1．天然胰岛素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。科研人员发现，将胰岛素 $ \mathrm{B}28 $ 位的脯氨酸替换为天冬氨酸或与 $ \mathrm{B}29 $ 位的赖氨酸交换位置，可有效抑制胰岛素的聚合，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。下列叙述正确的是（ ）
A．该工程属于蛋白质工程，只能改造自然界中已存在的蛋白质
B．胰岛素改造的基本思路与天然蛋白质的合成过程相同
C．替换氨基酸时需要用特定的蛋白酶将特定部位的肽键水解
D．胰岛素类似物（蛋白质）想要达到预设的疗效，还需检测其高级结构是否正确
答案：D
解析：该工程通过改造天然胰岛素的基因来改造其氨基酸序列，属于蛋白质工程，蛋白质工程既可以改造自然界中已存在的蛋白质，也可以制造新的蛋白质， $ \mathrm{A} $ 错误；天然蛋白质的合成过程是按照中心法则进行的，蛋白质工程的基本思路与中心法则相反， $ \mathrm{B} $ 错误；蛋白质工程的实质是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，而非用特定的蛋白酶将特定部位的肽键水解， $ \mathrm{C} $ 错误；蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构， $ \mathrm{D} $ 正确。
2．水蛭是我国传统的中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中的重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构（用赖氨酸替换第47位的天冬酰胺），提高其抗凝血活性。蛋白质工程流程如图所示。下列关于蛋白质工程的叙述正确的是（ ）
A．蛋白质工程是在分子水平上对 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子直接进行操作，定向改变分子的结构
B．图中的 $ \mathrm{b} $ 为 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ， $ \mathrm{a} $ 为蛋白质， $ \mathrm{b} $ 和 $ \mathrm{a} $ 对应的单体序列都是唯一的
C．通过蛋白质工程改造的水蛭素，其基因的碱基序列未发生改变
D．蛋白质工程改造水蛭素过程中不涉及中心法则
答案：A
解析：蛋白质工程直接操作的对象是基因，是在分子水平上对 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子直接进行操作，定向改变分子的结构， $ \mathrm{A} $ 正确；图中的 $ \mathrm{b} $ 为 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ， $ \mathrm{a} $ 为具有氨基酸序列的多肽链，但密码子具有简并性， $ \mathrm{b} $ 和 $ \mathrm{a} $ 对应的单体序列不都是唯一的， $ \mathrm{B} $ 错误；通过蛋白质工程改造的水蛭素的氨基酸序列发生了改变，故其基因的碱基序列发生了改变， $ \mathrm{C} $ 错误；蛋白质工程需要改造的基因进行表达得到目标蛋白，涉及了中心法则， $ \mathrm{D} $ 错误。
3．天然胰岛素制剂易形成二聚体或六聚体，皮下注射后往往需要经历逐渐解聚的过程，这在一定程度上延缓了其疗效。科研人员研制出了速效胰岛素，研发流程如图所示。回答下列问题：
（1） 据图可知，速效胰岛素的研发流程遵循蛋白质工程的基本思路，即从预期的蛋白质功能出发 $ \to $ $ \to $ $ \to $ $ \to $ 获得所需要的蛋白质。速效胰岛素的生产过程遵循 法则。
（2） 研制速效胰岛素的过程中，科研人员的直接操作对象是 。在大肠杆菌中表达的新的胰岛素 （填“有”或“没有”）完全的生物活性，理由是 。
（3） 若想通过乳腺生物反应器来实现速效胰岛素的批量生产，则需要将新的胰岛素基因与 等调控元件重组在一起，用 的方法，导入哺乳动物如羊的受精卵中，培育出转基因动物，待其进入泌乳期，其乳汁中即含速效胰岛素。
（4） 若要比较速效胰岛素和天然胰岛素的疗效差异，请以糖尿病模型鼠为实验材料，简要写出实验设计思路： 。
答案：（1） 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；中心
（2） （胰岛素）基因；没有；大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对合成的蛋白质进行加工
（3） 乳腺中特异表达的基因的启动子；显微注射
（4） 将生理状况相同的糖尿病模型鼠随机均分为三组，一组皮下注射适量速效胰岛素，一组皮下注射等量天然胰岛素，一组皮下注射等量生理盐水，定时检测三组糖尿病模型鼠的血糖情况
解析：（1） 改造蛋白质从根本上来说就是改造基因，蛋白质工程的基本思路即从预期的蛋白质功能出发 $ \to $ 设计预期的蛋白质结构 $ \to $ 推测应有的氨基酸序列 $ \to $ 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 $ \to $ 获得所需要的蛋白质。速效胰岛素的生产过程遵循中心法则。
（2） 研制速效胰岛素的过程中，科研人员的直接操作对象是（胰岛素）基因。在大肠杆菌中表达的新的胰岛素没有完全的生物活性，原因是大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对合成的蛋白质进行加工。
（3） 若想通过乳腺生物反应器来实现速效胰岛素的批量生产，则需要将新的胰岛素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，用显微注射的方法，导入哺乳动物如羊的受精卵中，培育出转基因动物，待其进入泌乳期，其乳汁中即含速效胰岛素。
（4） 本实验的自变量是胰岛素的种类（速效胰岛素和天然胰岛素），检测指标是鼠的血糖情况，实验思路见答案。
4．下列关于蛋白质工程和基因工程的叙述，错误的是（ ）
A．蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质
B．基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质
C．蛋白质工程既能改造现有的蛋白质，又能制造新的蛋白质
D．蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
答案：A
解析：蛋白质工程的直接操作对象是基因， $ \mathrm{A} $ 错误；基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质， $ \mathrm{B} $ 正确；蛋白质工程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， $ \mathrm{C} $ 正确；蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程， $ \mathrm{D} $ 正确。