（全國通用版）2019版高考生物一輪復(fù)習(xí) 選考部分 現(xiàn)代生物科技專題 課時檢測（四十一）基因工程.doc

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課時檢測(四十一) 基因工程 一、選擇題 1．據(jù)圖所示，下列有關(guān)工具酶功能的敘述錯誤的是(　　) A．限制性內(nèi)切酶可以切斷a處 B．DNA聚合酶可以連接a處 C．解旋酶可以使b處解開 D．DNA連接酶可以連接c處 解析：選D　限制性內(nèi)切酶切割DNA分子時破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵，如圖中a處。DNA聚合酶是將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵，因此，DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶解開堿基對之間的氫鍵，即使b處解開。DNA連接酶連接的是兩個相鄰的脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖，形成磷酸二酯鍵，如a處；而圖示的c處連接的是同一個脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖。 2．(2017北京高考)為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。下列操作與實驗?zāi)康牟环氖?　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒 B．用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因?qū)爰毎? C．在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細胞 D．用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上 解析：選C　目的基因C和質(zhì)粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位點，另外需要DNA連接酶將切好的目的基因和質(zhì)粒連接起來；愈傷組織全能性較高，是理想的植物受體細胞，將目的基因?qū)胫参锸荏w細胞的方法通常為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；質(zhì)粒中含有潮霉素抗性基因，因此選擇培養(yǎng)基中應(yīng)該加入潮霉素；使用分子雜交方法可檢測目的基因是否整合到受體染色體上。 3．科學(xué)家已能運用基因工程技術(shù)，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) ①該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異　②DNA連接酶把目的基因與載體黏性末端的堿基對連接起來?、鄣鞍踪|(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料?、苁芫咽抢硐氲氖荏w A．①②③④　　　　 B．①③④ C．②③④ D．①②④ 解析：選B　基因工程可將控制特定性狀的外源基因?qū)胧荏w細胞，從而定向改造生物的性狀，而且操作過程不受親緣關(guān)系遠近的制約，即克服遠緣雜交不親和的障礙。在基因工程操作程序中，DNA連接酶只能催化斷開的DNA雙鏈重新形成磷酸二酯鍵。由蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可推知相應(yīng)的mRNA中核苷酸序列，進而可推測相應(yīng)基因中核苷酸排序，從而可以用化學(xué)合成方法人工合成目的基因。轉(zhuǎn)基因羊的乳腺細胞及全身所有的組織細胞均來自受精卵的有絲分裂，遺傳物質(zhì)都與受精卵完全相同，而受精卵體積較大，操作較容易，也能保障發(fā)育成的個體所有細胞都含有外源基因。 4．北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強。下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是(　　) A．過程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序 B．將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連形成能表達的新基因，不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白 C．過程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進行篩選 D．應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因是否存在及其是否完全表達 解析：選B　過程①中通過逆轉(zhuǎn)錄法獲得的目的基因，可用于基因工程，但該目的基因不存在內(nèi)含子和非編碼序列，因此不能用于比目魚的基因組測序；將多個抗凍基因編碼區(qū)相連形成的能表達的新基因可能不再是抗凍基因；利用農(nóng)桿菌的目的是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞，而不是篩選重組質(zhì)粒；應(yīng)用DNA探針技術(shù)可以檢測受體細胞中是否成功導(dǎo)入了目的基因，但不能檢測目的基因是否完全表達。 5．合成人鼠嵌合抗體屬于蛋白質(zhì)分子設(shè)計中的(　　) A．對已知蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)進行少數(shù)氨基酸替換 B．對不同來源的蛋白質(zhì)進行拼接組裝 C．設(shè)計制造自然界中全新的蛋白質(zhì) D．把兩種不同的蛋白質(zhì)組裝成一種蛋白質(zhì)分子 解析：選B　人鼠嵌合抗體是由鼠抗體中的可變區(qū)與人抗體中的恒定區(qū)組裝拼接而成的，是將兩種不同來源的蛋白質(zhì)分子進行拼接后形成的嵌合抗體。由于形成的融合蛋白質(zhì)具有兩種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以能表現(xiàn)兩種蛋白質(zhì)的特性。 二、非選擇題 6．(2018河北質(zhì)檢)下面是大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)都是________，二者還具有其他共同點，如①________________，②____________(寫出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為__________________；可使用______________把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為________________________________________________________________________， 其作用是________________________________________________________________________。 (4)下列常在基因工程中用作載體的是(　　) A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B．土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C．大腸桿菌的質(zhì)粒 D．動物細胞的染色體 解析：(1)a代表的物質(zhì)是大型環(huán)狀DNA分子，質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子，兩者都能自我復(fù)制，并儲存遺傳信息。(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端和目的基因切割末端之間能夠發(fā)生堿基互補配對，則可使用DNA連接酶將它們連接在一起。(3)質(zhì)粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標(biāo)記基因，標(biāo)記基因便于對重組DNA進行鑒定和篩選。(4)常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 答案：(1)DNA　能夠自我復(fù)制　具有遺傳特性 (2)　DNA連接酶　(3)標(biāo)記基因　供重組DNA的鑒定和選擇　(4)C 7．(2016江蘇高考)下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點，其中切割位點相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請回答下列問題： 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識別序 列及切 割位點 G ↓ GATC C C CTAG ↑ G T ↓ GATC A A CTAG ↑ T ↓ GATC 　CTAG↑ A ↓ AGCT T T TCGA ↑ A 圖1 圖2 (1)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用__________________兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，通過______________作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴增重組質(zhì)粒，需將其轉(zhuǎn)入處于________態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加________，平板上長出的菌落，常用PCR鑒定，所用的引物組成為圖2中________________________________________________________________________。 (3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個堿基對序列為________________________，對于該部位，這兩種酶________(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用Sau3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲得________種大小不同的DNA片段。 解析：(1)基因工程中選擇合適的限制酶切割質(zhì)粒和目的基因時，應(yīng)保留目的基因和至少一個標(biāo)記基因結(jié)構(gòu)的完整性，即遵循“目的基因切兩側(cè)，標(biāo)記基因留一個”的基本原則，最好選擇切割產(chǎn)生不同末端的兩種限制酶同時切割質(zhì)粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入帶來的不正常表達，因此據(jù)圖分析應(yīng)選擇的限制酶為BclⅠ和HindⅢ，切割后質(zhì)粒上保留的四環(huán)素抗性基因作為標(biāo)記基因。酶切后的載體和目的基因通過DNA連接酶的作用形成重組質(zhì)粒，重組質(zhì)粒需要導(dǎo)入Ca2＋處理后的處于感受態(tài)的大腸桿菌(處于感受態(tài)的大腸桿菌細胞膜的通透性大大增加，便于重組質(zhì)粒進入)。(2)由上述分析可知，為了篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)先配制含四環(huán)素的選擇培養(yǎng)基，平板上長出的菌落為導(dǎo)入普通質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒的大腸桿菌菌落，進一步鑒定出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，可利用PCR擴增的方式，結(jié)合電泳技術(shù)來分析處理。DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模赑CR過程中，當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，因此應(yīng)選擇引物甲和引物丙。(3)因為BclⅠ和BamHⅠ酶切產(chǎn)生的黏性末端相同，所以可以被DNA連接酶連接，連接部位的6個堿基對序列為，但是連接后形成的DNA中不再具有BclⅠ和BamHⅠ的識別序列，連接部位不能被這兩種酶切開。(4)由表中限制酶識別序列和切割位點可知，能被限制酶BclⅠ和BamHⅠ切割的序列也能被Sau3AⅠ識別并切割，因此圖1質(zhì)粒上存在3個Sau3AⅠ的切割位點，若將3個切割位點之間的DNA片段分別編號為a、b和c，則完全酶切(3個切割位點均被切割)會產(chǎn)生3種大小的DNA片段，即為a、b和c；考慮只切1個切割位點，有三種情況，都產(chǎn)生一種大小的DNA片段，即大小均為a＋b＋c；考慮切2個切割位點，則會產(chǎn)生a＋b、c、a＋c、b、b＋c、a六種不同大小的DNA片段。綜上所述，若用Sau3AⅠ識別并切割圖1中質(zhì)粒，最多可獲得7種大小的DNA片段，即為a＋b＋c、a＋b、a＋c、b＋c、a、b、c。 答案：(1)BclⅠ和HindⅢ　DNA連接酶　感受　(2)四環(huán)素　引物甲和引物丙　(3)都不能　(4)7 8．(2017全國卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)。回答下列問題： (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若用家蠶作為表達基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用________作為載體，其原因是__________________________________。 (3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有____________________________________(答出兩點即可)等優(yōu)點。 (4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質(zhì)是______________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)人為真核生物，從人的基因組文庫中獲取的基因A含有內(nèi)含子，基因A轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制，因此以大腸桿菌作為受體細胞，不能切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列，無法表達出蛋白A。(2)噬菌體和動物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲，因此，選擇昆蟲病毒作為載體，噬菌體的宿主是細菌，不適合作為該實驗的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細胞、遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點，因此，常作為基因工程的受體細胞。(4)常用抗原—抗體雜交的方法檢測目的基因是否表達，故能用于檢測蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，S型菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi)，其對基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體。 答案：(1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達出蛋白A　(2)噬菌體　噬菌體的宿主是細菌，而不是家蠶　(3)繁殖快、容易培養(yǎng)　(4)蛋白A的抗體　(5)DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體 9．(2018濰坊模擬)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有______________和____________。 (2)質(zhì)粒載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下： AATTC……G G……CTTAA 為使載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點是________________________________________________________________________。 (3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)逆轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，________________________和__________________也可作為載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)DNA分子經(jīng)限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使載體與目的基因相連，應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同，故用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的末端相同。(3)根據(jù)酶的來源不同，DNA連接酶分為從大腸桿菌中分離得到的Ecoli連接酶和T4 DNA連接酶。(4)以RNA為模板，合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄，若要體外獲得大量DNA分子，可以使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中，通常利用質(zhì)粒作為載體，另外λ噬菌體的衍生物和動植物病毒也可作為載體。(6)大腸桿菌作為受體細胞時，常用Ca2＋處理，使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細胞。 答案：(1)黏性末端　平末端　(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同(合理即可)　(3)Ecoli　T4(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR　(5)λ噬菌體的衍生物　動植物病毒　(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱(合理即可) 10．(2018云南民族中學(xué)摸底)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果膠使細胞壁破損，成熟的番茄果實中，PG合成顯著增加，能使果實變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程減少PG基因的表達，可延長果實保質(zhì)期。科學(xué)家將PG基因反向接到Ti質(zhì)粒上，導(dǎo)入番茄細胞中，得到轉(zhuǎn)基因番茄，具體操作流程如圖。據(jù)圖回答下列問題： (1)提取目的基因： ①若已獲取PG的mRNA，可通過________獲取PG基因。 ②在該基因上游加結(jié)構(gòu)A可確?；虻姆聪蜣D(zhuǎn)錄，結(jié)構(gòu)A上應(yīng)具有________結(jié)合位點。 ③重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中的目的是________________________________________________________________________。 (2)用含目的基因的農(nóng)桿菌感染番茄原生質(zhì)體后，可用含有________的培養(yǎng)基進行篩選。培養(yǎng)24～48 h后取樣，在質(zhì)量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中，通過觀察細胞的________________________________________________________________________ 來鑒別細胞壁是否再生。 (3)由于導(dǎo)入的目的基因能轉(zhuǎn)錄出反義RNA，且能與__________________________互補結(jié)合，因此可抑制PG基因的正常表達。若轉(zhuǎn)基因番茄的保質(zhì)期比非轉(zhuǎn)基因番茄________，則可確定轉(zhuǎn)基因番茄培育成功。 (4)獲得的轉(zhuǎn)基因番茄產(chǎn)生的種子不一定保留目的基因，科研人員常采用__________________的方法使子代保持轉(zhuǎn)基因番茄的優(yōu)良性狀。 解析：(1)已獲取PG的mRNA，可通過逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄)的方法獲得目的基因。因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是mRNA，在轉(zhuǎn)錄時需要RNA聚合酶。將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中的目的是大量復(fù)制目的基因。(2)由圖可知，重組質(zhì)粒中含卡那霉素抗性基因而四環(huán)素抗性基因被破壞，故可用含卡那霉素的培養(yǎng)基進行篩選。植物細胞在質(zhì)量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，可以用來鑒別細胞壁是否再生。(3)由以上分析可知，反義RNA與天然PG基因轉(zhuǎn)錄的mRNA互補結(jié)合，從而抑制翻譯過程。若轉(zhuǎn)基因番茄的保質(zhì)期比非轉(zhuǎn)基因番茄長，則可肯定轉(zhuǎn)基因番茄培育成功。(4)獲得的轉(zhuǎn)基因番茄產(chǎn)生的種子不一定保留目的基因，植物組織培養(yǎng)屬于無性繁殖，能保持母本的優(yōu)良性狀，故科研人員常采用植物組織培養(yǎng)的方法使子代保持轉(zhuǎn)基因植物的優(yōu)良性狀。 答案：(1)①反轉(zhuǎn)錄　②RNA聚合酶?、凼鼓康幕螂S質(zhì)粒的復(fù)制而復(fù)制　(2)卡那霉素　是否發(fā)生質(zhì)壁分離　(3)天然PG 基因轉(zhuǎn)錄的mRNA　長　(4)無性繁殖(或植物組織培養(yǎng)) 11．糖尿病是近年來高發(fā)的“富貴病”，常見類型有遺傳型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遺傳型糖尿病的主要病因之一是胰島受損?？蒲袡C構(gòu)作出如下設(shè)計：取糖尿病患者的細胞，將人的正常胰島素基因?qū)肫渲?，然后進行細胞培養(yǎng)，誘導(dǎo)產(chǎn)生胰島組織，重新植入患者的胰島，使胰島恢復(fù)功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰島素治療。目前臨床使用的胰島素制劑注射120 min后才出現(xiàn)高峰，與人體生理狀態(tài)不符。科研人員通過一定的工程技術(shù)手段，將胰島素B鏈的28號和29號氨基酸互換，獲得了速效胰島素，速效胰島素已通過臨床試驗。 (1)對遺傳型糖尿病進行基因治療的方案中，胰島素基因稱為________，實驗室中要先對該基因利用____________________________________________________________ 技術(shù)進行擴增。將該基因?qū)胝＜毎玫姆椒ㄊ莀_______。 (2)對遺傳型糖尿病患者進行治療的基因工程步驟中的核心步驟是________________________________________________________________________。 (3)科研人員利用蛋白質(zhì)工程合成速效胰島素，該技術(shù)的實驗流程為： ,　 其中，流程A是____________，流程B是________________________________________________________________________。 (4)與基因工程相比，蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因________或基因________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行________，制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。 解析：(1)根據(jù)題意，在進行基因治療時，胰島素基因是目的基因，在體外條件下可利用PCR技術(shù)對其進行擴增，在基因工程中將目的基因?qū)雱游锛毎某Ｓ梅椒ㄊ秋@微注射法。(2)基因工程操作的核心步驟是基因表達載體的構(gòu)建。(3)根據(jù)蛋白質(zhì)工程的流程示意圖，可知整個流程是根據(jù)預(yù)期蛋白質(zhì)的功能設(shè)計蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，然后推測相應(yīng)的氨基酸序列，并找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，最后合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(4)與基因工程相比，蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。 答案：(1)目的基因　PCR　顯微注射法　(2)基因表達載體的構(gòu)建(目的基因與運載體結(jié)合)　(3)預(yù)期蛋白質(zhì)的功能　相應(yīng)的氨基酸序列　(4)修飾　合成　改造