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第3章
第4节　蛋白质工程的原理和应用
基因工程
学习目标 素养目标
1．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(重点)； 2．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(重难点) 科学思维：尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计或改造某一蛋白质的流程；
社会责任：说出蛋白质工程崛起的缘由，认同蛋白质工程的重要意义
核心概念
1．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的__________________，是涉及多学科的综合科技工程。
2．蛋白质工程的基本原理
(1)目标：根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行设计改造。
(2)方法：改造或合成________。
第二代基因工程
功能
结构
基因
(3)基本思路：
预期功能
改造或合成
目的基因
转录
翻译
生物功能
3．[连线]蛋白质工程的应用
①医药工业方面
②农业方面
③其他工业方面
A．提高玉米赖氨酸含量
B．尝试改造某些参与调控光合作用的酶
C．改进酶的性能或开发新的工业用酶
D．研发出速效胰岛素类似物产品
[概 念 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)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。 (　　)
提示：对蛋白质的改造是通过直接改造相应的基因来实现的。
(3)蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。 (　　)
(4)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。 (　　)
(5)基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。 (　　)
提示：蛋白质工程仍然遵循中心法则。
√
×
√
√
×
目标导学
蛋白质工程的原理是什么
1
目标
1．教材P93“从社会中来”及正文——蛋白质工程崛起的缘由
(1)基因工程能否完全满足人们生产生活的需要？为什么？
__________________________________________________________________________________________。
(2)蛋白质工程需直接改造_______，而不直接改造蛋白质的原因：①任何一种天然蛋白质都是由_______编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质；②_________的高级结构十分复杂，直接改造难度大；③________可以遗传，__________无法遗传。
提示：不能。因为基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质，天然蛋白质不一定符合人类的需要
基因
基因
蛋白质
基因
蛋白质
2．教材P94“图3－17”及“思考·讨论”——蛋白质工程的基本思路
(1)图中A、B分别为________、________过程。
(2)如果知道一段蛋白质的氨基酸序列，如何推出其基因中的脱氧核苷酸序列？不同人得出的序列完全相同吗？为什么？
提示：蛋白质的氨基酸序列→推测mRNA的密码子排序→推测双链DNA中脱氧核苷酸序列。不完全相同，因为密码子具有简并性，一种氨基酸可能对应一种或几种密码子。
转录
翻译
(3)蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体现在哪些方面？
提示：①操作对象相同：蛋白质工程和基因工程的操作对象都为基因。②得到的蛋白质不同：蛋白质工程可以得到自然界没有的新的蛋白质；基因工程得到的是自然界原有的蛋白质。
　　　(江淮协作区期末)某企业正在研发一种耐95 ℃高温的纤维素酶，其可用于生物燃料生产。下列方案最能体现蛋白质工程“设计非天然蛋白质”特性的是 (　　)
A．从深海热泉菌中分离出天然耐热纤维素酶基因后，直接转入大肠杆菌中表达
B．对中温纤维素酶进行定点改造，引入二硫键以增强酶的热稳定性
C．用计算机设计全新的α/β折叠结构，在人工合成相关基因后通过酵母菌表达
D．将不同来源的纤维素酶片段随机拼接，从中筛选出高温活性突变体
C
解析：从深海热泉菌中分离出天然耐热纤维素酶基因后直接转入大肠杆菌中表达，这只是基因工程的操作，是将天然存在的蛋白质基因进行表达，并没有对蛋白质进行设计改造，不符合蛋白质工程“设计非天然蛋白质”的特性；对中温纤维素酶进行定点改造，引入二硫键以增强酶的热稳定性，虽然是对蛋白质进行了改造，但仍然是基于天然存在的中温纤维素酶进行的改造，不是设计全新的非天然蛋白质；用计算机设计全新的α/β折叠结构，在人工合成相关基因后通过酵母菌表达，这是从全新的蛋白质结构设计出发，通过人工合成基因来表达出非天然的蛋白质，最能体现蛋白质工程“设计非天然蛋白质”的特性；将不同来源的纤维素酶片段随机拼接，从中筛选出高温活性突变体，这是一种随机的组合筛选，不是有针对性地设计全新的蛋白质结构，不符合蛋白质工程“设计非天然蛋白质”的特性。
随堂内化
1．枯草杆菌蛋白酶在洗涤剂工业中具有重要作用。研究人员利用蛋白质工程获得了在工业生产中有更好适用性的枯草杆菌蛋白酶突变体。这一过程中不涉及下列哪项操作 (　　)
A．基因定点突变 B．诱变处理枯草杆菌
C．PCR扩增基因 D．构建基因表达载体
B
解析：需要对蛋白酶基因进行改造获得更好的蛋白质，因此需要对该基因进行定点突变，A不符合题意；诱变处理枯草杆菌的原理是基因突变，不属于蛋白质工程的范畴，B符合题意；蛋白质工程是基因工程的延伸，PCR扩增基因可以获得更多的目的基因，C不符合题意；构建基因表达载体是基因工程的核心，蛋白质工程也会涉及，D不符合题意。
2．(阜阳阶段考)磷脂酰丝氨酸(PS)由磷脂酶D催化合成，能够调控细胞膜关键蛋白的功能状态。天然PS含量极少，难以满足人们的需要，科研人员通过蛋白质工程改造磷脂酶D以提高PS的产量。下列叙述错误的是 (　　)
A．改造磷脂酶D应从设计磷脂酶D的功能出发
B．改造磷脂酶D的过程需要以基因工程为基础
C．通过氨基酸的增添、替换来实现对磷脂酶D的改造
D．改造后的磷脂酶D提高PS产量这一性状能够遗传
C
解析：对磷脂酶D进行改造是通过对磷脂酶D基因的脱氧核苷酸序列进行改造而实现的，C错误。
3．(安徽A10联盟期中)水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。下列叙述正确的是 (　　)
A．该项替换研究中，目前可行的直接操作对象是蛋白质
B．该项替换研究中，改造前后水蛭素的空间结构未发生改变
C．该项替换研究的思路与按照中心法则合成蛋白质的思路一致
D．改造的水蛭素基因导入微生物后，可利用发酵工程生产水蛭素
D
解析：蛋白质工程的直接操作对象是基因而非蛋白质，通过修改基因序列来改变氨基酸组成，A错误；氨基酸的替换会改变蛋白质的结构，蛋白质的空间结构也发生改变，B错误；中心法则是从DNA到RNA再到蛋白质的正向流程，而蛋白质工程的思路是逆向的：先设计所需蛋白质结构，再反向推导并修改基因序列，因此，两者的研究思路并不一致，C错误；改造后的水蛭素基因导入微生物(如大肠杆菌或酵母菌)后，可通过发酵工程大规模生产水蛭素，D正确。
4．(天津卷)胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物等历程。有关叙述错误的是 (　　)
A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞
B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料
C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子
D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物
C
解析：胰岛素在动物体内由胰岛B细胞合成后，经过胞吐作用释放出细胞，A正确；胰岛素属于蛋白质激素，所以化学合成胰岛素的原料是氨基酸，B正确；用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素使用的启动子不同，大肠杆菌是原核生物，而乳腺生物反应器属于真核生物表达系统，两者启动子要求不同，C错误；利用蛋白质工程技术可以对胰岛素进行改造，生产具有不同作用特性的胰岛素类似物，包括速效胰岛素，D正确。第4节　蛋白质工程的原理和应用
1．在设计合成自然界中不存在的蛋白质时，首先应该设计　(　　)
A．基因结构 B．mRNA结构
C．氨基酸序列　 D．蛋白质结构
2．蛋白质工程是研究蛋白质结构和功能的重要手段，下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是(　　)
A．蛋白质工程中可以不用构建基因表达载体
B．通过蛋白质工程改造后获得的性状不能遗传给后代
C．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
D．蛋白质工程可以通过增加酶内部二硫键数目提高酶的热稳定性
3．(安徽县中联盟期末)下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是(　　)
A．将某药用蛋白基因导入乳腺细胞中，获得乳腺生物反应器
B．基因工程是在细胞水平上进行设计和操作的
C．只要目的基因进入受体细胞，就能成功实现稳定存在和表达
D．蛋白质工程可以通过改造蛋白质，改变酶的催化效率
4．L天冬酰胺酶对于治疗小儿白血病特别有效，但临床应用中经常出现过敏反应。科研人员预期在L天冬酰胺酶的基础上研发药效性强但免疫性弱的蛋白质药物，下一步要做的是(　　)
A．合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段
B．设计出药效性强但免疫性弱的蛋白质结构
C．构建含L天冬酰胺酶基因片段的表达载体
D．利用PCR等技术对表达产物进行检测
5．(亳州期末)枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中也能催化多肽的合成。这些碱性蛋白酶具有重要的应用价值，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。将枯草杆菌蛋白酶分子的天冬氨酸(99)和谷氨酸(156)改成赖氨酸，可使其在一定条件下的活力提高。下列说法正确的是(　　)
A．完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现
B．该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势
C．经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状不可遗传
D．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．(安庆皖江名校联考)目前，许多酶已被鉴定和定序，但对这些酶的作用知之甚少或一无所知。随着研究的深入，多种“同工酶”(结构来源不同，功能相似的酶)被陆续发现。近期一种新的AI工具——CLEAN可以根据酶的氨基酸序列预测酶的功能，即使这个酶未经研究或知之甚少，这种新的AI工具也极大地推动了酶的研究。相关叙述错误的是(　　)
A．某种酶蛋白中特定的氨基酸序列可能在多种酶中出现
B．可以利用这种新的AI工具预测所有酶的功能
C．可通过这种AI工具研究和设计全新功能的酶
D．真核细胞内酶蛋白的合成起始于游离的核糖体
7．(安徽模拟)蛋白质组指某个时刻，某个组织、器官或个体中所有蛋白质的集合。中国科学家率先倡导并领衔了人类第一个器官(肝脏)国际蛋白质组计划(HLPP)，构建了人类第一个器官(肝脏)蛋白质组图谱，有利于揭示肝病的发病机制和病理过程，可发现新型诊断标志物、治疗和创新药物，全面提高疾病防治水平。下列叙述正确的是(　　)
A．肝细胞中的核糖体、线粒体均直接参与蛋白质的合成过程
B．特定时间、空间的蛋白质组能够表征人体是否处于某种疾病状态
C．肝脏与其他器官蛋白质组图谱有差异的原因是基因组图谱有差异
D．人体每个器官都拥有一张蛋白质组图谱，且保持终身不变
8．密码子偏好性是指在生物体中，编码相同氨基酸的不同密码子有着不同的使用频率。研究人员对短乳杆菌中的L 阿拉伯糖异构酶(L AI)的基因进行密码子偏好性的优化，提高短乳杆菌L AI合成速率，进而提高了D 塔格糖的生产效率。下列叙述错误的是(　　)
A．可以通过序列数据库等寻找短乳杆菌偏好的密码子对应序列
B．可以通过人工合成或基因突变等技术优化L AI的基因碱基序列
C．密码子偏好性优化后L AI的基因的表达水平得到一定程度提高
D．D 塔格糖的产量提高与优化后L AI的空间结构发生改变有关
第4节　蛋白质工程的原理和应用
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D D D B A B B D
1．D　解析：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，依次推测相应的氨基酸和核苷酸序列，然后通过基因修饰或基因合成，合成出相应的蛋白质。
2．D　解析：蛋白质工程是基因工程的延伸，需要构建表达载体，A错误；由于蛋白质工程是直接对基因进行修饰或合成基因，改造后的性状可以遗传给后代，B错误；基因的结构决定蛋白质的结构，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基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作，C错误；蛋白质工程可以通过增加二硫键数目来提高热稳定性，例如为了提高T4溶菌酶的耐热性，将3号位的异亮氨酸换成半胱氨酸，在3号和97号半胱氨酸之间形成一个二硫键，使得T4溶菌酶耐热性得到提高，D正确。
3．D　解析：将某药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，导入受精卵中，获得乳腺生物反应器，A错误；基因工程是在分子水平上进行设计和操作的，B错误；目的基因进入受体细胞不一定能成功实现表达，还需要做进一步的检测和鉴定，C错误；蛋白质工程可以通过改造蛋白质的结构，进而改变酶的催化效率，D正确。
4．B　解析：“合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段”的上一步骤应该是“根据蛋白质氨基酸序列推断编码蛋白质的DNA序列”，A错误；预期在L天冬酰胺酶的基础上研发药效性强但免疫性弱的蛋白质药物即“确定预期蛋白质功能”，则下一步应是设计出药效性强但免疫性弱的蛋白质结构，B正确，“构建含L天冬酰胺酶基因片段的表达载体”的上一步骤应该是“合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段”，C错误；利用PCR等技术对表达产物进行检测是表达出相应产物以后的操作，D错误。
5．A　解析：蛋白质是由基因编码合成的，要将枯草杆菌蛋白酶分子中的天冬氨酸和谷氨酸改成赖氨酸，需通过基因工程技术改造相应基因来实现，A正确；蛋白质工程是对现有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质，并非培育新物种，B错误；经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶，由于其基因已被改造，所以活性提高这一性状是可遗传的，C错误；蛋白质工程最终目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计并生产出符合要求的蛋白质，而不是获取编码蛋白质的基因序列信息，D错误。
6．B　解析：同工酶是结构不同但功能相似的酶，由于功能相似，可能部分结构存在共性，因此某种酶蛋白中特定的氨基酸序列可能出现在多种酶中，A正确；这种AI工具是基于已知的蛋白质结构特征，通过“未知”的蛋白质与已知蛋白质在结构上的相似性，推测其功能，然而人们对蛋白质的研究不足以覆盖所有的蛋白质，且有的酶化学本质是RNA，B错误；基于对大量蛋白质结构和功能的研究数据，可利用此工具设计新的蛋白质，C正确；真核细胞内蛋白质合成的起点均为游离的核糖体，若翻译的多肽链前端含有“引导肽”，则核糖体和mRNA的复合体才会转移到内质网上，D正确。
7．B　解析：肝细胞中的线粒体为蛋白质的合成过程提供能量，但不直接参与该过程，A错误；不同的疾病状态下，人体特定时间、空间的蛋白质组会发生变化，所以特定时间、空间的蛋白质组能够表征人体是否处于某种疾病状态，B正确；肝脏与其他器官蛋白质组图谱有差异的原因是基因的选择性表达，其基因组图谱相同，C错误；基因的表达具有时间和空间差异，人体的某个器官的蛋白质组图谱在个体发育的不同时期存在差异，因此不是保持终身不变，D错误。
8．D　解析：L AI的空间结构发生改变，则功能就会发生改变，D 塔格糖的产量提高是通过密码子偏好性优化后提高L AI的合成速率实现的，D错误。第4节　蛋白质工程的原理和应用
学习目标 素养目标
1． 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(重点)； 2． 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(重难点) 科学思维：尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计或改造某一蛋白质的流程； 社会责任：说出蛋白质工程崛起的缘由，认同蛋白质工程的重要意义
1．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的_________，是涉及多学科的综合科技工程。
2．蛋白质工程的基本原理
(1)目标：根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的______进行设计改造。
(2)方法：改造或合成_______。
(3)基本思路：
3．[连线]蛋白质工程的应用
[概 念 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)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(　　)
(3)蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。(　　)
(4)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。(　　)
(5)基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。(　　)
蛋白质工程的原理是什么
1．教材P93“从社会中来”及正文——蛋白质工程崛起的缘由
(1)基因工程能否完全满足人们生产生活的需要？为什么？
(2)蛋白质工程需直接改造__________，而不直接改造蛋白质的原因：①任何一种天然蛋白质都是由_________编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质；②_________的高级结构十分复杂，直接改造难度大；③________可以遗传，__________无法遗传。
2．教材P94“图3－17”及“思考·讨论”——蛋白质工程的基本思路
(1)图中A、B分别为_________、_______过程。
(2)如果知道一段蛋白质的氨基酸序列，如何推出其基因中的脱氧核苷酸序列？不同人得出的序列完全相同吗？为什么？
(3)蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体现在哪些方面？
(江淮协作区期末)某企业正在研发一种耐95 ℃高温的纤维素酶，其可用于生物燃料生产。下列方案最能体现蛋白质工程“设计非天然蛋白质”特性的是(　　)
A．从深海热泉菌中分离出天然耐热纤维素酶基因后，直接转入大肠杆菌中表达
B．对中温纤维素酶进行定点改造，引入二硫键以增强酶的热稳定性
C．用计算机设计全新的α/β折叠结构，在人工合成相关基因后通过酵母菌表达
D．将不同来源的纤维素酶片段随机拼接，从中筛选出高温活性突变体
1．枯草杆菌蛋白酶在洗涤剂工业中具有重要作用。研究人员利用蛋白质工程获得了在工业生产中有更好适用性的枯草杆菌蛋白酶突变体。这一过程中不涉及下列哪项操作(　　)
A．基因定点突变 B．诱变处理枯草杆菌
C．PCR扩增基因 D．构建基因表达载体
2．(阜阳阶段考)磷脂酰丝氨酸(PS)由磷脂酶D催化合成，能够调控细胞膜关键蛋白的功能状态。天然PS含量极少，难以满足人们的需要，科研人员通过蛋白质工程改造磷脂酶D以提高PS的产量。下列叙述错误的是(　　)
A．改造磷脂酶D应从设计磷脂酶D的功能出发
B．改造磷脂酶D的过程需要以基因工程为基础
C．通过氨基酸的增添、替换来实现对磷脂酶D的改造
D．改造后的磷脂酶D提高PS产量这一性状能够遗传
3．(安徽A10联盟期中)水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。下列叙述正确的是(　　)
A．该项替换研究中，目前可行的直接操作对象是蛋白质
B．该项替换研究中，改造前后水蛭素的空间结构未发生改变
C．该项替换研究的思路与按照中心法则合成蛋白质的思路一致
D．改造的水蛭素基因导入微生物后，可利用发酵工程生产水蛭素
4．(天津卷)胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物等历程。有关叙述错误的是(　　)
A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞
B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料
C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子
D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物
第4节　蛋白质工程的原理和应用
学习目标 素养目标
1． 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(重点)； 2． 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(重难点) 科学思维：尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计或改造某一蛋白质的流程； 社会责任：说出蛋白质工程崛起的缘由，认同蛋白质工程的重要意义
1．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__，是涉及多学科的综合科技工程。
2．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：改造或合成__基因__。
(3)基本思路：
3．[连线]蛋白质工程的应用
[概 念 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)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(　×　)
提示：对蛋白质的改造是通过直接改造相应的基因来实现的。
(3)蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。(　√　)
(4)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。(　√　)
(5)基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。(　×　)
提示：蛋白质工程仍然遵循中心法则。
蛋白质工程的原理是什么
1．教材P93“从社会中来”及正文——蛋白质工程崛起的缘由
(1)基因工程能否完全满足人们生产生活的需要？为什么？
__提示：不能。因为基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质，天然蛋白质不一定符合人类的需要__。
(2)蛋白质工程需直接改造__基因__，而不直接改造蛋白质的原因：①任何一种天然蛋白质都是由__基因__编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质；②__蛋白质__的高级结构十分复杂，直接改造难度大；③__基因__可以遗传，__蛋白质__无法遗传。
2．教材P94“图3－17”及“思考·讨论”——蛋白质工程的基本思路
(1)图中A、B分别为__转录__、__翻译__过程。
(2)如果知道一段蛋白质的氨基酸序列，如何推出其基因中的脱氧核苷酸序列？不同人得出的序列完全相同吗？为什么？
提示：蛋白质的氨基酸序列→推测mRNA的密码子排序→推测双链DNA中脱氧核苷酸序列。不完全相同，因为密码子具有简并性，一种氨基酸可能对应一种或几种密码子。
(3)蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体现在哪些方面？
提示：①操作对象相同：蛋白质工程和基因工程的操作对象都为基因。②得到的蛋白质不同：蛋白质工程可以得到自然界没有的新的蛋白质；基因工程得到的是自然界原有的蛋白质。
(江淮协作区期末)某企业正在研发一种耐95 ℃高温的纤维素酶，其可用于生物燃料生产。下列方案最能体现蛋白质工程“设计非天然蛋白质”特性的是(　C　)
A．从深海热泉菌中分离出天然耐热纤维素酶基因后，直接转入大肠杆菌中表达
B．对中温纤维素酶进行定点改造，引入二硫键以增强酶的热稳定性
C．用计算机设计全新的α/β折叠结构，在人工合成相关基因后通过酵母菌表达
D．将不同来源的纤维素酶片段随机拼接，从中筛选出高温活性突变体
解析：从深海热泉菌中分离出天然耐热纤维素酶基因后直接转入大肠杆菌中表达，这只是基因工程的操作，是将天然存在的蛋白质基因进行表达，并没有对蛋白质进行设计改造，不符合蛋白质工程“设计非天然蛋白质”的特性；对中温纤维素酶进行定点改造，引入二硫键以增强酶的热稳定性，虽然是对蛋白质进行了改造，但仍然是基于天然存在的中温纤维素酶进行的改造，不是设计全新的非天然蛋白质；用计算机设计全新的α/β折叠结构，在人工合成相关基因后通过酵母菌表达，这是从全新的蛋白质结构设计出发，通过人工合成基因来表达出非天然的蛋白质，最能体现蛋白质工程“设计非天然蛋白质”的特性；将不同来源的纤维素酶片段随机拼接，从中筛选出高温活性突变体，这是一种随机的组合筛选，不是有针对性地设计全新的蛋白质结构，不符合蛋白质工程“设计非天然蛋白质”的特性。
1．枯草杆菌蛋白酶在洗涤剂工业中具有重要作用。研究人员利用蛋白质工程获得了在工业生产中有更好适用性的枯草杆菌蛋白酶突变体。这一过程中不涉及下列哪项操作(　B　)
A．基因定点突变 B．诱变处理枯草杆菌
C．PCR扩增基因 D．构建基因表达载体
解析：需要对蛋白酶基因进行改造获得更好的蛋白质，因此需要对该基因进行定点突变，A不符合题意；诱变处理枯草杆菌的原理是基因突变，不属于蛋白质工程的范畴，B符合题意；蛋白质工程是基因工程的延伸，PCR扩增基因可以获得更多的目的基因，C不符合题意；构建基因表达载体是基因工程的核心，蛋白质工程也会涉及，D不符合题意。
2．(阜阳阶段考)磷脂酰丝氨酸(PS)由磷脂酶D催化合成，能够调控细胞膜关键蛋白的功能状态。天然PS含量极少，难以满足人们的需要，科研人员通过蛋白质工程改造磷脂酶D以提高PS的产量。下列叙述错误的是(　C　)
A．改造磷脂酶D应从设计磷脂酶D的功能出发
B．改造磷脂酶D的过程需要以基因工程为基础
C．通过氨基酸的增添、替换来实现对磷脂酶D的改造
D．改造后的磷脂酶D提高PS产量这一性状能够遗传
解析：对磷脂酶D进行改造是通过对磷脂酶D基因的脱氧核苷酸序列进行改造而实现的，C错误。
3．(安徽A10联盟期中)水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。下列叙述正确的是(　D　)
A．该项替换研究中，目前可行的直接操作对象是蛋白质
B．该项替换研究中，改造前后水蛭素的空间结构未发生改变
C．该项替换研究的思路与按照中心法则合成蛋白质的思路一致
D．改造的水蛭素基因导入微生物后，可利用发酵工程生产水蛭素
解析：蛋白质工程的直接操作对象是基因而非蛋白质，通过修改基因序列来改变氨基酸组成，A错误；氨基酸的替换会改变蛋白质的结构，蛋白质的空间结构也发生改变，B错误；中心法则是从DNA到RNA再到蛋白质的正向流程，而蛋白质工程的思路是逆向的：先设计所需蛋白质结构，再反向推导并修改基因序列，因此，两者的研究思路并不一致，C错误；改造后的水蛭素基因导入微生物(如大肠杆菌或酵母菌)后，可通过发酵工程大规模生产水蛭素，D正确。
4．(天津卷)胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物等历程。有关叙述错误的是(　C　)
A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞
B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料
C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子
D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物
解析：胰岛素在动物体内由胰岛B细胞合成后，经过胞吐作用释放出细胞，A正确；胰岛素属于蛋白质激素，所以化学合成胰岛素的原料是氨基酸，B正确；用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素使用的启动子不同，大肠杆菌是原核生物，而乳腺生物反应器属于真核生物表达系统，两者启动子要求不同，C错误；利用蛋白质工程技术可以对胰岛素进行改造，生产具有不同作用特性的胰岛素类似物，包括速效胰岛素，D正确。

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