蛋白质工程的比较

YAODIANTANJIU

项目基因工程蛋白质工程

操作环境（场所）生物体外生物体外

操作核心基因基因

操作起点目的基因预期的蛋白质功能

获取目的基因f构建基因表达载体预期蛋白质功能一设计蛋白质结构

过程f导入受体细胞一目的基因的检测f推测氨基酸序列f推测脱氧核昔

区与鉴定酸序列f合成DNAf表达出蛋白质

别结果生产自然界已存在的蛋白质可以创造出自然界不存在的蛋白质

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，因为对现

联系

有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成实现

小组讨论

（1）蛋白质工程的直接操作对象是什么？操作手段有哪些?

提不：基因。基因修饰和基因合成。

（2）为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？

提示：蛋白质工程离不开基因工程，改造基因后，要通过基因工程生产人类需要的蛋白

质。

（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因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。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也

是无法遗传下去的。

（2）蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。改造后的基因需要表达出

相应的蛋白质，同样需将改造或合成的基因导入受体细胞。

（3）蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因有较大差别，基因突

变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质工程中的新基因则没有。

MINGTlTUPO

1.（2018•南通高二检测）下列有关蛋白质工程的说法，正确的是（）

A.蛋白质工程无需构建基因表达载体

B.通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质

C.蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶

D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质

解析：选C。蛋白质工程的基本流程：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，找出相对应的脱氧核甘酸序列（基因）。这是蛋白质工程特有的

途径，接下来是按照基因工程的一般步骤进行。因此，基因工程技术利用的工具（限制酶、

DNA连接酶、载体）以及操作流程也适用于蛋白质工程技术中，A项错误，C项正确；蛋白质

工程生产的蛋白质是改造后的蛋白质或者是新的蛋白质，B项错误；蛋白质工程的操作对象

是基因，属于分子水平，D项错误。

2.下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，不正确的是（）

A.将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法

B.设计扩增目的基因的引物时，不必考虑表达载体的序列

C.蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋

白质的技术

D.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质

解析：选B。选项A正确，将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法；选项

B不正确，设计的引物应能与表达载体两端的序列互补配对；选项C正确，蛋白质工程是指

以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制

造一种新的蛋白质的技术；选项D正确，通过蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质。

基因工程与蛋白质工程的判断方法

是否对原有基因进行改造改造：蛋白质工程不改造：基因工程

核心知识小结

［答题必备］

o基因工程只能生产自然界已存在的蛋白

质。

❷蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进

［要点回眸］

行改造或生产新的蛋白质，以满足人类生产

预期蛋白质功用操作

设计预期的蛋;流程和生活的需要。

白质丽-!J崛起缘由I

&蛋白质工程直接操作的对象是基因，而不

I;I甘田］操作

推测氨基酸序;医四F对象-T进展和前景|

是蛋白质。

到J「与基因工程

\\I新蛋白质

的关系o蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白

合成DNA---'

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甘酸序列。

@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。

知能演练，轻巧夺冠（即时训练•体验成对

［随堂检测］

1.（2018•河北黄骅中学高二期中）将人的干扰素基因通过基因定点突变，使干扰素第

17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著

提高，此项技术属于（）

A.蛋白质工程B.细胞工程

C.胚胎工程D.生态工程

解析：选A。通过改造基因来改造蛋白质，属于蛋白质工程，A正确；基因定点突变属

于分子水平，不属于细胞工程、胚胎工程和生态工程，B、C、D错误。

2.（2018•泰州高二检测）下面对蛋白质工程的基本操作程序的叙述，正确的是（）

①蛋白质分子结构合成

②DNA合成

③mRNA合成

④蛋白质的预期功能

⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核甘酸的序列

A.①一②一③一④一⑤一①

B.⑤一④一③一②一①一②

C.④一①一⑤f②一③一①

D.②一③一⑤一①一②一④

解析：选C。蛋白质工程的操作流程为：从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质

结构一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的脱氧核昔酸序列（即基因）一修改或合成的基

因表达出相应的蛋白质。

3.L溶菌酶的稳定性大大提高的根本原因是（）

A.控制Ta溶菌酶合成的基因的一个位点发生突变

B.控制T&溶菌酶合成的mRNA上的密码子发生变化

C.4溶菌酶中一个氨基酸发生了替换

D.T,溶菌酶中的第3位氨基酸由异亮氨酸变为半胱氨酸

解析：选A。溶菌酶是一种蛋白质，其稳定性提高的原因是其分子结构的改变。蛋白

质的合成受基因控制，所以蛋白质改变的根本原因是基因的改变。选项B、C、D的内容都是

L溶菌酶改变的原因，但都不是根本原因。

4.（2018•新疆四中高二期末）某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结

构和功能很相似，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂,

临床治疗食物消化不良，最佳方案是（）

A.替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能

B.将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶

C.重新设计与创造一种蛋白酶

D.减少此酶在片剂中的含量

解析：选A。要想使某种微生物合成的蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结

构，此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。

5.（2018•天津高二检测）蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是（）

A.基因工程原则上能生产任何蛋白质

B.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

C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现

D.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程

解析：选B。基因工程原则上只能生产自然界已有的蛋白质；蛋白质工程通过基因修饰

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，是延伸出来的第二代基因工程，蛋白质工程需进行转录和翻译。

6.（2018•河南平顶山高二期末）糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有遗传

性糖尿病和II型糖尿病。遗传性糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计:

取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后做细胞培养，诱导产生胰岛组

织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。II型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使

用胰岛素制剂注射后120min后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工

程技术手段，将胰岛素B链的28号和29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，已通过临床试

验。请回答下列问题：

(1)对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因为,实验室中

要先对该基因利用技术进行扩增。将该基因导入人体细胞所用的方法是

。该科研机构采用的基因治疗方法是o

(2)对遗传性糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步骤是o

(3)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为：

蛋白质三推测e找到相应的脱氧生产出速

也］—>

维结构核昔酸序列效胰岛素

其中，流程A是,流程B是o

(4)基因工程技术还可以用于基因诊断，其基本原理是o

解析：(1)对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因为目的基因。可采用PCR

技术扩增目的基因。将该基因导入人体细胞所用的方法是显微注射法。科研机构在治疗遗传

性糖尿病时，取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后做细胞培养，诱

导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能，因此该科研机构采用的基因治疗

方法是体外基因治疗。(2)基因工程步骤中的核心步骤是基因表达载体的构建。(3)分析题图

可知：流程A是从预期的蛋白质功能出发，流程B是推测应有的氨基酸序列。(4)基因工程

技术还可以用于基因诊断，其基本原理是DNA分子杂交。

答案：(1)目的基因PCR显微注射法体外基因治疗

(2)基因表达载体的构建(3)从预期的蛋白质功能出发推测应有的氨基酸序列

(4)DNA分子杂交

7.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。

如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋

白质(PJ不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：

(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行

改造。

(2)以P基因序列为基础，获得Pi基因的途径有修饰_______基因或合成

基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括

的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：o

(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过

—和，进而确定相对应的脱氧核昔酸序列，据此获得基因，

再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。

解析：（1）从题中所述资料可知，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷

氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸

的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。

（2）在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行

修饰，也可以通过人工合成法合成新的巴基因。中心法则的内容如下图所示：

复制®A呆*®A*•蛋白质

由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将

遗传信息传递给RNA,最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中RNA可自

我复制（如烟草花叶病毒等），在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA（如HIV）,这是

对中心法则的补充。

（3）蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨

基酸序列一合成DNA—表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴

定，以保证其发挥正常作用。

答案：（1）氨基酸序列（或结构）（其他合理答案也可）

（2）PPiDNA和RNA（或遗传物质）DNA-RNA、RNA-DNA、RNA一蛋白质（或转录、逆

转录、翻译）

（3）设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能

［课时作业］

一、选择题

1.科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后

的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；而且

这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。据此分析不正确的一项

是（）

A.这些鸡是基因工程的产物

B.这种变异属于可遗传的变异

C.该过程属于蛋白质工程技术

D.该种变异属于定向变异

解析：选C。根据题干信息分析，将目的基因（控制某药物蛋白合成的基因）导入了来亨

鸡胚胎细胞的DNA中，发育成的鸡产生了该药物蛋白的鸡蛋，说明目的基因在这些鸡中表达

了，A正确；这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋，说明这种

变异属于可遗传的变异，B正确；该技术为第一代基因工程技术，并没有利用蛋白质工程对

控制蛋白质合成的基因的结构进行改造，C错误；基因工程的原理是基因重组，且是对生物

性状的定向改造，即这种变异是定向的，D正确。

2.蛋白质工程在实施中最大的难题是（）

A.生产的蛋白质无法应用

B.发展前景太窄

C.对于大多数蛋白质的高级结构不清楚

D.无法人工合成目的基因

解析：选C。多数蛋白质除具有一级结构即氨基酸顺序外，还具有复杂的高级结构，即

空间结构，而很多蛋白质的空间结构是人们目前还不清楚的。空间结构不清楚也就无法合成

制造具有生物活性的蛋白质。

3.关于蛋白质工程的设计思路，不正确的是（）

A.从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构

B.从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序

C.从氨基酸的顺序推测基因的脱氧核甘酸的排列顺序

D.蛋白质工程完全不遵循中心法则

解析：选D。蛋白质工程需要以基因工程为指导，蛋白质工程中也有基因的表达过程，

遵循中心法则。

4.（2018•郑州高二检测）蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种

（）

①进行少数氨基酸的替换

②对不同来源的蛋白质的拼接

③从预期蛋白质的功能出发去推测氨基酸排列顺序

④直接改变蛋白质的空间结构

A.①②B.①②③

C.②③④D.①②④

解析：选B。蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括：制造出自然界中不存

在的全新蛋白质；在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域；改造蛋白质分子中的

几个氨基酸残基。由于蛋白质分子通常都较大，而直接改变蛋白质的空间结构不易于操作，

因此蛋白质工程是在基因的水平上进行操作的。

5.猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度的效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨

基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗糖尿病，用蛋白质工程对蛋白质分子设计的

最佳方案是（）

A.对猪胰岛素中与人胰岛素不同的氨基酸进行替换

B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素

C.将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病

D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素

解析：选A。根据题干信息可知，因猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同，所以可

利用蛋白质工程对该氨基酸进行替换。

6.中华鲍是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工

程改造中华鲍体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境，以下说法错误的是（）

A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构

B.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的

C.改造后的中华鲸和现有中华鲍仍是同一物种

D.改造后的中华鲍的后代不具有改造的蛋白质

解析：选D。蛋白质工程可以定向改造蛋白质分子的结构，A正确；改造蛋白质是通过

改造基因结构而实现的，B正确；改造后的中华酮具有新的性状，但其和现有中华鲍仍是同

一物种，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鳍的后代

也具有改造的蛋白质，D错误。

7.下列关于蛋白质工程的说法，错误的是（）

A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要

B.根据人们的需要，直接对氨基酸的分子结构进行设计

C.蛋白质工程能产生自然界中不曾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：选B。由于基因的结构决定蛋白质的结构，所以要对蛋白质的结构进行设计改造,

最终还必须通过改造基因来完成。

8.（2018•常熟高二检测）下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是（）

A.收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系

B.蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发最终推测出脱氧核昔酸序列的过程

C.T”溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现

D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质

解析：选D。蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性，在实施蛋白质工程的准备

阶段，只有收集到大量的蛋白质结构的信息，才能从其中寻求到某一结构跟预期的蛋白质功

能之间的关系，从而据其构建出某一段氨基酸序列，此氨基酸序列成为构建脱氧核甘酸序列

（即基因）的依据，A、B项正确。。溶菌酶是蛋白质，对其改造属于蛋白质工程，C项正确。

在蛋白质工程中，基因修饰后可以表达出改造的蛋白质，基因合成后可以制造出新的蛋白质。

9.（2018•河北涿鹿中学高二期中）下面各项中与蛋白质工程没有直接关系的是（）

A.利用各种高科技手段分析蛋白质的分子结构

B.研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列

C.设计和制造自然界中没有的人工蛋白质

D.用基因替换的方法治疗人的某种遗传病

解析：选D。用基因替换的方法治疗人的某种遗传病属于基因工程。

10.当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽或蛋白质类替代治疗

剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（）

A.都与天然产物完全相同

B.都与天然产物不相同

C.基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同

D.基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同

解析：选C。基因工程合成的是自然界已存在的蛋白质，与相应天然产物完全相同；蛋

白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质，与天然产物不相同。

二、非选择题

11.（2018•广东高明一中高二月考）枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特

性，但极易被氧化而失效。1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位

氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤

剂的添加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。

（1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是。

（2）改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有个碱基

对发生变化。

（3）利用生物技术改造蛋白质，提高了蛋白质的稳定性，埃斯特尔所做的工作是对已知

蛋白质进行o

（4）若要获得新型蛋白质，需用到的生物工程有蛋白质工程、和发酵工程。

（5）埃斯特尔获得新型的枯草杆菌蛋白酶的基本思路是什么？

解析：（1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是蛋白质工程。（2）由于将枯草杆菌蛋白酶分

子中的第222位氨基酸替换，改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至

少有1个碱基对发生变化。（3）利用生物技术改造蛋白质，提高了蛋白质的稳定性，埃斯特

尔所做的工作是对已知蛋白质进行少数氨基酸的替换。（4）若要获得新型蛋白质，需用到的

生物工程有蛋白质工程、基因工程和发酵工程。（5）获得新型的枯草杆菌蛋白酶的基本思路

是从预期的蛋白质功能出发，设计预期蛋白质的结构，推测应有的氨基酸的序列，推测出其

基因中的脱氧核甘酸序列，然后对现有的基因进行改造或利用DNA合成仪合成出基因。

答案：（1）蛋白质工程（2）1（3）少数氨基酸的替换（4）基因工程（5）从预期的蛋白

质功能出发，设计预期蛋白质的结构，推测应有的氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核

昔酸序列，然后对现有的基因进行改造或利用DNA合成仪合成出基因

12.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，但在体外保

存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在一70七保存半年，给广

大患者带来福音。请回答下列问题：

(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”:

I①I包I②|一

③

(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o

解析：基因工程遵循中心法则，从DNA-mRNA-蛋白质折叠产生功能，从而生产出自然

界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能一蛋白质应有的空

间结构一蛋白质应有的氨基酸序列一基因应有的碱基排列一创造出自然界不存在的蛋白质。

蛋白质的结构是由基因决定的，基因可以遗传给后代，而蛋白质不能直接遗传下去。

答案：(D①预期蛋白质的功能②预期的蛋白质结构

③应有的氨基酸序列④相应的脱氧核甘酸序列(基因)

(2)自然界已存在人类生产和生活基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)

(4)应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造①任何一种天然蛋白质都是由基因

编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基

因遗传下去；如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；

②对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多

13.在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网

中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除

中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。

目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题：

(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是,合成胰高血糖素的细胞是。

(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的序列，用

该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体。再经过细菌转化、筛选及鉴定，即

可建立能稳定合成的基因工程菌。

(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗

体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从中分离、纯化胰岛素原。胰岛素

原经酶处理便可转变为胰岛素。

解析：（1）由题干信息可知，前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素，人体合成胰岛

素的细胞是胰岛B细胞，所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛B细胞；而胰岛A细胞合成的

激素是胰高血糖素。

（2）真核生物的目的基因可用人工合成的方法合成，可根据胰岛素原的氨基酸序列，设

计并合成编码胰岛素原的DNA序列（即目的基因）；合成的DNA序列经过修饰与质粒构建胰岛

素原基因表达载体，导入细菌体内，经转化后筛选鉴定，最终得到能稳定合成胰岛素原的基

因工程菌。

（3）由题目信息可知，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，所合成的胰岛素

原存在于菌体内，所以用该工程菌进行工业发酵时，应从菌体中分离、纯化胰岛素原，经酶

处理便可转变为胰岛素。

答案：（1）胰岛B细胞胰岛A细胞

（2）DNA胰岛素原（3）菌体

14.（2018•吉林舒兰一中高二月考）凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。研究人员运用基

因工程技术，将编码该酶的基因转移到了微生物细胞中并使之表达。下图是基因工程中获得

的基因和构建重组质粒过程，请回答下列有关问题：

-EcoRI

EcoRIEcoRIPstI

抗四环素基因

-BamHI—外源DNA

PstI

tt

抗氨羊青BamHIBamU.I

霉O素基因

（1）分析上图可知，构建重组质粒（如图所示）最好选用限制酶，理

由是O

（2）工业生产过程中，最初多采用重组大肠杆菌或芽抱杆菌生产凝乳酶，将目的基因导

入大肠杆菌或芽抱杆菌前所做的具体处理方法是。现在生产凝乳酶多

采用酵母菌，酵母菌作为受体细胞的优势是O

（3）研究发现，如果将该凝乳酶20位和24位氨基酸改变为半胱氨酸，其催化能力将提

高2倍。科学家可以生产上述高效凝乳酶的现代生物工程技术是,该生物工程

技术的原理是，实质是o

（4）基因工程的最后一步中，目的基因能否在生物体内稳定遗传的关键是,

检测目的基因是否转录出了mRNA所用的探针是用（填“DNA”“RNA”或“蛋

白质”）制作的。

答案：（1）止血H和B仪防止目的基因