Question

【題目】纖維素分子不能進入酵母細胞，為了使酵母菌能夠利用環境中的纖維素為原料生產酒精，構建了含3種不同基因片段的重組質粒，下面是酵母菌轉化及纖維素酶在工程菌內合成與運輸的示意圖。

據圖回答：

（1）本研究構建重組質粒時可供選用的限制酶如下，其識別序列如下圖，為防止酶切片段的自身環接，可選用的限制酶組合是___________或__________。

A.①② B.①③ C.②④ D.③④

（2）設置菌株Ⅰ為對照，是為了驗證__________________________不攜帶纖維素酶基因。

（3）纖維素酶基因的表達包括__________和__________過程，與菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中參與纖維素酶合成和分泌的細胞器還有______________________________。

（4）在以纖維素為唯一C源的培養基上分別培養菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株_____不能存活，原因是________。

（5）酵母菌生產酒精的細胞部位是___________，產生酒精時細胞的呼吸方式是___________，在利用纖維素生產酒精時，菌株Ⅳ更具有優勢，因為導入的中重組質粒含有____________。使分泌的纖維素酶固定于細胞壁，減少因培養液更新二造成的酶的流失，提高酶的利用率。

Answer 1

【答案】 B (或C) C (或B) 質粒DNA和酵母菌基因組 轉錄 翻譯 內質網、高爾基體 II 缺少信號肽編碼序列，合成的纖維素酶不能分泌到胞外，細胞無可利用的碳源 細胞質基質 無氧呼吸 A基因片段

【解析】試題分析：本題考查基因工程、分泌蛋白的合成與分泌及微生物的培養等相關知識，要求學生識記基因工程的原理、操作工具及操作步驟等，掌握各步驟中的相關細節，能結合所學的知識準確判斷各選項。基因工程技術的基本步驟：（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣．將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因—DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA—分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質—抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）為防止酶切片段的自身連接，選用的限制酶組合產生的黏性末端應不同，而限制酶①②產生的黏性末端相同，限制酶③④產生的黏性末端也相同，因此可選用的限制酶組合為①③或②④（①④或②③）。故選：B（或C）或C（或B）。

（2）菌株Ⅰ不能合成纖維素酶，說明質粒DNA和酵母菌基因組不攜帶纖維素酶基因。

（3）基因表達包括轉錄和翻譯過程。菌株Ⅱ的纖維素酶不能分泌到細胞外，而菌株Ⅲ的纖維素酶分泌到細胞外，菌株Ⅳ的纖維素酶分布在細胞壁上，說明菌株III、IV產生的纖維素酶是分泌蛋白，因此與菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中參與纖維素酶合成和分泌的細胞器還有內質網和高爾基體。

（4）在以纖維素為唯一碳源的培養基上菌株Ⅱ不能存活，原因是菌株Ⅱ缺少信號肽編碼序列，合成的纖維素酶不能分泌到細胞外，細胞無可利用的碳源。

（5）酵母菌無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，酵母菌生成酒精的部位是細胞質基質。由于菌株Ⅳ導入的重組質粒含有A基因片段，使分泌的纖維素酶固定于細胞壁，酶不會因培養液的更新而流失，因此在利用纖維素生產酒精時，菌株Ⅳ更具優勢。