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【补题】蛋白质工程及应用
一、单选题
1．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10~12℃。下列说法正确的是（ ）。
A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B．对葡萄糖异构酶的改造需要以基因工程为基础
C．蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具
D．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
【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，A错误；
B、对葡萄糖异构酶的改造属于蛋白质工程，需要以基因工程为基础，B正确；
C、蛋白质工程要通过基因工程实施，需要酶和载体作为工具，C错误；
D、蛋白质工程对编码蛋白质的基因进行了改造，遗传物质已经改变，属于可以遗传的变异，D错误。
故答案为：B。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2．干扰素在体外保存困难，科学家将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸后，可以在-70℃的条件下保存半年。下列有关蛋白质工程的叙述正确的是（ ）
A．改造后的干扰素是自然界中不曾存在的新型物质
B．在分子水平上直接对干扰素的氨基酸进行改造
C．蛋白质工程不需要构建基因表达载体
D．蛋白质工程不需要从预期蛋白质功能出发，直接设计其结构
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、据题意可知，科学家将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，故改造后的干扰素是自然界中不曾存在的新型物质，A正确；
B、对天然干扰素的改造须通过对基因的操作来实现，而不是直接对干扰素的氨基酸进行改造，B错误；
C、基因工程和蛋白质工程都需要构建基因表达载体，C错误；
D、蛋白质工程是从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，D错误。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
3．某生物中发现一种基因的表达产物是具有较强抗菌性和溶血性的多肽P1，科研人员预期在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的蛋白质药物，下一步要做的是（ ）
A．构建含目的肽DNA片段的表达载体
B．合成编码多肽P1的DNA片段
C．设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构
D．利用抗原-抗体杂交的方法对表达产物进行检测
【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】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）。因此，预期蛋白质功能的下一步要做的是设计预期的蛋白质结构，即设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构。C正确，ABD错误。
故答案为：C。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
4．下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是（ ）
A．蛋白质工程的实质是改造基因
B．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列
C．蛋白质工程的基础是基因工程
D．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则
【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，可见其实质是改造基因，A正确；
B、蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是预期的蛋白质功能，B错误；
C、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，C正确；
D、蛋白质工程遵循的原理包括中心法则，D正确。
故答案为：B。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
5．蛋白质工程是当前的新兴分子生物学技术，它是通过改造或合成基因，来改造现有的蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类生产、生活的需求。蛋白质工程技术不会改变组成蛋白质的氨基酸的（ ）
A．种类 B．数目 C．排列顺序 D．连接方式
【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程可能会改变组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序，但是不会改变氨基酸的连接方式，氨基酸之间都是通过脱水缩合方式形成肽键连接的。D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
6．（2022·辽宁模拟）干扰素在体外保存非常困难。干扰素由166个氨基酸组成，如果将其分子上第17位的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在－70℃的条件下可以保存半年。若利用蛋白质工程的原理和方法生产新型干扰素，下列思路最可行的是（ ）
A．用DNA合成仪合成新的干扰素基因
B．利用基因定点突变技术改造干扰素基因
C．直接改造mRNA，进行密码子的替换
D．生产正常干扰素，再进行氨基酸的替换
【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、由题意可知，干扰素分子的改造，只需要一个氨基酸的替换，不必合成新基因，改造基因比较容易，A不符合题意；
B、由分析可知中，蛋白质工程的目的是改造蛋白质，但其方法是通过改造或合成基因来实现的，B符合题意；
C、若直接改造mRNA，可获得改造后的蛋白质，但不能遗传不能复制，C不符合题意；
D、干扰素属于糖蛋白，若直接对其进行氨基酸的替换，可能会导致干扰素的结构和功能丧失，D不符合题意。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
7．T4溶菌酶（A0）在温度较高时易失去活性，科学家利用蛋白质工程技术，使T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸。在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键。获得了耐热性高的T4溶菌酶（A1）。下列叙述错误的是（ ）
A．检测A1活性时先将A1与底物混合。再置于高温环境
B．A0和A1空间结构的差异是影响热稳定性的原因之一
C．氨基酸替换和二硫键的形成需要通过改造基因实现
D．获得A1的过程需要进行转录和翻译
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、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，A错误；
B、分析题意可知，和A0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，B正确；
C、据分析可知，科学家利用蛋白质工程技术，对编码T4溶菌酶的基因进行改造，从而实现氨基酸替换和二硫键的形成，C正确；
D、获得A1的过程需要对基因进行改造，进而表达出不一样的蛋白质，该过程涉及转录和翻译，D正确。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
8．（2022·兴城模拟）蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是（ ）
A．分析蛋白质的三维结构
B．研究蛋白质的氨基酸组成
C．获取编码蛋白质的基因序列信息
D．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
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程的准备工作，与题意不符，A错误；
B、研究蛋白质的氨基酸组成是为了设计或改造相关基因，这不是蛋白质工程的最终目的，B错误；
C、获取编码蛋白质的基因序列信息实现了对基因的修饰或合成过程，但不是蛋白质工程的最终目的，C错误；
D、改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，从而满足人类的需求，实现对蛋白质的定向改造，这是蛋白质工程的最终目标，D正确。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
9．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．“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物
B．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
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．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
【答案】B
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】A、“转基因动物”是指以实验方法导入外源基因，在染色体组内稳定整合并遗传给后代的一类动物，A错误；
B、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正确；
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表达，即基因的选择性表达，C错误；
D、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，D错误。
故答案为：B。
【分析】1、转基因动物的受体细胞是受精卵，所以含有转基因的受精卵在形成个体时，所有细胞都会含有转入的基因，“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞表达出更多的人白蛋白，而不是含有更多的白蛋白基因。只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞才表达。
2、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：cDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
10．β葡聚糖酶是一种在酒类、饲料等行业中具有重要用途的工业用酶。为提高β葡聚糖酶的催化活性，科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝氨酸。下列有关叙述错误的是（ ）
A．改造后的β葡聚糖酶的耐酸碱能力增强
B．改造后的β葡聚糖酶空间结构发生了改变
C．对β葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程
D．可通过DNA分子测序法检测突变是否成功
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、根据题干“为提高β葡聚糖酶的催化活性”可知：不能得出改造后的β葡聚糖酶的耐酸碱能力增强，A错误；
B、根据题干“为提高β葡聚糖酶的催化活性，科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝氨酸”可知：氨基酸的序列发生改变，因此改造后的β葡聚糖酶空间结构也发生了改变，B正确；
C、根据题意可知：若要改变蛋白质的功能，对蛋白质的氨基酸序列进行改造，属于蛋白质工程，C正确；
D、蛋白质工程被称为第二代基因工程，因此可通过DNA分子测序法检测突变是否成功，D正确。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
11．下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（ ）
A．蛋白质工程的基础是基因工程
B．蛋白质工程的实现需要多学科的技术
C．通过蛋白质工程，能改变蛋白质的活性
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上进行氨基酸的增减、替换等操作
【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】AB、蛋白质工程是以基因工程为基础延伸出来的第二代基因工程，包含多学科的综合科技工程领域，A正确，B正确；
C、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性状，合成新的蛋白质，能改变蛋白质的活性，C正确；
D、蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的，D错误。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
12．蛋白质工程的最终目的是（ ）
A．分析蛋白质的三维结构
B．研究蛋白质的氨基酸组成
C．获取编码蛋白质的基因序列信息
D．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
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到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，D正确。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
13．合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是（ ）
A．基因结构 B．RNA结构 C．氨基酸序列 D．蛋白质结构
【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】合成自然界不存在的蛋白质属于蛋白质工程，应根据蛋白质功能，从设计蛋白质结构入手，然后通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质，因此合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是基因结构，A正确，BCD错误。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
14．作物脱毒、改善畜产品的品质、抗除草剂作物、可保存的干扰素、检测有毒物质依次是下列哪项生物技术的应用（ ）
①基因工程②细胞工程③蛋白质工程
A．①②②③① B．②①①③② C．②①②③② D．②①①②③
【答案】B
【知识点】蛋白质工程；细胞工程的概述；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】作物脱毒采用了植物组织培养技术，属于②细胞工程；改善畜产品的品质需要采用DNA重组技术，属于①基因工程；抗除草剂作物的培育需要采用DNA重组技术，属于①基因工程；干扰素是一种蛋白质，治疗癌症和病毒感染，很难保存，但可通过基因改造获得可保存的干扰素，运用③蛋白质工程；检测有毒物质，判断某物质的毒性，需要采用动物细胞培养技术，属于②细胞工程。
故答案为：B。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、基因工程的应用：（1）植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
（2）动物基因工程方面，将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物（哺乳动物才会泌乳）的受精卵中，然后将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。该转基因动物进入泌乳期后，通过分泌的乳汁获得所需药品，称之为乳腺生物反应器。
（3）医药卫生方面，基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。
3、细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞或细胞器的水平上的操作，按照人们的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的综合性科学技术。细胞工程分类（1）依据操作对象分：植物细胞工程和动物细胞工程（2）依据操作技术分：植物组织培养技术、细胞融合技术、动物细胞核移植技术等。
15．（2021·辽宁）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
【知识点】酶的相关综合；蛋白质工程
【解析】【解答】A、蛋白质的结构决定功能，N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一，A正确；
B、加入连接肽是通过蛋白质工程，蛋白质工程的实质是改造基因，B正确；
C、蛋白质的合成需要转录和翻译过程，C正确；
D、检测N1的活性应先置于高温环境在将N1与底物混合，D错误。
故答案为：D。
【分析】1、酶
（1）酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA。
（2）酶催化作用的实质：降低化学反应的活化能，在反应前后本身性质不会发生改变。
（3）酶的特性：①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。②专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应。③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
（4）酶的变性：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
二、填空题
16．生态工程的设计所依据的是 和 原理
【答案】生态学；工程学
【知识点】生态工程依据的生态学原理
【解析】【解答】生态工程的设计所依据的是生态学和工程学。
故答案为：生态学；工程学。
【分析】生态工程（1）概念：生态工程是指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
（2）生态工程建设的目的：遵循生态学规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
（3）特点：少消耗、多效益、可持续的工程体系。
（4）原理：生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
17．蛋白质工程是指以 作为基础，通过 ，对现有蛋白质进行 ，或制造一种 ，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 的蛋白质）
【答案】蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系；基因修饰或基因合成；改造；新的蛋白质；自然界已存在
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
故答案为： 蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系 ；基因修饰或基因合成；改造；新的蛋白质；自然界已存在。
【分析】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
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。
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）
三、非选择题组
18．
（1）干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，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 70℃下保存半年，给广大患者带来福音。回答下列问题：
Ⅰ.天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的 进行的，而蛋白质工程却与之相反。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，其基本途径是：预期蛋白质的功能→设计 →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。
Ⅱ.上述过程设计的脱氧核苷酸序列 （填“是”或“不是”）唯一的。该方法获得的干扰素基因与细胞内干扰素基因相比，结构上不同之处有 。
Ⅲ.设计改造干扰素，最终还必须通过 来完成，原因是 。
（2）我国研究人员通过利用一只Bmall基因（影响生物节律）敲除彻底，且生物节律紊乱特征最为明显的猕猴的体细胞细胞核，成功获得5只克隆疾病猴。请回答下列问题：
Ⅳ.为得到更多的卵母细胞用于核移植，可对卵细胞供体猴使用 处理，使其超数排卵，收集并选取处于 时期的卵母细胞。
Ⅴ.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉 ，原因是 。
Ⅵ.体细胞克隆猴常作为人类疾病研究的实验动物模型，与用多只普通猴做实验相比，使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是 。
【答案】（1）中心法则；预期的蛋白质结构；不是；该方法获得的干扰素基因不含内含子、启动子和终止子；基因；基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代
（2）促性腺激素；减数第二次分裂中期；受体卵母细胞的核；为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自供体细胞；避免个体间差异对实验的干扰，大大减少实验动物的使用数量
【知识点】蛋白质工程；动物细胞核移植技术；动物体细胞克隆
【解析】【解答】Ⅰ.天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的中心法则进行的，蛋白质工程基本途径是预期蛋白质的功能→预期蛋白质的结构→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。
Ⅱ.因为密码子具有简并性，由氨基酸序列推测相应的脱氧核苷酸序列不是唯一的，通过该方法获得的干扰素基因序列是由氨基酸序列推测的，所以与细胞内的干扰素基因相比，缺少内含子、启动子和终止子等不转录或不翻译的片段。
Ⅲ.干扰素的本质是蛋白质，是由基因控制编码的，基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代，所以改造干扰素最终需要改造基因。
Ⅳ.为得到更多的卵母细胞，可以对供体猴使用促性腺激素处理，使其超数排卵，收集处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。
Ⅴ.本实验是细胞核移植激素，为了使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自供体细胞，所以需要在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉受体卵母细胞的核。
Ⅵ.使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是避免个体间差异对实验的干扰，大大减少实验动物的使用数量。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、体细胞核移植技术 ：将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。原理是动物细胞核的全能性。
2、体细胞核移植过程：
四、综合题
19．PCR技术于1985年诞生，应用十分广泛，几乎包括生物技术的各个方面，例如∶分离与扩增目的基因，基因表达的研究，DNA测序以及基因诊断等。回答下列问题
（1）PCR技术扩增目的基因的前提是 ，以便根据此前提合成引物，引物的作用是 。
（2）RT-PCR是以 mRNA为模板进行的特殊
PCR 技术，过程如图 1，该过程所需要的酶有 和 。
（3）一定浓度范围内，模板浓度与 PCR 产物的浓度呈正比。在 RT-PCR过程中加入 TaugMan探针，原理如图 2 所示，Tag Man探针序列对应待扩增的目的基因的序列，在其5'端连接一个报告荧光基团（R），在其3'端连接一个淬灭荧光基因（Q）），探针完整时，报告荧光基团与淬灭荧光基团位置接近，发射的荧光被淬灭剂吸收，荧光强度很低。PCR 过程中 Tag 酶从5'端切断 Tag Man探针，释放荧光基团。根据荧光强度可对PCR 产物进行定量分析，原理是 。根据 PCR 产物的浓度又可以估算 的浓度，以此代表目的基因在特定组织中的表达量。
（4）利用 PCR 技术，在引物的某个特定位点引入一个或多个不能与目的基因配对的碱基，就可以在目的基因中带来定点突变，据此获得的目的基因再经表达、纯化获得蛋白质，该过程属于 （填工程技术）的范畴。
【答案】（1）已知一段目的基因的核苷酸序列；使Taq酶能从引物的3端（一端）连接脱氧核苷酸（或为子链的延伸提供起点）
（2）逆转录酶；Taq酶（热稳定性DNA聚合酶）
（3）随着PCR循环次数的增加，释放的荧光基团也会越多，荧光就会越强；起始模板RNA
（4）蛋白质工程
【知识点】PCR技术的基本操作和应用；蛋白质工程
【解析】【解答】(1)PCR技术扩增目的基因的前提是已知一段目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，引物的作用是使Taq酶能从引物的3端（一端）连接脱氧核苷酸。
(2)RT-PCR过程①是由mRNA形成cDNA的过程，表示逆转录过程，需要加入逆转录酶；过程②是PCR过程，需要加入热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。
(3)PCR扩增时结合在模板链上的探针被Tag酶切断，使R和Q分离，R发射的荧光不被淬灭，随着PCR循环次数的增加，释放的R也会越多，荧光就会越强。荧光的强度能反映PCR产物的数量，通过对荧光信号强弱的监测就可实现对产物的检测。一定浓度范围内，模板浓度与PCR产物的浓度呈正比，RT-PCR过程的起始模板是RNA。
(4)通过PCR技术对目的基因进行定点突变，属于基因的修饰，属于蛋白质工程的范畴。
【分析】1、PCR技术
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚台酶(Taq酶)。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩増中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
20．蛋白质工程是基因工程的延伸，回答下列有关基因工程和蛋白质工程的问题：
（1）基因工程中的目的基因主要是指 的基因。
（2）目的基因转录的起始部位称为 ，是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶 的部位。
（3）翻译时与密码子发生碱基互补配对的是转运RNA上的反密码子，转运RNA的主要功能是 。可用 杂交的方法检验翻译的产物，若有 出现，则表明目的基因表达出相应的产物。
（4）基因工程在原则上只能产生 的蛋白质。蛋白质工程是以蛋白质分子的 及其与生物功能的关系作为基础的。以胰岛素的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列 （填“相同”或“不相同”）。
【答案】（1）编码蛋白质
（2）启动子；识别与结合
（3）识别并转运氨基酸；抗原-抗体；杂交带
（4）自然界已有的；结构规律；不相同
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）；基因工程的概述
【解析】【解答】(1)基因工程中的目的基因主要是指编码蛋白质的基因。
(2)启动子是基因的一个组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度，是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。
(3)翻译时，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子发生碱基互补配对，tRNA具有识别并转运氨基酸的功能。可用抗原-抗体杂交的方法检验翻译的产物，若有杂交带出现，则表明目的基因表达出相应的产物，这利用的原理是抗原-抗体特异性结合。
(4)基因工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质；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。因此以胰岛素的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列不相同。
【分析】1、基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。基因工程的目的：按照人们的愿望进行严格的设计，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
2、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
3、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
21．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℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。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”：
① ；② ；③ ；④ 。
（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 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。
【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；人类生产和生活；基因修饰；基因合成；改造
（3）空间或高级
【知识点】蛋白质工程；基因工程的概述
【解析】【解答】(1)由蛋白质工程的基本途径可知图中的①为预期蛋白质的功能；②为设计蛋白质的三维结构；③为推测应有的氨基酸序列，④为找到相应的脱氧核苷酸序列。
(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程将一种生物已有的基因转移到另一种生物中，在原则上只能生产自然界中存在的蛋白质，且不一定符合人类生产生活 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，通过基因的修饰或基因合成，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要。蛋白质工程实质上也是对基因进行操作，因而蛋白质工程又被称为“第二代基因工程”。
(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空间结构，而且蛋白质的功能也具有多样性。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而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。
22．口服α—干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。 下图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程。请回答下列问题：
（1）步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是 。由于DNA复制时，子链只能由5'向3’方向延伸，故可以从下图A，B，C，D四种单链DNA片段中选取 作为引物。
（2）步骤②用到的农杆菌Ti质粒的功能是： 。图示过程涉及的生物工程包括植物基因工程和 ，后者利用了细胞 的原理。
（3）如果将干扰素基因导入哺乳动物的受精卵，早期胚胎培养至 阶段，然后进行胚胎移植，可从转基因动物分泌的乳汁中获得干扰素，人们把这种转基因动物称为 。
（4）干扰素体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。对蛋白质进行改造，应该直接对 进行操作来实现对蛋白质的改造。原因是： （答出2点即可）。
【答案】（1）干扰素基因两端的部分核苷酸序列；B、C
（2）将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上；植物细胞工程；增殖
（3）桑椹胚或囊胚；乳房生物反应器（或乳腺生物反应器）
（4）基因；①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。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
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列。
因DNA复制时，子链总是从5向3方向延伸，子链与模板链反向平行，所以利用PCR技术扩增干扰素基因时，可以从图2的A，B，C，D四种单链DNA片段中选取B和C片段作为引物。
(2)迄今约80%的转基因植物都是利用农杆菌转化法，因为农杆菌的Ti质粒上的T-DNA，可将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上。
分析题图可知，图示过程涉及的生物工程包括植物基因工程和植物细胞工程，后者利用了细胞增殖的原理。
(3)通过基因工程得到的受精卵要在体外进行早期胚胎培养，一般培养至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植。转基因动物发育成熟后，可从转基因动物分泌的乳汁中获干扰素，人们把这种转基因生物称为乳房生物反应器，也叫乳腺生物反应器。
(4)因为①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；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，所以对天然蛋白质进行改造，应该通过对基因的操作来实现。
【分析】1、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
23．（2022高三下·哈尔滨开学考）凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。直接利用动、植物生产凝乳酶受多种因素限制，培育高酶活力凝乳酶微生物菌种是目前最有前途的发展方向。从牛胃液中分离到的凝乳酶以催化能力强而被广泛应用，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。
（1）从牛胃细胞中提取 ，再逆转录形成 cDNA，以此 cDNA 为模板 PCR 扩增目的基因，有时需要在引物的5’端设计 （填“限制酶”“DNA 连接酶”或“RNA 聚合酶”）识别序列，以便构建重组 DNA 分子。
（2）构建重组 DNA 分子（如图 1 所示）最好选用 限制酶，理由是 。若研究人员获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组质粒，如图 2 所示。这三种重组质粒中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 ，不能表达的原因是 。
（3）工业化生产过程中，最初多采用重组大肠杆菌或芽孢杆菌生产凝乳酶，现多采用重组毛霉生产，相较于大肠杆菌，毛霉作为受体细胞的优势是 。
（4）研究发现，如果将该凝乳酶的第 20 位和第 24 位氨基酸改变为半胱氨酸，其催化能力将提高2 倍。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶，所需步骤有 。
a．蛋白质的结构设计 b．蛋白质的结构和功能分析 c．蛋白质结构的定向改造d．凝乳酶基因的定向改造 e．将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞f．将定向改造的凝乳酶导入受体细胞
【答案】（1）mRNA；限制酶
（2）BamHⅠ和 PstI；在不破坏目的基因的基础上，双酶切割可使质粒和目的基因形成相同的黏性末端，防止错连；甲和丙；甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游（甲、丙中目的基因不在启动子和终止子之间），两者目的基因均不能转录
（3）含有内质网和高尔基体，可对蛋白质进行加工和修饰
（4）b、a、d、e
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)牛胃细胞中含有能转录出凝乳酶的mRNA，可逆转录得到cDNA；构建重组DNA分子时，需用同种限制性内切酶处理目的基因和载体，故需要在引物的5'端设计限制酶识别序列，以便构建重组DNA分子。
(2)由图1可知，质粒和外源DNA中共同含有且不会破坏目的基因的限制酶是BamHI和PstI，因此构建重组DNA分子最好选用BamHI和PstI限制酶，这样在不破坏目的基因的基础上，双酶切割可使质粒和目的基因形成相同的黏性末端，防止错连；在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样的基因才能表达，图中甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游（甲、丙中目的基因不在启动子和终止子之间），两者的目的基因均不能转录，甲和丙均不符合，所以不能在宿主细胞中表达目的基因产物。
(3)毛霉较重组大肠杆菌或芽孢杆菌作为受体细胞的优势是毛霉为真核微生物，含有内质网和高尔基体可对蛋白进行加工和修饰。
(4)通过分析想要的蛋白质的功能，预测蛋白质应有的结构，然后根据蛋白质的结构逆向推测控制该蛋白质合成的基因的碱基组成及排列顺序，最后就是将改造后的目的基因导入受体细胞，从而转录翻译得出目的蛋白，即需要b、a、d、e。
【分析】（1）基因工程中目的基因的提取方法：①直接从基因库中提取；②利用mRNA通过逆转录合成cDNA；③根据已知氨基酸的序列合成DNA。
（2）基因表达载体的构建过程：一般用同种或能产生相同末端的限制性内切酶分别切割载体和含有目的基因的DNA片段，再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处。
（3）构建重组DNA分子时，利用两种限制性内切酶可以有效防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反向连接。
（4）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达，即酶切位点位于启动子和终止子之间。
（5）蛋白质工程的基本思路：预期的蛋白质功能 →设计预期的蛋白质的结构→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或合成新的基因 →获得所需要的蛋白质。
24．（2021·贵港模拟）干扰素是一类糖蛋白，具有抗病毒。抗肿瘤等作用，科技人员利用基因工程、胚胎工程等将哺乳动物转变成“批量生产药物的工厂”。下图为利用奶牛生产抗病毒的特效药——干扰素的基本流程。回答下列问题：
（1）由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作 。②过程为了快速获得更多的干扰素基因常常采用 进行扩增。利用乳腺生物反应器生产干扰素，获得的干扰素基因应与 启动子重组在一起，从而确保干扰素定位表达于动物乳腺。为检测干扰素基因是否表达，可以采用 的方法。
（2）形成受精卵的⑤过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜， 。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有 （填两点）。
（3）在进行过程⑦之前，需对早期胚胎进行筛选和鉴定，科研人员取囊胚滋养层的细胞，利用SRY基因（位于Y染色体上）探针进行检测，将检测反应呈 （填“阳”或“阴”）性的胚胎进行移植。
（4）如果我们采用蛋白质工程来合成人干扰素，可以通过 ，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
【答案】（1）逆转录；PCR技术；乳腺蛋白基因；抗原—抗体杂交
（2）原核形成和融合；透明带反应和卵黄膜封闭作用
（3）阴
（4）基因修饰或基因合成
【知识点】受精作用；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】 (1)分析图可知，由mRNA形成cDNA的①过程称作反转录。②表示获得目的基因的过程，其方法有：从cDNA文库中获取（从基因文库中获取）、PCR技术扩增和人工合成，为了快速获得更多的干扰素基因常常采用PCR技术进行扩增。启动子能够启动基因的转录，重组干扰素基因表达载体中的奶牛乳腺蛋白基因启动子决定了人干扰素基因只能在奶牛乳腺细胞中特异性表达；为检测干扰素基因是否表达，可以采用抗原一抗体杂交的方法。
(2)⑤表示体外受精过程，该过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和融合。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有：透明带反应和卵黄膜封闭作用。
(3)乳腺生物反应器采用的是雌性生物，故利用SRY基因（位于Y染色体上）探针进行检测，检测反应呈阴性的胚胎才是雌性胚胎，将检测反应呈阴性的胚胎，进行移植。
(4)如果我们采用蛋白质工程来合成人干扰素，可以通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
【分析】1、PCR技术
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚台酶(Taq酶)。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩増中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
2、受精作用过程：
第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。
第二步：精子进入卵细胞膜，卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。
第三步：原核形成。雄原核形成和雌原核形成。
第四步：合子形成。雌雄原核融合形成合子（受精卵）。
25．科学家通过基因工程技术，成功利用Bt毒蛋白基因和非转基因棉A植株培育出抗虫转基因棉B植株，回答下列问题：
（1）利用基因工程获得抗虫转基因棉B植株的操作程序主要包括 个步骤，其中核心步骤是 ：
（2）一个完整的基因表达载体应该包括复制原点、启动子、终止子、 (答出2点即可)等，其中启动子是指 。
（3）研究人员发明了一种新的基因转化法——农杆菌介导喷花转基因法，即将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上，该方法集合了 两种转化法的优点，可用 技术确认Bt毒蛋白基因是否插入到了转基因植物的染色体DNA上。
（4）通过对Bt毒蛋白三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白进行改造，以提高其致死率，实验设计思路是 。
【答案】（1）四；构建基因表达载体
（2）目的基因（Bt毒蛋白基因）和标记基因；位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程
（3）农杆菌转化法和花粉管通道法；DNA分子杂交
（4）参照密码子表，找到控制该14个氨基酸的碱基对序列所在的基因位置，将这些碱基对序列进行缺失处理
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)获取抗虫转基因棉B植株需要采用基因工程技术，该技术主要包括四个步骤，核心步骤是基因表达载体的构建。
(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；启动子是位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程。
(3)农杆菌介导喷花转基因法是指将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上，该方法集合了农杆菌转化法和花粉管通道法两种转化法的优点。检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因常用的方法为DNA分子杂交技术。
(4)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。再根据题干信息“将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率”可知，要根据蛋白质工程的原理对Bt蛋白进行改造，以提高其致死率，可参照密码子表，找到控制该14个氨基酸的碱基对序列所在的基因位置，将这些碱基对序列进行缺失处理。
【分析】基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
26．（2021高三上·邯郸期末）研究发现，2018-2030年糖尿病患者的胰岛素用量可能会增加20%，目前的胰岛素产量不能满足全球需求，利用生物工程生产人胰岛素是解决该问题的主要手段。已知人胰岛素基因中含有不能编码蛋白质的内含子，转录形成的mRNA需加工（切去内含子对应区段）后才可翻译；而大肠杆菌的基因中没有内含子，也没有切除内含子相应的机制。如图是利用基因工程生产人胰岛素的操作示意图。回答下列问题：
（1）科研人员利用步骤①②获得人胰岛素基因，而不是从人的基因组文库中获得，原因是 。
（2）通过步骤⑤可以短时间内获得大量的胰岛素基因，它利用的原理是 。利用该技术扩增胰岛素基因的条件有胰岛素基因，dATP、dCTP、dTTP、dGTP、 酶和引物等，其中合成引物的前提条件是要有 。
（3）步骤 是基因工程的核心步骤，其目的是 。为确定步骤⑩获得的人胰岛素的功能活性是否与天然产品相同，科研人员还需进行的研究是 。
（4）科学家利用蛋白质工程技术，研制出了赖脯胰岛素，与天然胰岛素相比，其皮下注射后易吸收，起效快。获得赖脯胰岛素基因的途径是：从预期的蛋白质功能出发→ →推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
【答案】（1）通过步骤①②获得的人胰岛素基因中没有内含子，其转录产物可以在大肠杆菌中表达出胰岛素（或从人的基因组文库中获得的人胰岛素基因中含有内含子，其初始转录产物不能在大肠杆菌中翻译，因此无法获得胰岛素）
（2）DNA双链复制；Taq；一段已知胰岛素基因的核苷酸序列
（3）⑦；使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用；将步骤⑩获得的人胰岛素与天然产品的功能进行活性比较
（4）设计预期的蛋白质结构
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）由步骤①②获得的人胰岛素基因中没有内含子，其转录产物可以在大肠杆菌中表达出胰岛素；从人的基因组文库中获得的人胰岛素基因中含有内含子，其初始转录产物不能在大肠杆菌中翻译，因此无法获得胰岛素。
（2）过程⑤利用的技术是PCR，该技术的原理是DNA双链复制，所需条件有目的基因（胰岛素基因）、原料（dATP、dCTP、dTTP和dGTP）、Taq（热稳定DNA聚合）酶和引物等，其中合成引物的前提条件是要有一段已知胰岛素基因的核苷酸序列。
（3）⑦基因表达载体的构建是基因工程的核心。基因表达载体构建的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。有的基因工程产品需要与天然产品的功能进行活性比较，以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同，因此为确定步骤⑩获得的人胰岛素的功能活性是否与天然产品相同，科研人员还需进行的研究是将步骤⑩获得的人胰岛素与天然产品的功能进行活性比较。
（4）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，以满足人类生产和生活的需求。其基本途径是：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。
【分析】1、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
27．T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。为了提高T4溶菌酶的耐热性，科学家首先对影响T4溶菌酶耐热性的一些重要结构进行了研究。然后以此为依据对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸。于是，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。这项工作属于什么工程的范畴？ 在该实例中引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本原因是什么？ 如果要将该研究成果应用到生产实践，还需要做哪些方面的工作？
【答案】蛋白质工程；基因的碱基序列发生改变；如果要将该研究成果应用到生产实践，还有很多工作要做，例如由于改造后酶的空间结构发生了改变，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它的稳定性、能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等，需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】从题干可知，以上操作对相关基因进行改造，因此属于蛋白质工程，实质是改变某种蛋白质相关基因的碱基序列。如果要将该研究成果应用到生产实践，还有很多工作要做。例如由于改造后酶的空间结构发生了改变，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它的稳定性、能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等，需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
28．基因工程在科技生产中应用广泛，请回答下列相关问题：
（1）在基因工程中，借助 DNA 合成仪可以进行人工合成目的基因，这类目的基因需要满足的条件是 。利用此方法还可以用于合成 。
（2）在基因工程中，检测目的基因在受体细胞中是否成功转录，采用的检测方法是 ，此过程中用到的基因探针是指 。
（3）基因芯片的用途广泛，可以用于基因检测。科学家将芯片上成千上万的探针分子，与被检测的带有标记的基因样品，按 原理进行杂交。
（4）蛋白质工程中一般是通过改造目的基因来改造蛋白质，而不是直接改造蛋白质，原因是： 、 。
【答案】（1）目的基因比较小，且核苷酸序列已知；探针、引物
（2）分子杂交技术；带放射性标记的目的基因的DNA片段
（3）碱基互补配对
（4）基因可以遗传，而蛋白质分子不能遗传；相较于蛋白质，对基因进行改造容易操作，难度更小
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】 (1)获得目的基因的方法：①从基因文库中获取（适用于目的基因的序列为未知的情况）；②利用PCR技术扩增（适用于目的基因的核苷酸序列已知的情况）；③人工化学合成（适用于目的基因较小，而且核苷酸序列已知的情况）。利用人工合成的方法还可以合成引物、探针。
(2)目的基因的检测与鉴定：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。分子杂交技术中，以带放射性标记的目的基因的DNA片段为探针，若出现杂交带，说明转录成功。
(3)基因芯片主要用于基因检测工作，基因芯片的测序原理是杂交测序方法，让芯片上带有标记的探针分子与基因样品进行杂交，由于探针与基因上都有相应的碱基，故碱基间遵循碱基互补配对原则进行杂交。
(4)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。由于基因可以遗传，而蛋白质分子不能遗传，并且与蛋白质相比，基因更容易改造，难度更小，故蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质。
【分析】基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
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【补题】蛋白质工程及应用
一、单选题
1．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10~12℃。下列说法正确的是（ ）。
A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B．对葡萄糖异构酶的改造需要以基因工程为基础
C．蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具
D．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
2．干扰素在体外保存困难，科学家将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸后，可以在-70℃的条件下保存半年。下列有关蛋白质工程的叙述正确的是（ ）
A．改造后的干扰素是自然界中不曾存在的新型物质
B．在分子水平上直接对干扰素的氨基酸进行改造
C．蛋白质工程不需要构建基因表达载体
D．蛋白质工程不需要从预期蛋白质功能出发，直接设计其结构
3．某生物中发现一种基因的表达产物是具有较强抗菌性和溶血性的多肽P1，科研人员预期在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的蛋白质药物，下一步要做的是（ ）
A．构建含目的肽DNA片段的表达载体
B．合成编码多肽P1的DNA片段
C．设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构
D．利用抗原-抗体杂交的方法对表达产物进行检测
4．下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是（ ）
A．蛋白质工程的实质是改造基因
B．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列
C．蛋白质工程的基础是基因工程
D．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则
5．蛋白质工程是当前的新兴分子生物学技术，它是通过改造或合成基因，来改造现有的蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类生产、生活的需求。蛋白质工程技术不会改变组成蛋白质的氨基酸的（ ）
A．种类 B．数目 C．排列顺序 D．连接方式
6．（2022·辽宁模拟）干扰素在体外保存非常困难。干扰素由166个氨基酸组成，如果将其分子上第17位的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在－70℃的条件下可以保存半年。若利用蛋白质工程的原理和方法生产新型干扰素，下列思路最可行的是（ ）
A．用DNA合成仪合成新的干扰素基因
B．利用基因定点突变技术改造干扰素基因
C．直接改造mRNA，进行密码子的替换
D．生产正常干扰素，再进行氨基酸的替换
7．T4溶菌酶（A0）在温度较高时易失去活性，科学家利用蛋白质工程技术，使T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸。在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键。获得了耐热性高的T4溶菌酶（A1）。下列叙述错误的是（ ）
A．检测A1活性时先将A1与底物混合。再置于高温环境
B．A0和A1空间结构的差异是影响热稳定性的原因之一
C．氨基酸替换和二硫键的形成需要通过改造基因实现
D．获得A1的过程需要进行转录和翻译
8．（2022·兴城模拟）蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是（ ）
A．分析蛋白质的三维结构
B．研究蛋白质的氨基酸组成
C．获取编码蛋白质的基因序列信息
D．改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求
9．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．“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物
B．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
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．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
10．β葡聚糖酶是一种在酒类、饲料等行业中具有重要用途的工业用酶。为提高β葡聚糖酶的催化活性，科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝氨酸。下列有关叙述错误的是（ ）
A．改造后的β葡聚糖酶的耐酸碱能力增强
B．改造后的β葡聚糖酶空间结构发生了改变
C．对β葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程
D．可通过DNA分子测序法检测突变是否成功
11．下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（ ）
A．蛋白质工程的基础是基因工程
B．蛋白质工程的实现需要多学科的技术
C．通过蛋白质工程，能改变蛋白质的活性
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上进行氨基酸的增减、替换等操作
12．蛋白质工程的最终目的是（ ）
A．分析蛋白质的三维结构
B．研究蛋白质的氨基酸组成
C．获取编码蛋白质的基因序列信息
D．改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求
13．合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是（ ）
A．基因结构 B．RNA结构 C．氨基酸序列 D．蛋白质结构
14．作物脱毒、改善畜产品的品质、抗除草剂作物、可保存的干扰素、检测有毒物质依次是下列哪项生物技术的应用（ ）
①基因工程②细胞工程③蛋白质工程
A．①②②③① B．②①①③② C．②①②③② D．②①①②③
15．（2021·辽宁）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、填空题
16．生态工程的设计所依据的是 和 原理
17．蛋白质工程是指以 作为基础，通过 ，对现有蛋白质进行 ，或制造一种 ，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 的蛋白质）
三、非选择题组
18．
（1）干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，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 70℃下保存半年，给广大患者带来福音。回答下列问题：
Ⅰ.天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的 进行的，而蛋白质工程却与之相反。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，其基本途径是：预期蛋白质的功能→设计 →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。
Ⅱ.上述过程设计的脱氧核苷酸序列 （填“是”或“不是”）唯一的。该方法获得的干扰素基因与细胞内干扰素基因相比，结构上不同之处有 。
Ⅲ.设计改造干扰素，最终还必须通过 来完成，原因是 。
（2）我国研究人员通过利用一只Bmall基因（影响生物节律）敲除彻底，且生物节律紊乱特征最为明显的猕猴的体细胞细胞核，成功获得5只克隆疾病猴。请回答下列问题：
Ⅳ.为得到更多的卵母细胞用于核移植，可对卵细胞供体猴使用 处理，使其超数排卵，收集并选取处于 时期的卵母细胞。
Ⅴ.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉 ，原因是 。
Ⅵ.体细胞克隆猴常作为人类疾病研究的实验动物模型，与用多只普通猴做实验相比，使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是 。
四、综合题
19．PCR技术于1985年诞生，应用十分广泛，几乎包括生物技术的各个方面，例如∶分离与扩增目的基因，基因表达的研究，DNA测序以及基因诊断等。回答下列问题
（1）PCR技术扩增目的基因的前提是 ，以便根据此前提合成引物，引物的作用是 。
（2）RT-PCR是以 mRNA为模板进行的特殊
PCR 技术，过程如图 1，该过程所需要的酶有 和 。
（3）一定浓度范围内，模板浓度与 PCR 产物的浓度呈正比。在 RT-PCR过程中加入 TaugMan探针，原理如图 2 所示，Tag Man探针序列对应待扩增的目的基因的序列，在其5'端连接一个报告荧光基团（R），在其3'端连接一个淬灭荧光基因（Q）），探针完整时，报告荧光基团与淬灭荧光基团位置接近，发射的荧光被淬灭剂吸收，荧光强度很低。PCR 过程中 Tag 酶从5'端切断 Tag Man探针，释放荧光基团。根据荧光强度可对PCR 产物进行定量分析，原理是 。根据 PCR 产物的浓度又可以估算 的浓度，以此代表目的基因在特定组织中的表达量。
（4）利用 PCR 技术，在引物的某个特定位点引入一个或多个不能与目的基因配对的碱基，就可以在目的基因中带来定点突变，据此获得的目的基因再经表达、纯化获得蛋白质，该过程属于 （填工程技术）的范畴。
20．蛋白质工程是基因工程的延伸，回答下列有关基因工程和蛋白质工程的问题：
（1）基因工程中的目的基因主要是指 的基因。
（2）目的基因转录的起始部位称为 ，是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶 的部位。
（3）翻译时与密码子发生碱基互补配对的是转运RNA上的反密码子，转运RNA的主要功能是 。可用 杂交的方法检验翻译的产物，若有 出现，则表明目的基因表达出相应的产物。
（4）基因工程在原则上只能产生 的蛋白质。蛋白质工程是以蛋白质分子的 及其与生物功能的关系作为基础的。以胰岛素的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列 （填“相同”或“不相同”）。
21．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℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。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”：
① ；② ；③ ；④ 。
（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 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。
22．口服α—干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。 下图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程。请回答下列问题：
（1）步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是 。由于DNA复制时，子链只能由5'向3’方向延伸，故可以从下图A，B，C，D四种单链DNA片段中选取 作为引物。
（2）步骤②用到的农杆菌Ti质粒的功能是： 。图示过程涉及的生物工程包括植物基因工程和 ，后者利用了细胞 的原理。
（3）如果将干扰素基因导入哺乳动物的受精卵，早期胚胎培养至 阶段，然后进行胚胎移植，可从转基因动物分泌的乳汁中获得干扰素，人们把这种转基因动物称为 。
（4）干扰素体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。对蛋白质进行改造，应该直接对 进行操作来实现对蛋白质的改造。原因是： （答出2点即可）。
23．（2022高三下·哈尔滨开学考）凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。直接利用动、植物生产凝乳酶受多种因素限制，培育高酶活力凝乳酶微生物菌种是目前最有前途的发展方向。从牛胃液中分离到的凝乳酶以催化能力强而被广泛应用，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。
（1）从牛胃细胞中提取 ，再逆转录形成 cDNA，以此 cDNA 为模板 PCR 扩增目的基因，有时需要在引物的5’端设计 （填“限制酶”“DNA 连接酶”或“RNA 聚合酶”）识别序列，以便构建重组 DNA 分子。
（2）构建重组 DNA 分子（如图 1 所示）最好选用 限制酶，理由是 。若研究人员获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组质粒，如图 2 所示。这三种重组质粒中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 ，不能表达的原因是 。
（3）工业化生产过程中，最初多采用重组大肠杆菌或芽孢杆菌生产凝乳酶，现多采用重组毛霉生产，相较于大肠杆菌，毛霉作为受体细胞的优势是 。
（4）研究发现，如果将该凝乳酶的第 20 位和第 24 位氨基酸改变为半胱氨酸，其催化能力将提高2 倍。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶，所需步骤有 。
a．蛋白质的结构设计 b．蛋白质的结构和功能分析 c．蛋白质结构的定向改造d．凝乳酶基因的定向改造 e．将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞f．将定向改造的凝乳酶导入受体细胞
24．（2021·贵港模拟）干扰素是一类糖蛋白，具有抗病毒。抗肿瘤等作用，科技人员利用基因工程、胚胎工程等将哺乳动物转变成“批量生产药物的工厂”。下图为利用奶牛生产抗病毒的特效药——干扰素的基本流程。回答下列问题：
（1）由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作 。②过程为了快速获得更多的干扰素基因常常采用 进行扩增。利用乳腺生物反应器生产干扰素，获得的干扰素基因应与 启动子重组在一起，从而确保干扰素定位表达于动物乳腺。为检测干扰素基因是否表达，可以采用 的方法。
（2）形成受精卵的⑤过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜， 。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有 （填两点）。
（3）在进行过程⑦之前，需对早期胚胎进行筛选和鉴定，科研人员取囊胚滋养层的细胞，利用SRY基因（位于Y染色体上）探针进行检测，将检测反应呈 （填“阳”或“阴”）性的胚胎进行移植。
（4）如果我们采用蛋白质工程来合成人干扰素，可以通过 ，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
25．科学家通过基因工程技术，成功利用Bt毒蛋白基因和非转基因棉A植株培育出抗虫转基因棉B植株，回答下列问题：
（1）利用基因工程获得抗虫转基因棉B植株的操作程序主要包括 个步骤，其中核心步骤是 ：
（2）一个完整的基因表达载体应该包括复制原点、启动子、终止子、 (答出2点即可)等，其中启动子是指 。
（3）研究人员发明了一种新的基因转化法——农杆菌介导喷花转基因法，即将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上，该方法集合了 两种转化法的优点，可用 技术确认Bt毒蛋白基因是否插入到了转基因植物的染色体DNA上。
（4）通过对Bt毒蛋白三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白进行改造，以提高其致死率，实验设计思路是 。
26．（2021高三上·邯郸期末）研究发现，2018-2030年糖尿病患者的胰岛素用量可能会增加20%，目前的胰岛素产量不能满足全球需求，利用生物工程生产人胰岛素是解决该问题的主要手段。已知人胰岛素基因中含有不能编码蛋白质的内含子，转录形成的mRNA需加工（切去内含子对应区段）后才可翻译；而大肠杆菌的基因中没有内含子，也没有切除内含子相应的机制。如图是利用基因工程生产人胰岛素的操作示意图。回答下列问题：
（1）科研人员利用步骤①②获得人胰岛素基因，而不是从人的基因组文库中获得，原因是 。
（2）通过步骤⑤可以短时间内获得大量的胰岛素基因，它利用的原理是 。利用该技术扩增胰岛素基因的条件有胰岛素基因，dATP、dCTP、dTTP、dGTP、 酶和引物等，其中合成引物的前提条件是要有 。
（3）步骤 是基因工程的核心步骤，其目的是 。为确定步骤⑩获得的人胰岛素的功能活性是否与天然产品相同，科研人员还需进行的研究是 。
（4）科学家利用蛋白质工程技术，研制出了赖脯胰岛素，与天然胰岛素相比，其皮下注射后易吸收，起效快。获得赖脯胰岛素基因的途径是：从预期的蛋白质功能出发→ →推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
27．T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。为了提高T4溶菌酶的耐热性，科学家首先对影响T4溶菌酶耐热性的一些重要结构进行了研究。然后以此为依据对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸。于是，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。这项工作属于什么工程的范畴？ 在该实例中引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本原因是什么？ 如果要将该研究成果应用到生产实践，还需要做哪些方面的工作？
28．基因工程在科技生产中应用广泛，请回答下列相关问题：
（1）在基因工程中，借助 DNA 合成仪可以进行人工合成目的基因，这类目的基因需要满足的条件是 。利用此方法还可以用于合成 。
（2）在基因工程中，检测目的基因在受体细胞中是否成功转录，采用的检测方法是 ，此过程中用到的基因探针是指 。
（3）基因芯片的用途广泛，可以用于基因检测。科学家将芯片上成千上万的探针分子，与被检测的带有标记的基因样品，按 原理进行杂交。
（4）蛋白质工程中一般是通过改造目的基因来改造蛋白质，而不是直接改造蛋白质，原因是： 、 。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，A错误；
B、对葡萄糖异构酶的改造属于蛋白质工程，需要以基因工程为基础，B正确；
C、蛋白质工程要通过基因工程实施，需要酶和载体作为工具，C错误；
D、蛋白质工程对编码蛋白质的基因进行了改造，遗传物质已经改变，属于可以遗传的变异，D错误。
故答案为：B。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、据题意可知，科学家将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，故改造后的干扰素是自然界中不曾存在的新型物质，A正确；
B、对天然干扰素的改造须通过对基因的操作来实现，而不是直接对干扰素的氨基酸进行改造，B错误；
C、基因工程和蛋白质工程都需要构建基因表达载体，C错误；
D、蛋白质工程是从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，D错误。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
3．【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】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）。因此，预期蛋白质功能的下一步要做的是设计预期的蛋白质结构，即设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构。C正确，ABD错误。
故答案为：C。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
4．【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，可见其实质是改造基因，A正确；
B、蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是预期的蛋白质功能，B错误；
C、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，C正确；
D、蛋白质工程遵循的原理包括中心法则，D正确。
故答案为：B。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
5．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程可能会改变组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序，但是不会改变氨基酸的连接方式，氨基酸之间都是通过脱水缩合方式形成肽键连接的。D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
6．【答案】B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、由题意可知，干扰素分子的改造，只需要一个氨基酸的替换，不必合成新基因，改造基因比较容易，A不符合题意；
B、由分析可知中，蛋白质工程的目的是改造蛋白质，但其方法是通过改造或合成基因来实现的，B符合题意；
C、若直接改造mRNA，可获得改造后的蛋白质，但不能遗传不能复制，C不符合题意；
D、干扰素属于糖蛋白，若直接对其进行氨基酸的替换，可能会导致干扰素的结构和功能丧失，D不符合题意。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
7．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、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，A错误；
B、分析题意可知，和A0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，B正确；
C、据分析可知，科学家利用蛋白质工程技术，对编码T4溶菌酶的基因进行改造，从而实现氨基酸替换和二硫键的形成，C正确；
D、获得A1的过程需要对基因进行改造，进而表达出不一样的蛋白质，该过程涉及转录和翻译，D正确。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
8．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程的准备工作，与题意不符，A错误；
B、研究蛋白质的氨基酸组成是为了设计或改造相关基因，这不是蛋白质工程的最终目的，B错误；
C、获取编码蛋白质的基因序列信息实现了对基因的修饰或合成过程，但不是蛋白质工程的最终目的，C错误；
D、改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，从而满足人类的需求，实现对蛋白质的定向改造，这是蛋白质工程的最终目标，D正确。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
9．【答案】B
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】A、“转基因动物”是指以实验方法导入外源基因，在染色体组内稳定整合并遗传给后代的一类动物，A错误；
B、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正确；
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表达，即基因的选择性表达，C错误；
D、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，D错误。
故答案为：B。
【分析】1、转基因动物的受体细胞是受精卵，所以含有转基因的受精卵在形成个体时，所有细胞都会含有转入的基因，“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞表达出更多的人白蛋白，而不是含有更多的白蛋白基因。只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞才表达。
2、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：cDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
10．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、根据题干“为提高β葡聚糖酶的催化活性”可知：不能得出改造后的β葡聚糖酶的耐酸碱能力增强，A错误；
B、根据题干“为提高β葡聚糖酶的催化活性，科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝氨酸”可知：氨基酸的序列发生改变，因此改造后的β葡聚糖酶空间结构也发生了改变，B正确；
C、根据题意可知：若要改变蛋白质的功能，对蛋白质的氨基酸序列进行改造，属于蛋白质工程，C正确；
D、蛋白质工程被称为第二代基因工程，因此可通过DNA分子测序法检测突变是否成功，D正确。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
11．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】AB、蛋白质工程是以基因工程为基础延伸出来的第二代基因工程，包含多学科的综合科技工程领域，A正确，B正确；
C、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性状，合成新的蛋白质，能改变蛋白质的活性，C正确；
D、蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的，D错误。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
12．【答案】D
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到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，D正确。
故答案为：D。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
13．【答案】A
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】合成自然界不存在的蛋白质属于蛋白质工程，应根据蛋白质功能，从设计蛋白质结构入手，然后通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质，因此合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是基因结构，A正确，BCD错误。
故答案为：A。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
14．【答案】B
【知识点】蛋白质工程；细胞工程的概述；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】作物脱毒采用了植物组织培养技术，属于②细胞工程；改善畜产品的品质需要采用DNA重组技术，属于①基因工程；抗除草剂作物的培育需要采用DNA重组技术，属于①基因工程；干扰素是一种蛋白质，治疗癌症和病毒感染，很难保存，但可通过基因改造获得可保存的干扰素，运用③蛋白质工程；检测有毒物质，判断某物质的毒性，需要采用动物细胞培养技术，属于②细胞工程。
故答案为：B。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、基因工程的应用：（1）植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
（2）动物基因工程方面，将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物（哺乳动物才会泌乳）的受精卵中，然后将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。该转基因动物进入泌乳期后，通过分泌的乳汁获得所需药品，称之为乳腺生物反应器。
（3）医药卫生方面，基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。
3、细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞或细胞器的水平上的操作，按照人们的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的综合性科学技术。细胞工程分类（1）依据操作对象分：植物细胞工程和动物细胞工程（2）依据操作技术分：植物组织培养技术、细胞融合技术、动物细胞核移植技术等。
15．【答案】D
【知识点】酶的相关综合；蛋白质工程
【解析】【解答】A、蛋白质的结构决定功能，N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一，A正确；
B、加入连接肽是通过蛋白质工程，蛋白质工程的实质是改造基因，B正确；
C、蛋白质的合成需要转录和翻译过程，C正确；
D、检测N1的活性应先置于高温环境在将N1与底物混合，D错误。
故答案为：D。
【分析】1、酶
（1）酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA。
（2）酶催化作用的实质：降低化学反应的活化能，在反应前后本身性质不会发生改变。
（3）酶的特性：①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。②专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应。③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
（4）酶的变性：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
16．【答案】生态学；工程学
【知识点】生态工程依据的生态学原理
【解析】【解答】生态工程的设计所依据的是生态学和工程学。
故答案为：生态学；工程学。
【分析】生态工程（1）概念：生态工程是指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
（2）生态工程建设的目的：遵循生态学规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
（3）特点：少消耗、多效益、可持续的工程体系。
（4）原理：生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
17．【答案】蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系；基因修饰或基因合成；改造；新的蛋白质；自然界已存在
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
故答案为： 蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系 ；基因修饰或基因合成；改造；新的蛋白质；自然界已存在。
【分析】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
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。
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）
18．【答案】（1）中心法则；预期的蛋白质结构；不是；该方法获得的干扰素基因不含内含子、启动子和终止子；基因；基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代
（2）促性腺激素；减数第二次分裂中期；受体卵母细胞的核；为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自供体细胞；避免个体间差异对实验的干扰，大大减少实验动物的使用数量
【知识点】蛋白质工程；动物细胞核移植技术；动物体细胞克隆
【解析】【解答】Ⅰ.天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的中心法则进行的，蛋白质工程基本途径是预期蛋白质的功能→预期蛋白质的结构→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。
Ⅱ.因为密码子具有简并性，由氨基酸序列推测相应的脱氧核苷酸序列不是唯一的，通过该方法获得的干扰素基因序列是由氨基酸序列推测的，所以与细胞内的干扰素基因相比，缺少内含子、启动子和终止子等不转录或不翻译的片段。
Ⅲ.干扰素的本质是蛋白质，是由基因控制编码的，基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代，所以改造干扰素最终需要改造基因。
Ⅳ.为得到更多的卵母细胞，可以对供体猴使用促性腺激素处理，使其超数排卵，收集处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。
Ⅴ.本实验是细胞核移植激素，为了使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自供体细胞，所以需要在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉受体卵母细胞的核。
Ⅵ.使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是避免个体间差异对实验的干扰，大大减少实验动物的使用数量。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、体细胞核移植技术 ：将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。原理是动物细胞核的全能性。
2、体细胞核移植过程：
19．【答案】（1）已知一段目的基因的核苷酸序列；使Taq酶能从引物的3端（一端）连接脱氧核苷酸（或为子链的延伸提供起点）
（2）逆转录酶；Taq酶（热稳定性DNA聚合酶）
（3）随着PCR循环次数的增加，释放的荧光基团也会越多，荧光就会越强；起始模板RNA
（4）蛋白质工程
【知识点】PCR技术的基本操作和应用；蛋白质工程
【解析】【解答】(1)PCR技术扩增目的基因的前提是已知一段目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，引物的作用是使Taq酶能从引物的3端（一端）连接脱氧核苷酸。
(2)RT-PCR过程①是由mRNA形成cDNA的过程，表示逆转录过程，需要加入逆转录酶；过程②是PCR过程，需要加入热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。
(3)PCR扩增时结合在模板链上的探针被Tag酶切断，使R和Q分离，R发射的荧光不被淬灭，随着PCR循环次数的增加，释放的R也会越多，荧光就会越强。荧光的强度能反映PCR产物的数量，通过对荧光信号强弱的监测就可实现对产物的检测。一定浓度范围内，模板浓度与PCR产物的浓度呈正比，RT-PCR过程的起始模板是RNA。
(4)通过PCR技术对目的基因进行定点突变，属于基因的修饰，属于蛋白质工程的范畴。
【分析】1、PCR技术
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚台酶(Taq酶)。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩増中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
20．【答案】（1）编码蛋白质
（2）启动子；识别与结合
（3）识别并转运氨基酸；抗原-抗体；杂交带
（4）自然界已有的；结构规律；不相同
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）；基因工程的概述
【解析】【解答】(1)基因工程中的目的基因主要是指编码蛋白质的基因。
(2)启动子是基因的一个组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度，是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。
(3)翻译时，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子发生碱基互补配对，tRNA具有识别并转运氨基酸的功能。可用抗原-抗体杂交的方法检验翻译的产物，若有杂交带出现，则表明目的基因表达出相应的产物，这利用的原理是抗原-抗体特异性结合。
(4)基因工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质；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。因此以胰岛素的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列不相同。
【分析】1、基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。基因工程的目的：按照人们的愿望进行严格的设计，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
2、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
3、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
21．【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；人类生产和生活；基因修饰；基因合成；改造
（3）空间或高级
【知识点】蛋白质工程；基因工程的概述
【解析】【解答】(1)由蛋白质工程的基本途径可知图中的①为预期蛋白质的功能；②为设计蛋白质的三维结构；③为推测应有的氨基酸序列，④为找到相应的脱氧核苷酸序列。
(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程将一种生物已有的基因转移到另一种生物中，在原则上只能生产自然界中存在的蛋白质，且不一定符合人类生产生活 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，通过基因的修饰或基因合成，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要。蛋白质工程实质上也是对基因进行操作，因而蛋白质工程又被称为“第二代基因工程”。
(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空间结构，而且蛋白质的功能也具有多样性。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而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。
22．【答案】（1）干扰素基因两端的部分核苷酸序列；B、C
（2）将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上；植物细胞工程；增殖
（3）桑椹胚或囊胚；乳房生物反应器（或乳腺生物反应器）
（4）基因；①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。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
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列。
因DNA复制时，子链总是从5向3方向延伸，子链与模板链反向平行，所以利用PCR技术扩增干扰素基因时，可以从图2的A，B，C，D四种单链DNA片段中选取B和C片段作为引物。
(2)迄今约80%的转基因植物都是利用农杆菌转化法，因为农杆菌的Ti质粒上的T-DNA，可将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上。
分析题图可知，图示过程涉及的生物工程包括植物基因工程和植物细胞工程，后者利用了细胞增殖的原理。
(3)通过基因工程得到的受精卵要在体外进行早期胚胎培养，一般培养至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植。转基因动物发育成熟后，可从转基因动物分泌的乳汁中获干扰素，人们把这种转基因生物称为乳房生物反应器，也叫乳腺生物反应器。
(4)因为①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；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，所以对天然蛋白质进行改造，应该通过对基因的操作来实现。
【分析】1、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
23．【答案】（1）mRNA；限制酶
（2）BamHⅠ和 PstI；在不破坏目的基因的基础上，双酶切割可使质粒和目的基因形成相同的黏性末端，防止错连；甲和丙；甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游（甲、丙中目的基因不在启动子和终止子之间），两者目的基因均不能转录
（3）含有内质网和高尔基体，可对蛋白质进行加工和修饰
（4）b、a、d、e
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)牛胃细胞中含有能转录出凝乳酶的mRNA，可逆转录得到cDNA；构建重组DNA分子时，需用同种限制性内切酶处理目的基因和载体，故需要在引物的5'端设计限制酶识别序列，以便构建重组DNA分子。
(2)由图1可知，质粒和外源DNA中共同含有且不会破坏目的基因的限制酶是BamHI和PstI，因此构建重组DNA分子最好选用BamHI和PstI限制酶，这样在不破坏目的基因的基础上，双酶切割可使质粒和目的基因形成相同的黏性末端，防止错连；在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样的基因才能表达，图中甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游（甲、丙中目的基因不在启动子和终止子之间），两者的目的基因均不能转录，甲和丙均不符合，所以不能在宿主细胞中表达目的基因产物。
(3)毛霉较重组大肠杆菌或芽孢杆菌作为受体细胞的优势是毛霉为真核微生物，含有内质网和高尔基体可对蛋白进行加工和修饰。
(4)通过分析想要的蛋白质的功能，预测蛋白质应有的结构，然后根据蛋白质的结构逆向推测控制该蛋白质合成的基因的碱基组成及排列顺序，最后就是将改造后的目的基因导入受体细胞，从而转录翻译得出目的蛋白，即需要b、a、d、e。
【分析】（1）基因工程中目的基因的提取方法：①直接从基因库中提取；②利用mRNA通过逆转录合成cDNA；③根据已知氨基酸的序列合成DNA。
（2）基因表达载体的构建过程：一般用同种或能产生相同末端的限制性内切酶分别切割载体和含有目的基因的DNA片段，再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处。
（3）构建重组DNA分子时，利用两种限制性内切酶可以有效防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反向连接。
（4）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达，即酶切位点位于启动子和终止子之间。
（5）蛋白质工程的基本思路：预期的蛋白质功能 →设计预期的蛋白质的结构→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或合成新的基因 →获得所需要的蛋白质。
24．【答案】（1）逆转录；PCR技术；乳腺蛋白基因；抗原—抗体杂交
（2）原核形成和融合；透明带反应和卵黄膜封闭作用
（3）阴
（4）基因修饰或基因合成
【知识点】受精作用；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】 (1)分析图可知，由mRNA形成cDNA的①过程称作反转录。②表示获得目的基因的过程，其方法有：从cDNA文库中获取（从基因文库中获取）、PCR技术扩增和人工合成，为了快速获得更多的干扰素基因常常采用PCR技术进行扩增。启动子能够启动基因的转录，重组干扰素基因表达载体中的奶牛乳腺蛋白基因启动子决定了人干扰素基因只能在奶牛乳腺细胞中特异性表达；为检测干扰素基因是否表达，可以采用抗原一抗体杂交的方法。
(2)⑤表示体外受精过程，该过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和融合。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有：透明带反应和卵黄膜封闭作用。
(3)乳腺生物反应器采用的是雌性生物，故利用SRY基因（位于Y染色体上）探针进行检测，检测反应呈阴性的胚胎才是雌性胚胎，将检测反应呈阴性的胚胎，进行移植。
(4)如果我们采用蛋白质工程来合成人干扰素，可以通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
【分析】1、PCR技术
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚台酶(Taq酶)。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩増中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
2、受精作用过程：
第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。
第二步：精子进入卵细胞膜，卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。
第三步：原核形成。雄原核形成和雌原核形成。
第四步：合子形成。雌雄原核融合形成合子（受精卵）。
25．【答案】（1）四；构建基因表达载体
（2）目的基因（Bt毒蛋白基因）和标记基因；位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程
（3）农杆菌转化法和花粉管通道法；DNA分子杂交
（4）参照密码子表，找到控制该14个氨基酸的碱基对序列所在的基因位置，将这些碱基对序列进行缺失处理
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)获取抗虫转基因棉B植株需要采用基因工程技术，该技术主要包括四个步骤，核心步骤是基因表达载体的构建。
(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；启动子是位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程。
(3)农杆菌介导喷花转基因法是指将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上，该方法集合了农杆菌转化法和花粉管通道法两种转化法的优点。检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因常用的方法为DNA分子杂交技术。
(4)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。再根据题干信息“将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率”可知，要根据蛋白质工程的原理对Bt蛋白进行改造，以提高其致死率，可参照密码子表，找到控制该14个氨基酸的碱基对序列所在的基因位置，将这些碱基对序列进行缺失处理。
【分析】基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
26．【答案】（1）通过步骤①②获得的人胰岛素基因中没有内含子，其转录产物可以在大肠杆菌中表达出胰岛素（或从人的基因组文库中获得的人胰岛素基因中含有内含子，其初始转录产物不能在大肠杆菌中翻译，因此无法获得胰岛素）
（2）DNA双链复制；Taq；一段已知胰岛素基因的核苷酸序列
（3）⑦；使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用；将步骤⑩获得的人胰岛素与天然产品的功能进行活性比较
（4）设计预期的蛋白质结构
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）由步骤①②获得的人胰岛素基因中没有内含子，其转录产物可以在大肠杆菌中表达出胰岛素；从人的基因组文库中获得的人胰岛素基因中含有内含子，其初始转录产物不能在大肠杆菌中翻译，因此无法获得胰岛素。
（2）过程⑤利用的技术是PCR，该技术的原理是DNA双链复制，所需条件有目的基因（胰岛素基因）、原料（dATP、dCTP、dTTP和dGTP）、Taq（热稳定DNA聚合）酶和引物等，其中合成引物的前提条件是要有一段已知胰岛素基因的核苷酸序列。
（3）⑦基因表达载体的构建是基因工程的核心。基因表达载体构建的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。有的基因工程产品需要与天然产品的功能进行活性比较，以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同，因此为确定步骤⑩获得的人胰岛素的功能活性是否与天然产品相同，科研人员还需进行的研究是将步骤⑩获得的人胰岛素与天然产品的功能进行活性比较。
（4）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，以满足人类生产和生活的需求。其基本途径是：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。
【分析】1、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
27．【答案】蛋白质工程；基因的碱基序列发生改变；如果要将该研究成果应用到生产实践，还有很多工作要做，例如由于改造后酶的空间结构发生了改变，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它的稳定性、能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等，需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】从题干可知，以上操作对相关基因进行改造，因此属于蛋白质工程，实质是改变某种蛋白质相关基因的碱基序列。如果要将该研究成果应用到生产实践，还有很多工作要做。例如由于改造后酶的空间结构发生了改变，因此它的一些基本特性需要重新明确，包括它的稳定性、能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等，需要建立规模化生产该酶的技术体系，评估生产成本等。
【分析】蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：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；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
28．【答案】（1）目的基因比较小，且核苷酸序列已知；探针、引物
（2）分子杂交技术；带放射性标记的目的基因的DNA片段
（3）碱基互补配对
（4）基因可以遗传，而蛋白质分子不能遗传；相较于蛋白质，对基因进行改造容易操作，难度更小
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】 (1)获得目的基因的方法：①从基因文库中获取（适用于目的基因的序列为未知的情况）；②利用PCR技术扩增（适用于目的基因的核苷酸序列已知的情况）；③人工化学合成（适用于目的基因较小，而且核苷酸序列已知的情况）。利用人工合成的方法还可以合成引物、探针。
(2)目的基因的检测与鉴定：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。分子杂交技术中，以带放射性标记的目的基因的DNA片段为探针，若出现杂交带，说明转录成功。
(3)基因芯片主要用于基因检测工作，基因芯片的测序原理是杂交测序方法，让芯片上带有标记的探针分子与基因样品进行杂交，由于探针与基因上都有相应的碱基，故碱基间遵循碱基互补配对原则进行杂交。
(4)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。由于基因可以遗传，而蛋白质分子不能遗传，并且与蛋白质相比，基因更容易改造，难度更小，故蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质。
【分析】基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（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。
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