人教版(选择性必修三)高中生物同步精品讲义3.4 蛋白质工程的原理和应用（2份打包，原卷版+教师版）

《第3章  基因工程》

第4节  蛋白质工程的原理和应用

必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示

必会知识一  蛋白质工程崛起的缘由

1．基因工程的实质及缺陷

(1)实质：基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。

(2)缺陷：原则上，基因工程只能生产自然界中已经存在的蛋白质。

2．蛋白质工程崛起的缘由：蛋白质工程的崛起主要是由于工业生产和基础理论研究的需要。

(1)天然蛋白质的缺陷：天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

(2)蛋白质工程的目的：生产符合人类生产和生活需要的非天然蛋白质。

3．蛋白质工程的成果

(1)干扰素的体外保存：干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染性疾病和癌症，但在体外保存相当困难，通过蛋白质工程对其进行改造，可以在－70℃条件下保存半年。

(2)富含赖氨酸的玉米新品种的培育：玉米中赖氨酸的含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶—天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度的影响较大。当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制这两种酶的活性，从而影响赖氨酸含量的提高。通过蛋白质工程改造这两种酶后，玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高了5倍和2倍。

必会知识二  蛋白质工程的基本原理

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，以满足人类生产和生活的需求。可以说，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，是包含多学科的综合科技工程。

2．蛋白质工程的目标

根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的分子结构进行设计改造，生产符合人们需求的、自然界中不存在的蛋白质。

3．蛋白质工程的实质

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或合成基因来完成。

4．蛋白质工程的基本途径

(1)蛋白质工程的内容：一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；二是确定蛋白质的化学组成及空间结构与生物功能之间的关系。在此基础上，实现从氨基酸序列推测蛋白质的空间结构和生理功能，设计合成具有特定生理功能的全新蛋白质，而氨基酸的排列顺序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应基因中的脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段，用于蛋白质工程。

(2)蛋白质工程的流程(下图)：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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。

实施蛋白质工程的前提是了解蛋白质的结构和功能之间的关系。利用X射线衍射技术，可测定蛋白质分子的三维空间结构；利用核磁共振法，可了解蛋白质的溶液构象。

必会知识三  蛋白质工程的应用

1．在医药方面的应用

2．在工业方面的应用

(1)改进酶的特性，从而提高其使用价值。如利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的突变体，从中筛选出符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。

(2)开发新的工业用酶。

3．在农业方面的应用

(1)尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。

(2)改造微生物蛋白质的结构，使其防治病虫害的效果增强。

4．蛋白质工程面临的困难：因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。

必备技能 典例精讲模型秒杀巧思妙解

必备技能一  蛋白质工程的基本原理

[例1](2022春·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨市第十一中学校校考期末)下列哪项不是蛋白质工程中的分子设计(    )

A．对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换

B．对氨基酸结构进行改造

C．从氨基酸的排列顺序开始设计全新蛋白质

D．设计控制蛋白质合成的基因中的核苷酸序列

[答案]B．[解析]A、对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换，属于蛋白质工程中的分子设计，A不符合题意；B、蛋白质工程中并不直接对氨基酸结构进行改造，B符合题意；C、从氨基酸的排列顺序开始设计全新蛋白质，属于蛋白质工程的基本途径，C不符合题意；D、根据预期的蛋白质的功能设计控制蛋白质合成的基因中的核苷酸序列，属于蛋白质工程的分子设计，D不符合题意。故选B。

必备技能二  蛋白质工程的操作流程

[例2](2022秋·安徽安庆·高三校考阶段练习)如图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述不正确的是(    )

A．代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤

B．代表中心法则内容的是①②③

C．①代表转录，②③代表翻译，④代表分子设计，⑤代表DNA合成

D．蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计，通过基因合成或改造而实现

[答案]D．[解析]A、蛋白质工程操作思路是以蛋白质分子的结构规律及其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，即图中的④⑤，A正确；B、中心法则是指遗传信息的传递过程，包括转录、翻译、DNA复制、RNA复制和逆转录过程，图中①代表转录，②③代表翻译，因此代表中心法则内容的有①②③，B正确；C、据图可知，①代表转录，②③代表翻译，④代表分子设计，⑤代表DNA合成，C正确；D、蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，通过基因合成或基因修饰实现，D错误。故选D。

必备技能三  蛋白质工程的应用

[例3](2022春·重庆·高二校联考期中)科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变为异亮氨酸，下列说法中，正确的是(    )

A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异

B．对天冬氨酸激酶的改造需要以基因工程为基础

C．蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具

D．经改造后的玉米赖氨酸含量提高这一性状不可遗传

[答案]B．[解析]A、蛋白质工程和基因工程的操作对象都是基因，A错误；B、基因指导蛋白质的合成，蛋白质工程以基因工程为基础，即对天冬氨酸激酶(本质是蛋白质)的改造需要以基因工程为基础，B正确；C、蛋白质工程的操作对象是基因，故需要酶和载体作为工具，C错误；D、由题意可知，对天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶进行了基因改造，其遗传物质发生改变，故经改造后的玉米赖氨酸含量提高这一性状是可以遗传的，D错误。故选B。

必备技能四 蛋白质工程与基因工程的比较

[例4](2022春·陕西·高二校考期末)下列关于基因工程与蛋白质工程的叙述，正确的是(    )

A．通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍然是天然的蛋白质

B．基因工程需对基因进行操作，蛋白质工程不需对基因进行操作

C．蛋白质工程以基因工程为基础

D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的

[答案]C．[解析]A、通过蛋白质工程改造后的蛋白质不是天然的蛋白质，A错误；B、基因工程需对基因进行操作，蛋白质工程也是对基因进行操作，因而蛋白质工程被称为第二代基因工程，B错误；C、蛋白质工程可以看做是以基因工程为基础建立起来的第二代基因工程，C正确；D、蛋白质工程是在基因分子水平上实现了对蛋白质的改造，即间接实现了对蛋白质的改造，D错误。故选C。

必刷好题 基础演练能力提升巅峰突破

1．(2022秋·安徽六安·高三六安一中校考阶段练习)下列哪项不是蛋白质工程的基本思路(    )

A．通过改造或合成基因获得所需要的蛋白质

B．从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构

C．根据推测的氨基酸序列，便能确定唯一对应的脱氧核苷酸序列

D．根据所预期的蛋白质结构，推测相应的氨基酸序列

[答案]C．[解析]A、基因控制蛋白质的合成，通过改造或合成基因获得所需要的蛋白质，属于蛋白质工程的范畴，A正确；B、结构决定功能，功能反映结构，从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，B正确；C、由于密码子的简并性，根据推测的氨基酸序列，不能确定唯一对应的脱氧核苷酸序列，C错误；D、氨基酸是蛋白质的基本单位，根据所预期的蛋白质结构，可推测相应的氨基酸序列，D正确。故选C。

2．(2022春·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨德强学校校考期末)如图表示蛋白质工程的操作过程，下列说法不正确的是(　　)

A．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

B．可以通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造

C．a、b过程分别是转录、翻译

D．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因

[答案]B．[解析]A、蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，则需要预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能，A正确；B、蛋白质工程通过改造基因来完成对蛋白质的改造，B错误；C、a是以DNA为模板合成mRNA的过程，表示转录，b过程是以mRNA为模板合成多肽链的过程，表示翻译，C正确；D、蛋白质工程是指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，可能构建出一种全新的基因，D正确。故选B。

3．(2022春·广东潮州·高二饶平县第二中学校考期中)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的过程的正确顺序是(　　)

①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列　 ②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构　③合成蓝色荧光蛋白基因  ④表达出蓝色荧光蛋白

A．①②③④ B．②①③④ C．②③①④ D．④②①③

[答案]B．[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→相应基因的修饰改造或人工合成→相应的表达。因此，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构→①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列→③合成蓝色荧光蛋白基因 →④表达出蓝色荧光蛋白，B正确。故选B。

4．(2023·全国·高三专题练习)Kampen等科学家为研究脂肪酶突变体对底物专一性的影响，将其蛋白质第356位的丝氨酸替换为缬氨酸，发现其活性降低了12倍，下列叙述错误的是(　　)

A．上述过程属于蛋白质工程

B．蛋白质工程需要构建重组DNA分子

C．该过程的实质是对脂肪酶在分子水平上进行改造

D．常用化学方法直接将脂肪酶第356位的丝氨酸替换为缬氨酸

[答案]D．[解析]A、将蛋白质第356位的丝氨酸替换为缬氨酸， 是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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，属于蛋白质工程，A正确；B、蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，须构建重组DNA分子，B正确；C、蛋白质工程是在分子水平上对现有蛋白质的基因分子进行操作，对蛋白质在分子水平上进行改造，C正确；D、蛋白质工程不是直接对氨基酸进行替换，而是从预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)→最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成，D错误。故选D。

5．(2023·全国·高三专题练习)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，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。1987年福什特通过将枯草杆菌蛋白酶分子表面的Asp(99)和Glu(156)改成Lys，使其在pH=6时的活力提高了10倍。下列说法正确的是(    )

A．需要通过改造基因实现对蛋白质中氨基酸的替换

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

[答案]A．[解析]A、氨基酸的的排列顺序是由基因决定的，因此完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现，A正确；B、该成果培育了新品种，而不是新物种，B错误；C、经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶的基因发生了改变，因此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可以遗传，C错误；D、蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，虽然合成了改造的基因，但它最终要达到的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求，D错误。故选A。

6．(2022春·浙江·高三浙江省义乌中学校联考阶段练习)dMAb技术是一种通过DNA编码产生单克隆抗体的技术，比传统单克隆抗体制备方法更有发展潜力。此前发表的研究显示，以埃博拉病毒为目标且高度优化的基于DNA的单克隆抗体，单次给药在小鼠血液中产生了高水平的抗体表现。下图是dMAb技术在埃博拉病毒感染疾病的临床研究中的操作流程。相关叙述错误的是(　　)

A．dMAb技术需要通过抗体结构1和结构2的氨基酸序列来人工合成目的基因1、2

B．构建重组质粒时所需的工具是限制酶和DNA连接酶

C．与传统利用杂交瘤细胞生产单克隆抗体的技术相比，dMAb技术的优势之一是产生抗体的细胞种类不局限于免疫细胞

D．过程②是基因工程的核心步骤，重组质粒导入埃博拉病毒感染者的肌肉细胞常用方法是显微注射法

[答案]B．[解析]A、dMAb技术涉及到蛋白质工程，需要通过抗体结构1和结构2的氨基酸序列人工合成目的基因1和2，再将目的基因1和2导入患者细胞，使其合成埃博拉病毒的抗体，从而与埃博拉病毒的抗原结合，A正确；B、重组质粒的构建所需的工具有限制酶、DNA连接酶以及质粒(载体)，B错误；C、传统利用杂交瘤细胞产生单克隆抗体利用的是B细胞和骨髓瘤细胞形成的杂交瘤细胞，图示中将抗体基因(基因1和2)导入骨骼肌细胞，也能产生抗体，不再局限于免疫细胞，C正确；D、过程②是重组质粒即重组表达载体的构建，是基因工程的核心步骤，重组质粒导入埃博拉病毒感染者的肌肉细胞(动物细胞)常用方法是显微注射法，D正确。故选B。

7．(2019·河北邯郸·高二校考期中)基因工程与蛋白质工程的区别是(    )

A．基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作

B．基因工程合成自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质

C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)的操作

D．基因工程完全不同于蛋白质工程

[答案]B．[解析]A、基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程是通过修饰基因或基因合成来改变生物的性状，进而合成新的蛋白质，可见两者都需要对基因进行操作，A错误；B、基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，实现对目标生物的定向改造，但只能生产自然界已存在的蛋白质；而蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成来改变生物的性状，进而合成自然界不存在的蛋白质，B正确；C、基因工程是分子水平操作，蛋白质工程也是分子水平操作，C错误；D、基因工程是蛋白质工程的关键技术，故蛋白质工程又被称为第二代基因工程，D错误。故选B。

8．(2022·浙江·模拟预测)蛋白质工程是当前的新兴分子生物学技术，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，以满足人类生产、生活的需求。下列关于蛋白质工程的说法错误的是(    )

A．蛋白质工程技术会改变组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序

B．蛋白质工程获得的蛋白质都是自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质)

C．蛋白质工程不直接改造蛋白质的原因是改造基因易于操作且改造后可遗传

D．蛋白质工程生产出来的蛋白质的活性与天然蛋白质相似，而且稳定性更高

[答案]B．[解析]A、蛋白质工程技术蛋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设计改造，会改变组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序，A正确；B、基因工程获得的蛋白质都是自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质)，而蛋白质工程是根据人们的需求获得的蛋白质，所以都是非天然的蛋白质，B错误；C、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或合成基因来完成，故蛋白质工程不直接改造蛋白质的原因是改造基因易于操作且改造后可遗传，C正确；D、蛋白质工程生产出来的蛋白质在天然蛋白质的基础上经过改造，品质更加优良，活性与天然蛋白质相似，而且稳定性更高，D正确。故选B。

9．(2022秋·海南省直辖县级单位·高三嘉积中学校考阶段练习)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，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，提高其抗凝血活性。回答下列问题：

(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是____________，物质b是____________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是_____________。

(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有_____________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是____________。

(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的____________(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是____________。

(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，请完善该实验设计思路：a．_____________；b．用酒精消毒，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，_____________；c．统计____________。

[答案](1)     氨基酸序列多肽链     mRNA     密码子的简并性

(2)     从基因文库中获取目的基因     DNA双链复制

(3)     种类     提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏

(4)     取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；     立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间     三支试管中血液凝固时间

[解析](1)蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列，物质b是mRNA，物质a是氨基酸序列多肽链，mRNA可能不同，但合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子。

(2)基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是 DNA双链复制。

(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。

(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验的自变量为水蛭素的差别和有无，因变量为血液凝固时间，实验设计时应遵循对照原则与单一变量原则，其中无关变量应保持等量且适宜。实验设计思路为：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间。

10．(2022·山西吕梁·统考模拟预测)地球上纤维素含量丰富，其酶解产物利用非常广泛，但通常存在纤维素酶催化活性低下、持续催化能力较弱等问题，导致生产成本较高，影响其在生产生活中的应用。采用蛋白质工程技术对纤维素酶进行分子改造，可有效解决纤维素酶活性低下、催化能力较弱的问题。回答下列问题：

(1)蛋白质工程是通过_______________________，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。与基因工程相比，蛋白质工程可以生产________________________________。

(2)酶解法降解实现了对纤维素的有效利用，其优点是____________________________。(答两点)。

(3)纤维素酶的结合域(CBM)在纤维素的降解中扮演着重要角色，研究发现通过对CBM活性部位的2个色氨酸残基进行改造，会得到能持续催化水解纤维素的纤维素酶，请概述获得该种纤维素酶的大致流程：_____________________________________________________________________________。

(4)纤维素酶连接区的主要作用是柔性连接催化域和结合域，多数由脯氨酸、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸等组成，极易被蛋白水解酶水解，但经糖基化修饰后可以很好地防止蛋白水解酶的水解。推测原因可能是_______________________。为了深入研究其功能，尽可能地提高纤维素酶的活性，对连接区的改造研究主要体现在________________________________(答两点)等方面。

(5)对纤维素酶的改造，还可以通过蛋白质定向进化手段实现，为了达到最终的结果，在研究中只需要人为地为蛋白质制造进化条件，就能够使纤维素酶的基因发生改变。与传统的蛋白质工程相比较，该方法具有的优点是__________________________________________(答一点)。

[答案](1)     基因修饰或基因合成     新的蛋白质

(2)将纤维素催化分解为其他有用的物质，增加了经济效益；酶催化过程无污染

(3)预期新的纤维素酶的功能，设计蛋白质结构，推测在原有序列改造两个色氨酸残基后应有的氨基酸序列，找到到对应的DNA序列人工合成并扩增以得到大量基因片段，导入酵母细胞并使之稳定表达，得到表达产物纤维素酶

(4)     糖基化修饰后酶连接区空间结构发生改变，使色氨酸残基暴露而易被水解的氨基酸被隐藏     氨基酸序列和蛋白质的空间结构

(5)减少筛选量，减少人工操作步骤

[解析](1)结合分析可知，蛋白质工程是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，以满足人类生产和生活的需求；基因工程只能生产自然界已经存在的蛋白质，与之相比，蛋白质工程可以生产一种新的蛋白质。

(2)酶具有专一性，可将纤维素分解为葡萄糖，酶解法降解实现了对纤维素的有效利用，其优点是：将纤维素催化分解为其他有用的物质，增加了经济效益;酶催化过程无污染。

(3)获得该种纤维素酶是通过蛋白质工程实现的，结合蛋白质工程的过程可知，获得该种纤维素酶的大致流程为：预期新的纤维素酶的功能，设计蛋白质结构，推测在原有序列改造两个色氨酸残基后应有的氨基酸序列，找到到对应的DNA序列人工合成并扩增以得到大量基因片段，导入酵母细胞并使之稳定表达，得到表达产物纤维素酶。

(4)经经糖基化修饰后可以很好地防止蛋白水解酶的水解，原因可能是糖基化修饰后酶连接区空间结构发生改变，使色氨酸残基暴露而易被水解的氨基酸被隐藏；蛋白质结构多样性是由氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构等决定的，对连接区的改造研究主要体现在氨基酸序列和蛋白质的空间结构等方面。

(5)与传统的蛋白质工程相比较，该方法具有的优点是：减少筛选量，减少人工操作步骤；定向进化不需要推测相关基因排列，可以大大减少人工。