Question

【題目】（一）目前我國主要利用淀粉原料生產(chǎn)酒精。

（1）淀粉原料需經(jīng)過一系列處理才能用于酵母菌發(fā)酵，原因是________。在處理中可利用α-淀粉酶、β-淀粉酶和_______酶。進(jìn)行酵母菌菌種擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，若培養(yǎng)液中酸度明顯升高，說明培養(yǎng)液被___________污染。

（2）發(fā)酵前期，酵母菌的繁殖速度較快，原因是發(fā)酵液中含有一定量的___________ 和充足的營養(yǎng)物質(zhì)。發(fā)酵時(shí)，當(dāng)培養(yǎng)液中乙醇濃度超過________ 時(shí)，酵母菌就會(huì)死亡。

（3）在 pH=3．2 的乙酸-乙酸銨緩沖液中，乙醇使甲基橙褪色。由此，可用_____ 法檢測發(fā)酵液中的乙醇濃度，乙醇濃度與 OD 值的關(guān)系是 ________。

（4）將酵母菌_______處理，不僅可以提高細(xì)胞密度，且可以反復(fù)使用，提高產(chǎn)量。

（二）人血清白蛋白（HSA）在臨床上需求量很大，通常從人血液中提取，但提取量有限，因此科學(xué)家利用基因工程和胚胎工程等技術(shù)培育轉(zhuǎn) HSA 基因牛，該種牛能生產(chǎn)含 HSA 的牛乳，下圖是培育流程圖，據(jù)圖回答下列問題：

（1）圖中過程①需要用___________ 酶最終得到雙鏈 DNA 分子；該 DNA 分子往往需要經(jīng)過 PCR 擴(kuò)增。為了能與酶切后的質(zhì)粒進(jìn)行連接，需要在擴(kuò)增前設(shè)計(jì)的引物上添加_________。

（2）過程②是基因工程的核心步驟，為了提高該過程的連接成功率，除了要考慮溫度等環(huán)境因素外，還應(yīng)考慮_________（至少寫 2 點(diǎn)）因素。

（3）若過程③選用牛胚胎干細(xì)胞作為受體細(xì)胞，則過程④利用的技術(shù)有_________ ， 若將上述重組胚胎干細(xì)胞直接注入囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，___（填一定不、 不一定或一定）能得到產(chǎn)生含 HSA 牛乳的轉(zhuǎn)基因牛，原因是_________。

（4）若過程③選用受精卵作為受體細(xì)胞，則在進(jìn)行過程⑤之前，需要對(duì)早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行 DNA分析和_______ ；若在轉(zhuǎn)基因母牛的牛乳中檢測到_______ ，說明 HSA 基因成功表達(dá)。

Answer 1

【答案】酵母菌不能直接利用淀粉 糖化淀粉酶 產(chǎn)酸微生物 溶解氧（O2或氧氣） 16% 光電比色法 負(fù)相關(guān)(反比例) 固定化 逆轉(zhuǎn)錄酶和DNA聚合酶 限制性核酸內(nèi)切酶酶切位點(diǎn)（酶切位點(diǎn)） 目的基因的濃度和質(zhì)量、質(zhì)粒的濃度和質(zhì)量、DNA連接酶的濃度和活性 胚胎體外培養(yǎng) 不一定 注入的重組胚胎干細(xì)胞不一定分裂、分化形成乳腺組織 性別鑒定 HSA（或人血清白蛋白 ）

【解析】

1、酵母菌屬于兼性厭氧型的微生物，在有氧的條件下進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生二氧化碳和水，在無氧的條件下，進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精和二氧化碳，當(dāng)酒精濃度過高時(shí)，會(huì)抑制酵母菌的生長繁殖甚至死亡。

2、基因工程技術(shù)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(shù)擴(kuò)增和人工合成；

（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等；

（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)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(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)；個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（一）（1）酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶類，用做發(fā)酵原料的淀粉需經(jīng)一系列復(fù)雜的過程轉(zhuǎn)化為葡萄糖才能被利用。分解淀粉可利用α-淀粉酶、β-淀粉酶和糖化淀粉酶。酵母菌擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，若被產(chǎn)酸微生物污染，則培養(yǎng)液酸度升高。

（2）在發(fā)酵初期，溶解氧和營養(yǎng)物質(zhì)充足，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸進(jìn)行大量繁殖。當(dāng)培養(yǎng)液中乙醇的濃度超過16%時(shí)，酵母菌就會(huì)死亡。

（3）在 pH=3．2 的乙酸-乙酸銨緩沖液中，乙醇使甲基橙褪色，通過測定OD值反應(yīng)發(fā)酵液中的乙醇濃度使用的方法是光電比色法，乙醇濃度與OD值成負(fù)相關(guān)關(guān)系。

（4）固定化酵母細(xì)胞，能使酵母菌反復(fù)使用，提高發(fā)酵產(chǎn)量。

（二）（1）RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA需要逆轉(zhuǎn)錄酶和DNA聚合酶的參與。擴(kuò)增目的基因時(shí)通常需要設(shè)計(jì)引物，往往在引物上添加限制性核酸內(nèi)切酶酶切位點(diǎn)，便于目的基因與酶切后的質(zhì)粒進(jìn)行連接。

（2）基因工程的核心步驟是表達(dá)載體的構(gòu)建。為了使目的基因和質(zhì)粒載體連接成功，需要考慮的因素有溫度、目的基因的濃度和質(zhì)量、質(zhì)粒的濃度和質(zhì)量、DNA連接酶的濃度和活性等。

（3）胚胎干細(xì)胞作為受體細(xì)胞，發(fā)育成早期胚胎，需要進(jìn)行胚胎體外培養(yǎng)。由于注入的重組胚胎干細(xì)胞不一定分裂、分化形成乳腺組織，所以上述重組胚胎干細(xì)胞直接注入囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)不一定能得到產(chǎn)生含 HSA 牛乳的轉(zhuǎn)基因牛。

（4）若用受精卵作為受體細(xì)胞，為了獲得母羊，移植前需對(duì)已成功轉(zhuǎn)入目的基因的早期胚胎進(jìn)行DNA分析和性別鑒定。基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，若在轉(zhuǎn)基因母牛的牛乳中檢測到人血清白蛋白，則說明HSA 基因成功表達(dá)。