蛋白質工程的原理和應用 練習 高中生物新人教版選擇性必修3（2022-2023學年）

3.4蛋白質工程的原理和應用

一、單選題

1.蛋白質工程的最終目的是（）

A.分析蛋白質的三維結構B.研究蛋白質的氨基酸組成

C.獲取編碼蛋白質的基因序列信息D.改造現有蛋白質或制造新的蛋白質，滿足人類的需求

【答案】D

【分析】蛋白質工程是將控制蛋白質的基因進行修飾改造或合成新的基因，然后運用基因工程合成新的蛋

白質。蛋白質工程的過程：預期蛋白質功能一設計預期的蛋白質結構T推測應有氨基酸序列一找到對應的

脫氧核甘酸序列（基因）。蛋白質工程得到的蛋白質一般不是天然存在的蛋白質。

【詳解】蛋白質工程是在深入了解蛋白質分子的結構與功能關系的基礎上進行的，它最終要達到的目的是

改造現有蛋白質或制造新的蛋白質，滿足人類的需求，D正確。

2.蛋白質工程中，要對蛋白質結構進行設計改造，必須通過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改造蛋

白質的主要原因是（）

A.缺乏改造蛋白質所必需的工具能

B.改造基因易于操作且改造后能夠遺傳

C.人類對大多數蛋白質的高級結構知之甚少

D.蛋白質中氨基酸的排列順序千變萬化，操作難度大

【答案】B

【分析】蛋白質工程就是通過對蛋白質化學、蛋白質晶體學和蛋白質動力學的研究，獲得有關蛋白質理化

特性和分子特性的信息，在此基礎上對編碼蛋白質的基因進行有目的的設計和改造，通過基因工程技術獲

得可以表達蛋白質的轉基因生物系統(tǒng)，這個生物系統(tǒng)可以是轉基因微生物、轉基因植物、轉基因動物，甚

至可以是細胞系統(tǒng)。

【詳解】蛋白質工程中，對蛋白質結構進行設計改造，必須通過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改

造蛋白質，若直接對蛋白質進行改造，工作量過大，改造的蛋白質數量有限，難以保證生產的需要；而通

過基因修飾或基因合成來完成對蛋白質的改造，則易于操作且改造后能夠遺傳，生產的蛋白質量能保證生

產的需要，所以B正確，ACD錯誤。

3.下列關于基因工程與蛋白質工程的敘述，錯誤的是（）

A.通過基因工程育種可以定向改變生物的性狀

B.常用PCR等技術檢測目的基因是否插入受體細胞的DNA分子中

C.蛋白質工程通過直接改造蛋白質的結構來創(chuàng)造新的蛋白質

D.蛋白質工程中，蛋臼質的合成仍然遵循中心法則

【答案】C

【分析】1、基因工程技術的基本步驟：（1）目的基因的獲??；（2）基因表達載體的構建；（3）將目的

基因導入受體細胞；（4）目的基因的檢測與鑒定。

2、蛋白質工程：指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對

現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。（基因工程在原則上只

能生產自然界已存在的蛋白質）。

3、蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能出發(fā)，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基酸序列，

找到相對應的脫氧核甘酸序列（基因）以上是蛋白質工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進行。

【詳解】A、基因工程育種可以定向地改變生物的性狀，A正確；

B、常用PCR等技術檢測目的基因是否成功地插入受體細胞的DNA分子中，B正確；

C、蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出來的第二代基因工程，是在分子水平上對基因分子直接進行操作，

C錯誤；

D、蛋白質工程中，蛋白質的合成仍然是通過轉錄和翻譯完成的，所以蛋白質的合成仍遵循中心法則，D正

確。

4.蘇云金芽抱桿菌中的殺蟲晶體蛋白Cry具有殺蟲毒性，但Cry蛋白存在殺蟲譜窄、毒力有限等問題，制

約了其在農業(yè)生產中的進一步應用?？茖W家通過定點突變，將Cry蛋白第168位的組氨酸替換為精氨酸后,

Cry蛋白對煙草天蛾的毒性提高了3倍；將Cry蛋白第282位、第283位的丙氨酸和亮氨酸分別替換成甘氨

酸和絲氨酸后，Cry蛋白對煙草天蛾的毒性提高了7倍。下列有關敘述正確的是（）

A.對Cry蛋白的改造是通過直接替換Cry蛋白中的氨基酸來實現的

B.Cry蛋白的毒性提高了3~7倍的原因可能是改變了該蛋白質的空間結構

C.改造Cry蛋白應從Cry蛋白基因的脫氧核甘酸序列出發(fā)設計其特有的結構

D.使用蛋白質工程改造Cry蛋白過程中不需要使用限制酶和DNA連接酶

【答案】B

【分析】蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，

來改造現有蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求。

【詳解】A、對Cry蛋白的改造是通過改造相關基因來實現的，A錯誤；

B、蛋白質的結構決定功能，Cry蛋白的毒性提高了3~7倍的原因可能是改變了該蛋白質的空間結構，B正

確；

C、改造Cry蛋白應從Cry蛋白的功能出發(fā)設計其特有的結構，C錯誤；

D、蛋白質工程的基礎是基因工程，故使用蛋白質工程改造Cry蛋白過程中需要使用限制酶和DNA連接酶,

D錯誤。

5.蛋白質工程的主要流程順序正確的是（）

①蛋白質分子結構設計②DNA改造或合成

③預期蛋白質功能④據氨基酸序列推出脫氧核甘酸序列

A.①一②t③—④B.④—②—①一③

C.③—KD-―>②D.③———

【答案】C

【分析】蛋白質工程指以蛋白質的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，

對現有蛋白質進行基因改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需要。

【詳解】ABCD、蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程。蛋白質工程的基本流程

是：③預期蛋白質功能一①預期蛋白質分子結構組成一④據氨基酸序列推出脫氧核甘酸序列一②DNA改造

或合成，ABD錯誤，C正確。

6.下列關于蛋白質工程的敘述，錯誤的是（）

A.蛋白質工程的基礎是基因工程

B.蛋白質工程的實現需要多學科的技術

C.通過蛋白質工程，能改變蛋白質的活性

D.蛋白質工程是在蛋白質分子水平上進行氨基酸的增減、替換等操作

【答案】D

【分析】蛋白質工程的過程：

（1）根據中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預期蛋白質功能一設計預期的蛋白質結構一推測應有

氨基酸序列一找到對應的脫氧核甘酸序列（基因）；

（2）進行基因修飾或基因合成：

（3）最終還是回到基因工程上來解決蛋白質的合成。因此蛋白質工程生產合成的蛋白質是自然界中不存在

的新型蛋白質分子。

【詳解】AB、蛋白質工程是以基因工程為基礎延伸出來的笫二代基因工程，包含多學科的綜合科技工程領

域，A正確，B正確：

C、蛋白質工程是通過修改基因或創(chuàng)造合成新基因來改變生物的遺傳和性狀，合成新的蛋白質，能改變蛋白

質的活性，C正確；

D、蛋白質工程是在基因水平上改造蛋白質的，D錯誤。

7.0葡聚糖酶是一種在酒類、飼料等行業(yè)中具有重要用途的工業(yè)用酶。為提高0葡聚糖酶的催化活性，科

學家將其第20位、117位和165位賴氨酸突變?yōu)榻z氨酸。下列有關敘述錯誤的是（）

A.改造后的0葡聚糖前的耐酸堿能力增強

B.改造后的p葡聚糖酶空間結構發(fā)生了改變

C.對B葡聚糖酶結構的改造屬于蛋白質工程

D.可通過DNA分子測序法檢測突變是否成功

【答案】A

【分析】蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合

成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。

【詳解】A、根據題干“為提高［3葡聚糖酶的催化活性“可知：不能得出改造后的。葡聚糖酶的耐酸堿能力增

強，A錯誤；

B、根據題干“為提高p葡聚糖酶的催化活性，科學家將其第20位、117位和165位賴氨酸突變?yōu)榻z氨酸”

可知：氨基酸的序列發(fā)生改變，因此改造后的B葡聚糖酶空間結構也發(fā)生了改變，B正確；

c、根據題意可知：若要改變蛋白質的功能，對蛋白質的氨基酸序列進行改造，屬于蛋白質工程，c正確;

D、蛋白質工程被稱為第二代基因工程，因此可通過DNA分子測序法檢測突變是否成功，D正確。

8.如圖為蛋白質工程操作的基本思路，下列敘述不正確的是（）

A.代表蛋白質工程操作思路的過程是④⑤

B.代表中心法則內容的是①②

C.①代表轉錄，②代表翻譯，④代表分子設計，⑤代表DNA合成

D.蛋白質工程的目的是對基因的結構進行分子設計，通過基因合成或改造實現。

【答案】D

【分析】1.蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合

成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求.（基因工程在原

則上只能生產自然界已存在的蛋白質）

2.蛋白質工程的基本原理：它可以根據人的需求來設計蛋白質的結構，又稱為第二代的基因工程。

【詳解】A、④過程是根據蛋白質的結構推測相應的氨基酸序列，進而通過⑤過程推測應有的基因序列，進

而合成相關的基因，即代表蛋白質工程操作思路的過程是④⑤，A正確；

B、圖中①代表轉錄，②代表翻譯，顯然，屬于中心法則內容的是①②，B正確；

C、根據蛋白質的設計思路可知，圖中①代表轉錄，②代表翻譯，④代表分子設計，⑤代表DNA合成，C

正確；

D、蛋白質工程的目的是對蛋白質的結構進行分子設計，通過基因合成或修飾實現，D錯誤。

9.T4溶菌酶在溫度較高時容易失去活性，科學家對影響T4溶菌酶耐熱性的相關基因進行改造，使該酶的

第3位異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔c第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，該酶的耐熱性得到了提高。

下列有關敘述正確的是（）

A.不能利用抗原一抗體雜交的方法對該酶進行檢測

B.引起工,溶菌酶空間結構改變的根本原因是二硫鍵的形成

C.該實例利用了基因定點突變技術，對相關基因進行了改造

D.該實例屬于蛋白質工程的范疇，也可直接改造蛋白質

【答案】C

【分析】蛋白質工程是以蛋白質的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，

對現有蛋白質進行基因改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需要。

【詳解】A、T4溶菌酶本質為蛋白質，可利用抗原-抗體特異性結合的特點對該酶進行檢測，A錯誤；

B、引起T」溶菌酶空間結構改變的根本原因是對T4溶菌酶耐熱性的相關基因進行了改造，B錯誤；

C、該實例利用了基因定點突變技術，對相關基因的特定位點的堿基進行了替換，使該酶的第3位異亮氨酸

變?yōu)榘腚装彼?，C正確；

D、該實例屬于蛋白質工程的范疇，蛋白質工程最終改造的是基因，而不是直接改造蛋白質，D錯誤。

10.新冠病毒的表面棘突蛋白（S蛋白）的受體結合域（RBD）與人體細胞表面的ACE2受體相互作用感染

細胞。科學家設計了一種自然界中不存在的蛋白質LCB1,可與S蛋白上的RBD緊密結合，以干擾新冠病

毒的感染。下列說法不合理的是（）

A.LCB1的作用機理與S蛋白的抗體類似

B.康復病人體內會有相應的抗體、記憶T細胞、記憶B細胞

C.能產生抗體或淋巴因子的細胞都能通過S蛋白對該病毒進行識別

D.巨噬細胞不能依賴其細胞膜上的S蛋白特異性吞噬新型冠狀病毒

【答案】C

【分析】蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合

成，對現有蛋白質進行改造，或制造?種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。

【詳解】A、根據題意可知，S蛋白的抗體能與S蛋白RBD特異性結合，而LCB1可與S蛋白RBD緊密結

合，說明LCB1的作用機理與S蛋白的抗體類似，A正確；

B、康復病人體內已經產生了特異性免疫，會有相應的抗體、記憶T細胞、記憶B細胞，B正確；

C、能產生抗體的細胞是漿細胞，不能對病毒進行識別，C錯誤；

D、巨噬細胞沒有特異性識別抗原的作用，D正確。

11.科學家將葡萄糖異構酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，結果它的最適溫度提高了10~12℃。下列說法

正確的是（）。

A.蛋白質工程和基因工程的根本區(qū)別是操作對象的差異

B.對葡萄糖異構酶的改造需要以基因工程為基礎

C.蛋白質工程操作過程中，不需要酶和載體作為工具

D.經改造后的葡萄糖異構酶熱穩(wěn)定性提高這一性狀不可遺傳

【答案】B

【分析】蛋白質工程的實施過程：預期蛋白質功能T設計預期的蛋白質結構T推測應有的氨基酸序列T找

到相對應的脫氧核苜酸序列。蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出來的第二代基因工程。

【詳解】A、蛋白質工程和基因工程都要對基因進行操作，其操作對象相同，A錯誤；

B、對葡萄糖異構酶的改造屬于蛋白質工程，需要以基因工程為基礎，B正確；

C、蛋白質工程要通過基因工程實施，需要酶和載體作為工具，C錯誤；

D、蛋白質工程對編碼蛋白質的基因進行了改造，遺傳物質已經改變，屬于可以遺傳的變異，D錯誤。

12.某生物中發(fā)現一種基因的表達產物是具有較強抗菌性和溶血性的多肽P1,科研人員預期在P1的基礎上

研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的蛋白質藥物，下一步要做的是（）

A.構建含目的肽DNA片段的表達載體

B.合成編碼多肽P1的DNA片段

C.設計抗菌性強但溶血性弱的蛋白質結構

D.利用抗原-抗體雜交的方法對表達產物進行檢測

【答案】C

【分析】1、蛋白質工程指以蛋白質的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成,

對現有蛋白質進行基因改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需要。2、蛋白質工程的

過程：預期蛋白質功能一設計預期的蛋白質結構一推測應有氨基酸序列一找到對應的脫氧核甘酸序列（基

因）。

【詳解】蛋白質工程的過程：預期蛋白質功能一設計預期的蛋白質結構一推測應有氨基酸序列一找到對應

的脫氧核甘酸序列（基因）。因此，預期蛋白質功能的下一步要做的是設計預期的蛋白質結構，即設計抗

菌性強但溶血性弱的蛋白質結構。C正確，ABD錯誤。

13.下列有關生物工程的敘述，不正確的有（）

①基因工程的核心步驟是構建重組DNA分子②利用植物莖尖培養(yǎng)脫毒苗時，需要對離體的莖尖、培養(yǎng)基

等進行滅菌③克隆羊的培育涉及細胞核移植和胚胎移植等技術④PCR技術需要利用限制性內切核酸酶

打開DNA雙鏈⑤利用核移植技術可以培育試管嬰兒⑥牛胚胎發(fā)育的歷程是受精卵一卵裂一桑甚胚一囊

胚一原腸胚

A.一項B,兩項C.三項D.四項

【答案】C

【分析】1、將動物的一個細胞的細胞核移入一個己經去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新

的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育成動物個體.用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。

2、植物組織培養(yǎng)的過程：離體的植物組織，器官或細胞（外植體）脫分化形成愈傷組織，愈傷組織再分化

形成胚狀體，進一步發(fā)育植株（新植體）。

3、植物的體細胞雜交是將不同植物的細胞通過細胞融合技術形成雜種細胞，進而利用植物的組織培養(yǎng)將雜

種細胞培育成多倍體的雜種植株。4、基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲??；②基因

表達載體的構建；③將目的基因導入受體細胞；④目的基因的檢測與鑒定。

【詳解】①基因工程的核心步驟是第二步，即構建重組DNA分子，①正確；

②利用植物莖尖培養(yǎng)脫毒苗時，需要對離體的莖尖、培養(yǎng)基等進行消毒，不能進行滅菌，否則會導致外植

體失活，②錯誤；

③克隆羊的培育涉及細胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術，③正確；

④PCR技術需要利用高溫打開DNA雙鏈，④錯誤；

⑤利用體外受精、胚胎移植技術可以培育試管嬰兒，⑤錯誤；

⑥牛胚胎發(fā)育的歷程是受精卵一卵裂一桑甚胚一囊胚一原腸胚，⑥正確。

綜上所述，共三項正確，C正確。

14.科學家為提高玉米中賴氨酸含量，計劃將天冬氨酸激醐的第352位的蘇氨酸變?yōu)楫惲涟彼?，將二氫?/p>

咤二孩酸合成酶中104位的氨基酸由天冬氨酸變?yōu)楫惲涟彼?。為此，操作正確的是（）

A.直接改造上述兩種蛋白質的空間結構

B.對指導上述兩種酶蛋白合成的mRNA進行改造

C.利用誘變育種技術促使上述兩種酶蛋白的基因突變

D.利用基因工程技術，對控制上述兩種酶蛋白的基因進行改造

【答案】D

【分析】蛋白質工程指以蛋白質的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，

對現有蛋白質進行基因改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需要，屬于第二代基因

工程。

【詳解】A、蛋白質的功能與其高級結構密切相關，而蛋白質的高級結構又非常復雜，所以直接對蛋白質改

造非常困難，且即使改造成功也不能遺傳，A錯誤；

B、直接改造相應的mRNA,不一定能夠表達產生所需要的蛋白質，且即使成功也不一定能遺傳，B錯誤；

C、由于基因突變具有不定向性和低頻性，所以使用誘變育種的方法不易獲得符合要求的基因，C錯誤；

D、基因工程可定向改造生物的遺傳性狀，所以可利用基因工程技術，對控制上述兩種酶蛋白的基因進行改

造，D正確。

二、綜合題

15.淀粉是食物的重要成分，其水解產物也是重要的工業(yè)原料。目前，工廠化水解淀粉需在高溫條件下進

行，因此開發(fā)具有自主產權的耐熱性a-淀粉酶并實現大規(guī)模生產，對我國淀粉粉深加工產業(yè)的發(fā)展具有重

要意義。為了實現a-淀粉酶的高效表達和分泌，我國科研人員以芽袍桿菌構建工程菌開展研究?；卮鹣铝?/p>

問題：

(1)科研人員欲從自然界獲得耐高溫的a-淀粉酶，則應該到環(huán)境中去尋找。在上述環(huán)境中，科研人員在

某細菌中發(fā)現種a-淀粉酶Sl(AmySl),為了獲得具有更高的熱穩(wěn)定性和催化效率的a-淀粉酶S2(AmyS2),

科研人員對其進行了如下改造：預期AmyS2功能一設計目標蛋白的三維結構一分子設計目標蛋白的氨基酸

序列一人工合成AmyS2基因(表達AmyS2的基因)一將獲得的基因導入芽泡桿菌生產AmyS2上述改造過

程涉及到的現代生物技術有(至少答兩點)。

(2)獲取AmyS2基因后，構建基因表達載體C的過程如圖1所示：先用限制酶Ndel和EcoRI分別切割目的

基因、質粒A,用DNA連接酶將其連接成質粒B；然后o

BamHI

AmyS2基因NdeI

質粒B

啟動P

----EcoRI

-NdeI

,Eco52I

質粒A

HI

5

啟動了MiuI標記基因

標記基因

圖1基因表達載體的構建過程

與質粒B相比，在工業(yè)生產中使用導入質粒C的工程菌生產a淀粉酶時，更容易從培養(yǎng)液中獲取并提純目

標蛋白，據此推測信號肽（信號肽基因的表達產物）的功能可能是。

（3）研究發(fā)現，芽抱桿菌體內的bp基因會表達出一種胞外蛋白酶，導致胞外a-淀粉酶被降解?？蒲腥藛T利用

基因編輯技術敲除芽抱桿菌的bp基因，構建能高效表達a-淀粉酶的工程菌。利用PCR技術可以檢測bp基

因是否被成功敲除，請簡述實驗設計思路：。

【答案】（1）高溫基因工程、蛋白質工程、發(fā)酵工程（或微生物的培養(yǎng)技術）

⑵用限制酶MIuI和Eco52I分別切割質粒B、信號肽基因，JUDNA連接酶將其連接成質粒C引導目

標蛋白質分泌到細胞外

（3）提取工程菌的DNA,加入根據bp基因的一段已知序列設計的引物進行PCR,檢測是否有擴增產物

【分析】1、尋找目標微生物時，應到適合目標微生物生存的環(huán)境中去尋找。

2、PCR技術利用的原理是雙鏈DNA復制。

【詳解】（1）尋找目標微生物時，應到適合目標微生物生存的環(huán)境中去尋找，故應該到高溫環(huán)境中去尋找

耐高溫的a-淀粉酶。改造AmyS2的過程中主要應用到了蛋白質工程、基因工程，還涉及到發(fā)酵工程。

（2）根據圖示可知，信號肽基因上有3個酶切位點，由于AmyS2基因內部也有一個BamHI酶切位點，故

不能選用，所以只能選擇MluI和Eco52I。故用限制酶MIuI和民0521分別切割質粒B、信號肽基因，用

DNA連接酶將其連接成質粒Co與質粒B相比，質粒C多了信號肽基因，根據題干信息“更容易從培養(yǎng)液

中獲取并提純目標蛋白”可推測，信號肽可能有助于目標蛋白被分泌到細胞外。

（3）PCR技術利用的原理是雙鏈DNA復制，根據已知目的基因的一段堿基序列設計引物，可特異性的擴

增目的基因.因此，提取工程菌的DNA后，加入根據bp基因的一段已知序列設計引物進行PCR擴增，若

出現擴增產物，則說明樣本中有bp基因；若無擴增產物，則說明樣本中沒有bp基因。

16.干擾素在人體中是由免疫細胞合成并分泌的一種糖蛋白，幾乎能抵御所有病毒引起的感染，傳統(tǒng)生產

方法成本高、產量低，獲得的干擾素在體外不易保存。家蠶細胞具有高效表達外源基因的能力，將人干擾

素基因導入家蠶細胞并大規(guī)模培養(yǎng)，可以提取干擾素用于制藥.請回答相關問題：

（1）利用基因工程生產干擾素，過程是：

①從健康人體的外周靜脈血分離能合成干擾素的細胞，從中提取mRNA,經

________________法獲取目的基因。

②用酶處理載體和目的基因后，DNA連接酶處理，形成基因表達載體。為使干擾素基因

在家蠶細胞中高效表達，需要把來自干擾素基因的片段正確插入表達載體的和

________________之間。

③利用生物反應器培養(yǎng)家蠶細胞時，貼壁生長的細胞會產生接觸抑制。通常將多孔的中空薄壁小玻璃珠放

入反應器中，這樣可以,增加培養(yǎng)的細胞數量，也有利于空氣交換。

④在檢驗干擾素基因是否已經導入家蠶細胞時，需要用到PCR技術。該PCR反應體系的主要成分應該包含:

擴增緩沖液（含Mg2+）、水、4種脫氧核糖核甘酸、模板DNA、和。

⑵利用蛋白質工程對干擾素進行改造，基本途徑是：預期蛋白質一設計預期蛋白質

t推測氨基酸-找到對應的脫氧核甘酸序列（基因）

（3）利用細胞工程生產干擾素，設計思路是：將相應免疫細胞和瘤細胞融合，篩選出________________,經

細胞培養(yǎng)可獲得大量干擾素。

【答案】（1）免疫逆轉錄##反轉錄限制啟動子終止子增大細胞貼壁生長的附著面

積Taq酶##耐高溫的DNA聚合酶（一對）引物

⑵功能結構序列

（3）雜交瘤細胞

【分析】1、基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲??；②基因表達載體的構建：③將目

的基因導入受體細胞④目的基因的檢測與鑒定。

2、蛋白質工程的過程：預期蛋白質功能一設計預期的蛋白質結構一推測應有氨基酸序列一找到對應的脫氧

核甘酸序列（基因）。

3、雜交瘤細胞的特點：既能大量增殖，又能產生特異性干擾素。

【詳解】（1）干擾素是在人體中是由免疫細胞合成并分泌的一種糖蛋白，而基因工程共分為四個步驟：基

因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取；②基因表達載體的構建；③將目的基因導入受

體細胞④目的基因的檢測與鑒定故利用基因工程生產干擾素，過程是：

①從健康人體的外周靜脈血分離能合成干擾素的免疫細胞，從中提取mRNA,經反轉錄（逆轉錄）獲取目

的基因。

②構建基因表達載體時，需要用限制酶處理載體和目的基因，使其有相同的末端；基因表達載體中，啟動

子和終止子分別用于驅動和終止基因的轉錄過程，故為使干擾素基因在家蠶細胞中高效表達，需要把來自

干擾素基因的片段正確插入表達載體的啟動子和終止子之間。

③培養(yǎng)家蠶細胞時，貼壁生長的細胞會產生接觸抑制，通常將多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反應器中，這

樣可以增大細胞貼壁生長的附著面積，增加培養(yǎng)的細胞數量，也有利于空氣交換。

④采用PCR技術擴增DNA時，需要加入的物質是4種脫氧核甘酸、模板DNA、TaqDNA聚合酶（熱穩(wěn)定

DNA聚合酶）和引物。

（2）蛋白質工程基本途徑是：預期蛋白質功能一設計預期的蛋白質結構-推測應有的氨基酸序列一找到相

對應的脫氧核甘酸序列。

（3）利用細胞工程生產干擾素，設計思路是將相應免疫細胞和瘤細胞融合，篩選出雜交瘤細胞，經細胞培

養(yǎng)可獲得大量干擾素。

【點睛】本題考查基因工程、細胞工程和雜交瘤細胞等相關知識，意在考查學生的識記和理解能力，識記

相關知識并能準確運用術語作答是解題關鍵。

17.利用木聚糖酶進行紙漿漂白，可以大幅度減少氯化物的用量，減輕造紙工業(yè)對環(huán)境的污染。紙漿漂白

需要在高溫堿性條件下進行，因此需要耐熱耐堿的木聚糖酶。根據生產需要，科學家對已知氨基酸序列的

木聚糖酶進行改造，獲得了耐高溫耐堿的新木聚糖酶，減少了紙漿漂白時木聚糖酶的用量，提高了生產效

率?；卮鹣铝袉栴}：

（1）蛋白質工程的目標是根據人們對的特定需求，對蛋白質的結構進行設計改造。與蛋白質工程相比，

基因工程原則上只能生產,它們的結構和功能符合特定物種生存的需要。

(2)在蛋白質工程和基因工程中常用大腸桿菌作為受體細胞，原因是大腸桿菌_____(答出兩點)。分離純化

大腸桿菌時，可使用接種環(huán)采用法將聚集的菌種逐步分離并培養(yǎng)成單菌落；實驗室中利用選擇培養(yǎng)基

篩選微生物的原理是。

(3)人工合成的新木聚糖酶的基因在導入受體細胞前要先構建,以使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。若

要將重組大腸桿菌分泌的耐熱耐堿木聚糖酶應用于造紙工業(yè)生產，除了需要研究木聚糖酶的產量外，還需

要檢測木聚糖酶的o

(4)有研究表明，在木聚糖酶中特定部位引入精氨酸可以增加木聚糖酶中的離子鍵數目，從而增加該酶在堿

性環(huán)境中的穩(wěn)定性。利用蛋白質工程技術改造木聚糖酶，其基本思路是。根據新木聚糖酶的氨基酸序

列設計新木聚糖酶的基因，會設計出多種脫氧核昔酸序列，原因是。

【答案】(1)蛋白質功能自然界中已存在的蛋白質

(2)為單細胞、繁殖快、遺傳物質相對較少平板劃線人為提供有利于目的菌生長的條件，同時抑制

或阻止其他微生物的生長

(3)基因表達載體生物活性#催化效率

(4)根據需要對耐堿的木聚糖酶的功能特點，設計新木聚糖酶中特定部位引入精氨酸以后的氨基酸序列，

推測出其基因中的脫氧核甘酸序列，然后利用DNA合成儀合成新木聚糖酶基因密碼子具有筒并現象(或

存在多種密碼子決定同一種氨基酸的現象)

【分析】對木聚糖酶進行改造是通過蛋白質工程來完成的。蛋白質工程是指以蛋臼質分子的結構規(guī)律及其

與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，來改造現有的蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿

足人類的生產和生活需求。蛋白質工程的基本思路是：從預期的蛋白質功能出發(fā)一設計預期的蛋白質結構

-?推測應有的氨基酸序列一找到并改變相對應的脫氧核甘酸序列(基因)或合成新的基因一獲得所需要的

蛋白質。

【詳解】(1)蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋臼質的結構進行設計改造。與

蛋白質工程相比，基因工程在原則上只能生產自然界中已存在的蛋白質，這些天然蛋白質是生物在長期進

化過程中形成的，它們的結構和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產和生活的需要。

(2)由于大腸桿菌為單細胞、繁殖快、遺傳物質相對較少，所以在蛋白質工程和基因工程中常用大腸桿菌

作為受體細胞。采用平板劃線法分離純化大腸桿菌時，使用的接種工具為接種環(huán)。實驗室中利用選擇培養(yǎng)

基篩選微生物的原理是：人為提供有利于目的菌生長的條件，同時抑制或阻止其他微生物的生長。

（3）人工合成的新木聚糖酶的基因在導入受體細胞前，需要先將其與載體結合，構建基因表達載體，以使

目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。在將重組大腸桿菌分泌的耐熱耐堿的木聚糖酶應用于造紙工業(yè)生產前，需

要研窕該木聚糖酶的產量并對木聚糖酶的生物活性（或催化效率）進行檢測。

（4）利用蛋白質工程技術改造木聚糖酶，其基本思路是：根據需要對耐堿的木聚糖酶的功能特點，設計新

木聚糖酶中特定部位引入精氨酸以后的氨基酸序列，推測出其基因中的脫氧核甘酸序列，然后利用DNA合

成儀合成新木聚糖酶基因。由于密碼子具有簡并現象（或存在多種密碼子決定同一種氨基酸的現象），導

致根據新木聚糖酶的氨基酸序列設計的新木聚糖醐的基因會有多種脫氧核昔酸序列。

【點睛】本題考查基因工程與蛋白質工程、微生物的選擇培養(yǎng)等相關知識，要求考生熟記相關內容，并能

結合信息分析作答。

18.請回答下列與基因工程、胚胎工程、生態(tài)工程有關的生物學問題：

（1）基因工程技術中獲得目的基因后，利用PCR技術將該基因擴增，前提是要有一段已知目的基因的核昔酸

序列，以便根據這一序列合成。將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是。

（2）科研人員利用蛋白質工程合成速效胰島素，該技術的實驗流程為：

匚口設計）蛋白質推測找到、相應的脫氧—^生產出速

?A?七維結構一>上廣一核甘酸序列—>效胰島素

其中，流程A是,與基因工程相比，蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與

生物功能的關系作為基礎，通過基因_______或基因_________,對現有蛋白質進行,制造一種新

的蛋白質，以滿足人類的生產生活需要。

（3）體外受精是胚胎工程的重要環(huán)節(jié)，受精前的準備階段：取自附睪的精子要進行精子獲能；來自母方的卵

母細胞要在輸卵管內進一步成熟，達