人胰島素由A鏈和B鏈構成，其中B鏈的第20～29位氨基酸是胰島素分子間相互作用形成多聚體的關鍵區域。丹麥科學家將B28位脯氨酸替換為天冬氨酸，從而有效抑制了胰島素分子間的聚合，由此研發出速效胰島素類似物，并已經在臨床上廣泛應用。回答下列相關問題：
（1）蛋白質工程是指以

蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系

蛋白質分子的結構規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，以滿足人類的生產和生活的需要。
（2）蛋白質工程的基本思路如圖1所示，物質a是

多肽鏈

多肽鏈

；在制備速效胰島素類似物時可能出現物質b不同但合成的速效胰島素類似物空間構象相同的現象，原因是

密碼子具有簡并性，使不同mRNA翻譯出來的氨基酸序列相同

密碼子具有簡并性，使不同mRNA翻譯出來的氨基酸序列相同

。

（3）在對胰島素基因進行改造時，常采用重疊延伸PCR技術引入特定位點突變，過程如圖2所示：除DNA模板、引物外，PCR反應還需要

耐高溫的DNA聚合酶、四種脫氧核苷酸

耐高溫的DNA聚合酶、四種脫氧核苷酸

等物質條件才能順利進行。PCR②③過程分別至少需要經過

2

2

輪反應可得到等長的DNA片段。PCR②③過程不能在同一反應容器內同時進行，原因是

引物2和3中存在互補配對片段，置于同一反應系統時它們會發生結合而失去作用

引物2和3中存在互補配對片段，置于同一反應系統時它們會發生結合而失去作用

。經⑤過程形成的改造后的胰島素基因在PCR擴增時，需要添加的引物是

引物4和引物1

引物4和引物1

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（4）若要比較蛋白質工程改造后的速效胰島素和天然胰島素的降血糖能力的差異，簡要寫出實驗設計思路：

生理狀況相同的糖尿病小鼠均分為三組，編號為ABC，分別加入等量的蛋白質工程改造后的速效胰島素、天然胰島素和生理鹽水，一段時間后檢測三組大鼠的血糖情況

生理狀況相同的糖尿病小鼠均分為三組，編號為ABC，分別加入等量的蛋白質工程改造后的速效胰島素、天然胰島素和生理鹽水，一段時間后檢測三組大鼠的血糖情況

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