Question

【題目】回答有關基因工程與微生物的問題。

利用微生物分解廢紙是一種環保的方式，但廢紙中的纖維素分子量大不能直接進入酵母菌，且酵母菌無法分解利用環境中的纖維素。為解決這一難題，科學家將纖維素酶基因通過重組質粒導入酵母菌。其所用質粒及其酶切位點如圖1，外源DNA上的纖維素酶基因及其酶切位點如圖2。

（1）圖2中的纖維素酶基因作為______，質粒作為______

（2）為使纖維素酶基因能夠與質粒有效組合，應選用最合適的限制酶是______

（3）若質粒被Hindlil限制酶識別的序列是一AAGCTT一，并在A與A之間切割。請畫出被切割后所形成的黏性末端。______

科學家進一步構建了含3種不同基因片段的重組質粒，進行了一系列的研究。圖3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。

（4）圖3中已導入重組質粒的菌株有______

（5）設置菌株I作為對照，是為了驗證______和______不攜帶纖維素酶基因。

（6）將4株菌株分別置于以______為唯一碳源的培養基上，其中菌株I、II不能存活，請解釋菌株II不能存活的原因。______

Answer 1

【答案】目的基因 運載體 HindⅢ和PstⅠ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 質粒DNA 酵母菌基因組 纖維素 缺少信號肽編碼序列，導致所產生的纖維素酶無法分泌到細胞外，分解細胞外的纖維素，使得細胞無可利用的碳源

【解析】

據圖2可知，纖維素酶基因的兩端存在HindⅢ和PstⅠ的酶切位點。使用同一種限制酶切割目的基因和質粒，容易導致目的基因或質粒自身連接；纖維素酶為胞外酶，該酶在核糖體上合成，依次經過內質網和高爾基體加工，最后通過胞吐釋放到細胞外。

（1）將纖維素酶基因通過重組質粒 導入酵母菌，則圖2中的纖維素酶基因為目的基因，質粒是運載目的基因的運載體。

（2）據圖2可知，纖維素酶基因中存在BamHⅠ的酶切位點，因此不能選擇BamHⅠ切割目的基因；只使用PstⅠ切割目的基因和質粒，可能出現目的基因或質粒的自身連接，因此為使纖維素酶基因能夠與質粒有效組合，應選用最合適的限制酶是HindⅢ和PstⅠ。

（3）質粒被Hindlil限制酶識別的序列是一AAGCTT一，并在A與A之間切割磷酸二酯鍵，則被切割后所形成的黏性末端為和。

（4）據圖3可知，菌株Ⅰ中導入的是普通質粒，菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中導入的是重組質粒。

（5）設置菌株I作為對照，根據其不能合成纖維素酶可判斷質粒DNA和酵母菌基因組不攜帶纖維素酶基因。

（6）篩選可分泌纖維素酶的轉基因酵母菌，可將4株菌株分別置于以纖維素為唯一碳源的培養基上。據圖可知，菌株Ⅱ中缺少信號肽編碼序列，導致所產生的纖維素酶無法分泌到細胞外，分解細胞外的纖維素，使得細胞無可利用的碳源。