Question

14．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看選用四種限制酶，其識別序列如圖，為防止酶切片段的自身環接，可選用的限制酶組合是B（或C）或C（或B）
A． ①②B． ①③C． ②④D． ③④

（2）設置菌株Ⅰ為對照，是為了驗證質粒DNA和酵母菌基因組不攜帶纖維素酶基因．
（3）纖維素酶基因的表達包括轉錄和翻譯過程，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內質網、高爾基體．
（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II不能存活，原因是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．
（5）酵母菌生產酒精的細胞部位是細胞質基質，產生酒精時細胞的呼吸方式是無氧呼吸，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A基因片段．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

分析 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．

解答 解：（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）．
（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，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．
故答案為：
（1）B （或C）   C （或B）    
（2）質粒DNA和酵母菌基因組
（3）轉錄    翻譯     內質網、高爾基體
（4）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
（5）細胞質基質     無氧呼吸    A基因片段

點評 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，要求考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分析各小題．