Question

9．嗜熱土壤芽胞桿菌產生的葡萄糖苷酶（BgIB）是一種耐熱纖維素酶，為使其在工業生產中更好地應用，開展了以下試驗：
Ⅰ．利用大腸桿菌表達BgIB
（1）PCR擴增bgIB基因時，選用嗜熱土壤芽孢桿菌基因組DNA作模板．
（2）圖為質粒限制酶酶切圖譜．bgIB基因不含圖中限制酶識別序列．為使PCR擴增的bgIB基因重組進該質粒，擴增的bgIB基因兩端需分別引入NdeI和BamHI不同限制酶的識別序列．
（3）大腸桿菌不能降解纖維素，但轉入上述建構好的表達載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因為轉基因的大腸桿菌分泌出有活性的BgIB酶．
Ⅱ．溫度對BgIB酶活性的影響
（4）據圖1、2可知，80℃保溫30分鐘后，BgIB酶會失活；為高效利用BgIB酶降解纖維素，反應溫度最好控制在（單選）．B
A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃

Ⅲ．利用分子育種技術提高BgiB酶的熱穩定性
在PCR擴增bgIB基因的過程中，加入誘變劑可提髙bgIB基因的突變率．經過篩選，可獲得能表達出熱穩定性髙的BgIB酶的基因．
（5）與用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽胞桿菌相比，上述育種技術獲得熱穩定性髙的BgIB酶基因的效率更高，其原因是在PCR過程中（多選）．A、C
A．僅針對bgIB基因進行誘變           B．bglB基因產生了定向突變
C．bglB基因可快速累積突變            D．bgIB基因突變不會導致酶的氨基酸數目改變．

Answer 1

分析 1、基因表達載體的組成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因．
啟動子是RNA聚合酶特異性識別和結合的DNA序列，是基因的一個組成部分，控制基因表達（轉錄）的起始時間和表達的程度．
終止子是給予RNA聚合酶轉錄終止信號的DNA序列．
2、分析圖2：60～70℃時該酶的相對活性最高，而在40℃和80℃活性均降低，并且酶在高溫條件下會失活．
3、分析圖3：隨著保溫時間的延長，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會失活；而隨著保溫時間的延長，70℃條件下的酶活性下降明顯．

解答 解：（1）根據題意可知，嗜熱土壤芽胞桿菌產生的β-葡萄糖苷酶（BglB），因此PCR擴增bglB基因時，選用嗜熱土壤芽孢桿菌基因組DNA作模板．
（2）根據啟動子和終止子的生理作用可知，目的基因應導入啟動子和終止子之間．圖中看出，兩者之間存在于三種限制酶切點，但是由于Xbal在質粒不止一個酶切位點，因此為使PCR擴增的bglB基因重組進該質粒，擴增的bglB基因兩端需分別引入NdeⅠ和BamHⅠ不同限制酶的識別序列．
（3）大腸桿菌不能降解纖維素，但轉入上述建構好的表達載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因為轉基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶．
（4）據圖2、3可知，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會失活；圖2中看出，60～70℃時該酶的相對活性最高，而圖3中看出，隨著保溫時間的延長，70℃條件下的酶活性下降明顯，因此為高效利用BglB酶降解纖維素，反應溫度最好控制在60℃．
（5）PCR過程中僅針對bglB基因進行誘變，而用誘變劑直接處理對嗜熱土壤芽胞桿菌所有DNA均起作用，A正確；基因突變具有不定向性，B錯誤；突變后的bglB基因可以進行PCR技術擴增，因此可快速累積突變，C正確；bglB基因突變會導致酶的氨基酸數目改變，D錯誤．
故答案為：
（1）嗜熱土壤芽孢桿菌
（2）NdeI          BamHI
（3）轉基因的大腸桿菌分泌出有活性的BgIB酶
（4）失活           B
（5）A、C

點評 本題考查了基因工程以及溫度影響酶活性的相關知識，意在考查考生的識圖分析能力和理解判斷能力，難度適中．考生要能夠識記目的基因存在于啟動子和終止子之間；能夠從圖23中中比較出60℃和70℃條件下酶活性的區別；明確基因突變具有不定向性．