Question

【題目】【生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題】

嗜熱土壤芽胞桿菌產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶（BglB）是一種耐熱纖維素酶，為使其在工業(yè)生產(chǎn)中更好地應(yīng)用，開(kāi)展了以下試驗(yàn)：

Ⅰ．利用大腸桿菌表達(dá)BglB酶

（1）PCR擴(kuò)增bglB基因時(shí)，選用 基因組DNA作模板。

（2）右圖為質(zhì)粒限制酶酶切圖譜。bglB基因不含圖中限制酶識(shí)別序列。為使PCR擴(kuò)增的bglB基因重組進(jìn)該質(zhì)粒，擴(kuò)增的bglB基因兩端需分別引入 和 不同限制酶的識(shí)別序列。

（3）大腸桿菌不能降解纖維素，但轉(zhuǎn)入上述建構(gòu)好的表達(dá)載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因?yàn)?/span> 。

Ⅱ．溫度對(duì)BglB酶活性的影響

（4）據(jù)圖1、2可知，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會(huì) ；為高效利用BglB酶降解纖維素，反應(yīng)溫度最好控制在 （單選）。

A．50℃ B．60℃ C．70℃ D．80℃

Ⅲ．利用分子育種技術(shù)提高BglB酶的熱穩(wěn)定性

在PCR擴(kuò)增bglB基因的過(guò)程中，加入誘變劑可提高bglB基因的突變率。經(jīng)過(guò)篩選，可獲得能表達(dá)出熱穩(wěn)定性高的BglB酶的基因。

（5）與用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽胞桿菌相比，上述育種技術(shù)獲得熱穩(wěn)定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR過(guò)程中 （多選）。

A．僅針對(duì)bglB基因進(jìn)行誘變

B．bglB基因產(chǎn)生了定向突變

C．bglB基因可快速累積突變

D．bglB基因突變不會(huì)導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變

Answer 1

【答案】（1）嗜熱土壤芽孢桿菌

（2）NdeⅠ BamHⅠ

（3）轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶

（4）失活 B （5）A、C

【解析】（1）bglB基因存在于嗜熱土壤芽孢桿菌基因組中，故應(yīng)以該菌的基因組DNA為模板進(jìn)行基因擴(kuò)增。

（2）目的基因與質(zhì)粒進(jìn)行重組時(shí)，需將目的基因插入到啟動(dòng)子和終止子之間，且應(yīng)靠近啟動(dòng)子和終止子，結(jié)合示意圖可知，應(yīng)在擴(kuò)增的bglB基因兩端分別引入NdeⅠ和BamHⅠ兩種限制酶的識(shí)別序列。

（3）該基因表達(dá)載體中含有bglB基因，其表達(dá)產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶可分解纖維素，這樣大腸桿菌就獲得了分解纖維素的能力。

（4）由圖2可知，在80℃條件下保溫30分鐘后，BglB酶就會(huì)失活；70℃時(shí)保溫30分鐘，酶活性開(kāi)始減弱；60℃保溫30分鐘后酶活性基本不發(fā)生變化。由圖1可知，當(dāng)溫度為60℃～70℃時(shí)，酶活性較高。綜合圖1和圖2，為高效利用BglB酶降解纖維素，反應(yīng)溫度最好應(yīng)控制在60℃，故選B。

（5）相比于誘變劑直接處理嗜熱土壤芽孢桿菌，在bglB基因擴(kuò)增過(guò)程中加入誘變劑進(jìn)行誘變處理針對(duì)性更強(qiáng)，A正確；基因突變是不定向的，B錯(cuò)誤；利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（DNA復(fù)制），其速度快，發(fā)生突變后可進(jìn)行快速積累，進(jìn)而便于篩選，C正確；基因突變可能導(dǎo)致氨基酸數(shù)目的改變，如果突變后的密碼子變?yōu)榻K止密碼子，可導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成提前終止，進(jìn)而導(dǎo)致氨基酸數(shù)目變少，D錯(cuò)誤；答案是AC。