Question

19．常見的釀酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖，自然界中一些酵母菌能分解木糖產生酒精但對酒精的耐受能力較差．下面是利用木糖發酵產生酒精的釀酒酵母培育的過程，請分析回答下列問題：
（1）將自然界中采集到的葡萄帶回實驗室，用無菌水將葡萄皮上的微生物沖洗到無菌的三角瓶中，瓶中液體經適當稀釋后，接種于固體培養基上，適宜條件下培養，獲得各種菌落．
（2）將培養基上的酵母菌菌株轉接到以木糖作為唯一碳源的培養基中，無氧條件下培養一周后，有些酵母菌死亡，說明這些酵母菌_{不能利用木糖發酵（或缺乏木糖發酵途徑）}．
從存活的酵母菌提取DNA，并用PCR技術大量擴增目的基因．
（3）將目的基因連接到一種穿梭質粒（可以在大腸桿菌中復制和在釀酒酵母中表達的質粒）上．該質粒具有兩種標記基因，即氨芐青霉素抗性基因和尿嘧啶合成酶基因．大腸桿菌被該質粒轉化后，應接種于含_{氨芐青霉素}的培養基上進行篩選．將質粒導入酵母菌時，由于氨芐青霉素不能抑制酵母菌繁殖，應選擇缺乏_{尿嘧啶合成}能力的釀酒酵母作為受體菌．
（4）對轉基因釀酒酵母發酵能力進行測結果如圖所示．

據圖分析，將轉基因釀酒酵母接種在葡萄糖和木糖為碳源的培養基中進行發酵能力測試，最初培養基中的葡萄糖被快速消耗，隨著發酵繼續進行，釀酒酵母能夠利用木糖產生酒精，并且酒精濃度升高對木糖發酵無明顯影響，說明所需菌株培育成功．

Answer 1

分析 分析題干，第1小題為獲得純凈培養物的關鍵是防止雜菌污染，則用無菌水處理．第2小題根據題干信息“常見的釀酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖”，則在以木糖為唯一碳源的培養基中死亡，“自然界中一些酵母菌能分解木糖產生酒精”說明這些酵母菌含有相關木糖發酵有關的酶的基因．第三小題“質粒既含有大腸桿菌的復制起點pMB1ori，也含有酵母菌復制起點ARS”，說明該質粒能再大腸桿菌和酵母菌中自我復制．第四小題，根據第三小題中“即氨芐青霉素抗性基因和尿嘧啶合成酶基因”，說明受體細胞能在氨芐青霉素中存活．第五小題根據曲線圖分析自變量是葡萄糖和木糖，因變量是酒精．

解答 解：（1）葡萄皮上含有野生型酵母菌，用無菌水將葡萄皮上的微生物沖洗到無菌的三角瓶中，能防止雜菌污染．獲得單菌落需要將微生物接種在固體培養基上．
（2）以木糖為唯一碳源的培養基，有些酵母菌不能利用木糖發酵，進而篩選出能利用木糖的酵母菌，從中獲取目的基因，即木糖發酵有關的酶的基因．
（3）轉入質粒的大腸桿菌對氨芐青霉素有抗性，故可以培養在含有氨芐青霉素的培養基上進行篩選．以缺乏尿嘧啶合成酶的酵母菌作為受體細胞，可以利用缺乏尿嘧啶的培養基篩選出導入質粒的酵母菌菌株．
（4）圖示實驗結果表明，在葡萄糖大量消耗后，酵母菌仍能利用木糖快速產生酒精，說明轉基因酵母菌培養成功．
故答案為：
（1）無菌水        固體
（2）不能利用木糖發酵（或缺乏木糖發酵途徑）
（3）氨芐青霉素         尿嘧啶合成
（4）葡萄糖和木糖        葡萄糖         利用木糖產生酒精，并且酒精濃度升高對木糖發酵無明顯影響

點評 本題考查微生物培養、基因工程等相關知識，意在考查考生的識圖能力和理解所學知識要點，把握知識間內在聯系，形成知識網絡結構的能力；能運用所學知識，準確判斷問題的能力，屬于考綱識記和理解層次的考查．