高中生物第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程1.1.3蛋白质工程规范训练中图选修3
2017-2018年高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第一章 基因工程和蛋白质工程 微专题突破 基因工程的操
载体。(4)一种抗原只能和一种抗体发生特异性的结合，所以用大肠杆菌中表达 的 S 蛋白与 SARS 康复病人血清(含有抗体)进行特异性反应实验，来进行检测基 因工程表达的 S 蛋白和病毒 S 蛋白是否相同。(5)在研制疫苗过程中，④和⑥中 所用的目的基因即 S 基因是相同的，转录的 mRNA 是相同的，翻译合成的蛋白 质的氨基酸序列也相同。该题以研制 SARS 病毒疫苗的过程为素材，考查基因 工程的过程。
4．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述
中正确的是( )
①该技术将导致定向变异 ②DNA 连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱
基对连接起来 ③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料 ④受精
卵是理想的受体
A．①②③④
B．①③④
C．②③④
D．①②④
【解析】 基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞，从而定 向改造生物的性状，而且操作过程不受亲缘关系远近的制约，即克服远缘杂交 不亲和的障碍。在基因工程操作程序中，所用的 DNA 连接酶连接的不是目的基 因与载体黏性末端的碱基对，而是目的基因与载体的 DNA 两条链的骨架，即核 苷酸与磷酸的连接，也就是说，DNA 连接酶只能催化断开的 DNA 双链重新形 成磷酸二酯键。由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的 mRNA 中核苷酸序列， 进而可推测相应基因中核苷酸排序，从而可以用化学合成方法人工合成目的基 因。转基因羊的乳腺细胞及全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗 传物质都与受精卵完全相同，而受精卵体积较大，操作较容易，也能保障发育 成的个体所有细胞都含有外源基因。
(1) 该 技 术 定 向 改 变 了 酵 母 菌 的 性 状 ， 这 在 可 遗 传 变 异 的 来 源 中 属 于 ________。
2019-2020年高中生物第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程第3节蛋白质工程学案中图版选修
第三节蛋白质工程1．简述蛋白质工程。
2．蛋白质的分子设计。
(难点)3．蛋白质工程的应用。
(重点)1．蛋白质工程(1)依据：蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系。
(2)改造对象：利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列或直接对蛋白质进行有目的的改造。
(3)产物：创造出自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子，也就是产生新的蛋白质。
(4)本质：改造控制该蛋白质合成的基因结构。
2．蛋白质的分子设计(1)小范围改造对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换。
(2)蛋白质拼接组装对不同来源的蛋白质进行拼接组装。
(3)蛋白质从头设计从氨基酸的排列顺序出发，设计制造出自然界不存在的全新蛋白质。
3．蛋白质工程的基础蛋白质工程的基础是基因工程。
所以蛋白质工程又叫第二代基因工程。
[合作探讨]蛋白质分子的设计是一项复杂而艰巨的工程，其基本流程可以用下图表示：探讨1：构建新的蛋白质模型是分子设计的关键环节，你认为构建蛋白质模型的依据是什么？提示：构建蛋白质模型的依据是控制这种蛋白质合成的基因以及蛋白质的空间结构。
探讨2：通过DNA合成形成的新基因怎样才能得到准确的表达？提示：通过基因工程技术，将新基因导入大肠杆菌等受体细胞中，新基因在受体细胞中指导合成新的蛋白质。
探讨3：有的学者认为，蛋白质工程本身也是研究蛋白质结构和功能的一种有力工具。
你是怎么看待的？提示：这些学者认识恰当，蛋白质结构直接影响其功能活性，要想研究蛋白质结构与功能的关系，蛋白质工程就是有力工具，利用这种工具可以改变蛋白质的空间结构，探究功能的改变而做出相应的科学结论。
[思维升华]1．蛋白质工程的概念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。
2．蛋白质工程的目标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。
由于基因决定蛋白质，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。
2017-2018年高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第一章 基因工程和蛋白质工程 1.1.2
第二节基因工程的应用(时间：30分钟满分：50分)一、选择题(共5小题，每小题4分，共20分)1．人们将苏云金杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中培育成为抗虫棉，这个过程中所利用的主要原理是 ( )。
A．基因突变DNA→RNA→蛋白质B．基因重组DNA→RNA→蛋白质C．基因工程DNA→RNA→蛋白质D．染色体变异DNA→RNA→蛋白质解析将苏云金杆菌的抗虫基因导入棉花细胞中，通过DNA复制、转录、翻译合成特定的蛋白质，表现出特定的性状。
此题易错选C。
基因工程是一种技术手段，而不是生物学原理，抗虫棉的培育利用的是基因工程这一技术手段使基因发生重组。
答案 B2．目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是( )。
A．苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达B．抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去C．标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因D．转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫解析A项错误：目的基因导入植物细胞的方法包括农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。
质粒不能直接进入植物细胞内起基因表达载体的作用；B项错误：抗虫基因导入棉花叶肉细胞中，并插入到植物细胞中染色体的DNA上，然后以此细胞进行植物组织培养，得到抗虫棉，才能使目的基因的遗传特性得以表达，但通过有性生殖，该性状一般不能稳定遗传；D项错误：棉铃虫抗性的产生与抗虫棉的种植有关；C项正确：标记基因的作用就是鉴别体细胞中是否含有目的基因。
答案 C3．下列关于应用基因工程治疗人类遗传病的叙述，不正确的是 ( )。
A．基因治疗可以有效地改善患者生理状况，其操作对象是基因B．进行基因治疗时，基因的受体细胞都是受精卵C．基因治疗并不是对患者体内细胞的缺陷基因进行改造D．基因治疗时可只对患者部分细胞输入正常基因解析动物基因工程操作的受体细胞一般为受精卵，但基因治疗时，不需对全部体细胞发挥作用，受体细胞不是受精卵，而是部分体细胞。
高中生物 第一章 基因工程 1.1.3 蛋白质工程导学案苏教版选修3
高中生物第一章基因工程 1.1.3 蛋白质工程导学案苏教版选修3【课标要求】简述蛋白质工程【教学目标】1、简述蛋白质工程的基本原理2、举例说出蛋白质工程的应用和发展【教学过程】知识点一、蛋白质工程的概念和原理1、蛋白质工程是指通过_____________与______________等技术了解蛋白质的_________和__________，并借助计算机辅助设计、_____________和_____________改造_________，以__________改造天然蛋白质，甚至创造自然界中___________________的技术。
2、蛋白质工程一般是先创造出适合人类需求的____________，然后使其表达出具有特定的____________和__________的蛋白质。
3、_____________是蛋白质工程中的关键技术。
因此，蛋白质工程也被称为第二代_________。
4、实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质的__________和___________的关系。
5、蛋白质的空间结构极其复杂，应用_________________可以测定其三维空间结构，利用________________可以了解其构象。
此外，随着DNA和蛋白质测序技术的自动化，已能快速测定大量蛋白质分子的一级结构（氨基酸序列）。
6、蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行分子设计。
7、蛋白质工程的基本途径：预期蛋白质功能→设计出预期的蛋白质结构→推测应用的氨基酸序列→设计DNA的脱氧核苷酸序列（基因）【思考】对天然蛋白质进行改造，你认为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？为什么？【拓展】蛋白质工程应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（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。
高中生物第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程第1节基因工程的原理课件中图版选修3
[合作探讨] 探讨1：下图表示限制性内切酶切割某 DNA 分子的过程，从下图中可知， 该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？
提示：GAATTC，切点在 G 和 A 之间。
探讨2：结合 DNA 复制的过程分析，限制性内切酶和 DNA 解旋酶的作用部 位有何不同？
2.操作工具 (1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀”
(2)DNA 连接酶——“基因缝纫针” ①作用：将两个 DNA 片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼 接成新的 DNA 分子。
黏性末端 的缝隙“缝合” ②种类： T4DNA 连接酶(把限制性内切酶切开的__________
起来)。
(3)载体——“分子运输车” ①载体的特点 ⅰ.外源 DNA 的插入不影响载体在宿主细胞内的__________ 自我复制 。
2．核酸限制性内切酶 Ⅰ 的识别序列和切点是 —G GATCC—，核酸限制 性内切酶 Ⅱ 的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶 Ⅰ 的一个切点， 在目的基因的两侧各有一个酶 Ⅱ 的切点。 (1)请画出质粒被限制酶 Ⅰ 切割后所形成的黏性末端。 (2)请画出目的基因两侧被限制酶 Ⅱ 切割后所形成的黏性末端。 (3)在 DNA 连接酶的作用下， 上述两种不同限制酶切割后的片段是否可以连 接？为什么？ 【解析】 本题考查核酸限制性内切酶切割 DNA 的方式，将限制酶能识别
DNA连接酶 发现了____________
首次提取出__________________ 核酸限制性内切酶 提取了________________ T4DNA 连接酶 伯格等 科恩等 构建了世界首例__________________________ 体外重组的杂合DNA分子
高中生物第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程第2节基因工程的应用学案中图版选修3
高中生物第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程第2节基因工程的应用学案中图版选修31、举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。
(重点)2、了解基因工程在农业和医学等方面的应用。
(难点)基因工程在农业上的应用1、抗虫棉(1)目的基因：苏云金杆菌的毒蛋白基因。
(2)培育过程：通过基因工程的四步操作将毒蛋白基因导入棉花细胞并且在棉花细胞内成功表达出毒蛋白。
(3)意义：抗虫作物的培育和种植，不但降低了作物的生产成本，使作物能稳产、高产，还降低了农药的使用，减少对环境的污染。
2、金米(1)目的基因：有关胡萝卜素合成的酶的基因。
(2)培育过程：通过基因工程的四步操作将有关胡萝卜素合成的酶的基因导入水稻细胞中，并诱导它们在水稻细胞内得以表达，使水稻中的双香叶素二磷酸转化成β胡萝卜素。
(3)作用：人们食用“金米”后，其中的β胡萝卜素在人体内转化成维生素A，为深受维生素A缺乏症之苦的人们带来了“金色希望”。
科学家通过基因工程的方法，将苏云金杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株抗虫棉。
其过程大致如下图所示。
探讨：Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有TDNA中是利用TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上。
探讨：Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为什么？提示：转化。
探讨：将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的方法是什么？提示：农杆菌转化法。
探讨：目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是什么？提示：目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上。
1、抗虫转基因植物(1)方法：将从某些生物中分离出的具有杀虫活性的基因导入农作物中，使其具有抗虫性。
(2)杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
(3)成果：抗虫棉、抗虫水稻等。
(4)意义：减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人类健康的损害。
2018版高中生物第1章基因工程1.4蛋白质工程的崛起课件新人教版
[合作探讨] 探讨1：判断蛋白质工程方法的关键是什么？ 提示：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。 探讨2：为什么说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？ 提示：因为蛋白质的合成由基因控制，所以说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。
3．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】 要想使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。 【答案】 A
【解析】 蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质功能可 以满足人们的需求。蛋白质行使功能与其高级结构密切相关，而蛋白质高级结 构又非常复杂，所以直接对蛋白质进行改造非常困难，而蛋白质是由基因控制 合成的，对基因进行操作却容易得多。另外，通过改造基因而改造蛋白质可以 遗传，而对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。
4．如图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题： 【导学号：72240015】
生物功能 (1)代表蛋白质工程操作思路的过程是________，代表中心法则内容的过程 是________。(填数字) (2)写出图中数字代表的生物学过程的名称或内容： ①____________；②____________；③____________； ④____________。
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)基因工程存在不足：原则上只能生产自然界_已__存__在__的蛋白质。
高中生物教案《基因工程和蛋白质工程》
《基因工程和蛋白质工程》高中生物教案一、教学目标1.知识与技能：o理解基因工程和蛋白质工程的基本概念、原理和应用。
o掌握基因工程的基本操作技术，包括基因克隆、基因表达和基因编辑。
o了解蛋白质工程的设计原理和方法，以及其在医药、工业等领域的应用。
2.过程与方法：o通过观察、分析和讨论，培养学生的观察力和分析能力。
o通过案例分析和模拟实验，让学生深入理解基因工程和蛋白质工程的过程和机制。
3.情感态度与价值观：o激发学生对基因工程和蛋白质工程的兴趣和好奇心。
o培养学生的科学探究精神和创新意识，认识到基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的重要性。
二、教学重难点•重点：基因工程和蛋白质工程的基本原理和操作技术。
•难点：理解基因工程和蛋白质工程在分子水平上的复杂性和精准性。
三、教学准备•基因工程和蛋白质工程的多媒体课件，包括基本原理、技术操作和应用案例等。
•模拟实验材料，如质粒DNA、PCR试剂、蛋白质表达载体等。
•小组讨论指导问题。
四、教学过程1.导入新课o通过展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，引出基因工程和蛋白质工程的概念和重要性。
o提问学生：你们知道基因工程和蛋白质工程是什么吗？它们在我们的生活中有哪些应用？2.新课讲解o介绍基因工程的基本概念，包括基因克隆、基因表达和基因编辑的原理和技术。
o讲解蛋白质工程的设计原理和方法，包括蛋白质结构分析、功能预测和优化等。
o展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，让学生了解其实际价值和意义。
3.模拟实验与探究o利用模拟实验材料，让学生亲自操作基因克隆和基因表达的实验，感受基因工程的实际操作过程。
o教师演示多媒体课件中的基因编辑和蛋白质工程的设计过程，让学生观察并理解其分子机制。
4.小组讨论o学生分组讨论基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的发展趋势和前景。
o教师提供指导问题，引导学生深入思考并分享讨论结果。
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第三节蛋白质工程
(时间：30分钟满分：50分)
考查知识点及角度
难度及题号
基础中档稍难
蛋白质的分子设计1、2、4 3 8
蛋白质工程的应用6、7 5、9
一、选择题(共7小题，每小题4分，共28分)
1．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是( )。
A．基因功能B．蛋白质功能
C．氨基酸序列D．mRNA密码子序列
答案 B
2．蛋白质工程的基本流程是( )。
①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④根据氨基酸序
列推断出脱氧核苷酸序列
A．①②③④B．④②①③
C．③①④②D．③④①②
解析本题考查蛋白质工程操作程序的基本思路。
答案 C
3．下列选项是基因工程与蛋白质工程主要区别的是( )。
A．合成符合人类需要的蛋白质
B．产物蛋白质是否为自然界原有蛋白质
C．基因的复制与表达
D．产品符合人类需要
解析基因工程和蛋白质工程都是按照人的自身需要合成蛋白质，都需要基因
的复制与表达，蛋白质工程也称第二代基因工程。
答案 B
4．下列关于蛋白质工程的设计思路中说法，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核苷酸的排列顺序
D．蛋白质工程完全不遵循中心法则
解析蛋白质工程的基本途径是：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(基因)。
这是
根据中心法则反推的。
答案 D
5．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功能很相似，只是热稳定性较差，进入人体后容易失效。
现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物的消化不良，最佳方案是( )。
A．对此酶中的少数氨基酸替换，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全新的蛋白酶
D．减少此酶在片剂中的含量
解析微生物合成的酶结构和功能与人消化液中的蛋白酶相似，只是热稳定性
较差，改变它的热稳定性最简单的方案就是对此酶的少数氨基酸替换以提高它
的热稳定性，重新拼接或重新设计都非常困难。
减少酶的含量与改变热稳定性
无关。
答案 A
6．利用蛋白质工程改造tPA，使其增加对血栓溶解的疗效，这是( )。
A．提高蛋白质的稳定性B．改变蛋白质的活性
C．产生融合蛋白质D．设计制造全新的蛋白质
解析利用蛋白质工程改造tPA，让它不能与血浆中的抑制物结合，增加了
溶解血栓的疗效。
这样经蛋白质工程对tPA的改造改变了它的活性。
答案 B
7．合成人鼠嵌合抗体属于蛋白质分子设计中的( )。
A．对已知蛋白质分子结构进行少数氨基酸替换
B．对不同来源的蛋白质进行拼接组装
C．设计制造自然界中全新的蛋白质
D．把两种不同的蛋白质组装成一种蛋白质分子
解析人鼠嵌合抗体是由鼠抗体中的可变区与人抗体中的恒定区组装拼接而
成的，是对两种不同来源的蛋白质分子进行拼接后形成的嵌合抗体。
答案 B
二、非选择题(共2小题，满分22分)
8．(10分)某多肽链的一段氨基酸序列是：…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—…(氨基酸对应的密码子：
甲硫氨酸：A U G 色氨酸：U G G
苯丙氨酸：U U U U U C)
(1)怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出
来。
__________________________________________________________________。
(2)确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因(DNA)?
__________________________________________________________________。
解析蛋白质工程是首先设计蛋白质氨基酸序列，然后找到对应的脱氧核苷酸
序列，根据DNA(基因)脱氧核苷酸序列进行人工合成或进行基因改造。
由氨
基酸序列知，翻译该蛋白质的mRNA上碱基序列
为…—AUGUGGUUCUGG—…或…—AUGUGGUUUUGG—…由mRNA上碱
基序列知，转录产生mRNA的DNA分子碱基序列为：
…—T A C A C C A A G A C C—…
┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆或
…—A T G T G G T T C T G G—…
…—T A C A C C A A A A C C—…
┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆
…—A T G T G G T T T T G G—…
答案(1)根据氨基酸序列反推mRNA密码子序列，再反推DNA上脱氧核苷
酸序列。
其DNA碱基序列为：
…—T A C A C C A A G A C C—…
┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆或
…—A T G T G G T T C T G G—…
…—T A C A C C A A A A C C—…
┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆┆
…—A T G T G G T T T T G G—…
(2)确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合
成的方法，或从基因文库中获取
9．(12分)降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。
人的降钙素活性很低，半衰期较短。
某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA，过程如下图：
在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。
分析回答下
列问题。
(1)Klenow酶是一种________酶。
(2)获得的双链DNA经EcoRⅠ(识别序列和切割位点－G↓AATTC－)和Bam H
Ⅰ(识别序列和切割位点－G↓GATCC－)双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛
选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。
①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它_____________________________。
②设计EcoRⅠ和Bam HⅠ双酶切的目的是______________________________。
③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有________。
(3)经DNA测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序
列，最可能的原因是____________。
(4)上述制备该新型降钙素，运用的现代生物工程技术是__________________。
答案(1)DNA聚合
(2)①繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少②保证目的基因和载体定向连接(或防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接) ③标记基因
(3)合成的核苷酸单链仍较长，产生缺失碱基的现象
(4)蛋白质工程。