Question

【題目】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。

請回答問題:

(1)纖維素酶基因的表達包括________和________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_____________________。

(2)本研究構建重組質粒時可選用四種限制酶，其識別序列如下圖，為防止酶切片段的自身環接，可選用的限制酶組合是___________

A.①② B.②④ C.③④

(3)設置菌株I為對照，是為了驗證_______不攜帶纖維素酶基因。

(4)在以纖維素為唯一碳源的培養基上分別培養菌株II、III、IV，菌株_________不能存活，原因是___________________________。

(5)在利用纖維素生產酒精時，菌株IV更具有優勢，因為導入中的重組質粒含有___________，使分泌的纖維素酶固定于細胞壁，減少因培養液更新造成的酶的流失，提高酶的利用率。

Answer 1

【答案】 轉錄 翻譯 內質網、高爾基體 B 質粒和酵母菌 Ⅱ 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，細胞不能利用纖維素 A基因片段

【解析】【試題分析】

1.解決本題首選要求考生需具備的知識儲備有：限制酶作用特點，實驗設計的原則，基因表達所包含的轉錄和翻譯過程，細胞器的功能，篩選特定微生物的依據等相關知識；其次進行實驗分析要從單一變量入手，例如（1）（4）（5）；然后還要結合圖中信息入手進行分析。即在一道大題中有些是考查知識的識記和應用，有些考查的是依據獲取的信息進行分析，做出合理的推斷，這就要求考生牢記課本基礎知識，平時加強信息題的訓練，提高獲取信息、利用信息進行分析、推理判斷的能力，在答題時才能知道從何入手作答。

2.基因的表達包括轉錄和翻譯兩個過程。從圖中可知，菌株Ⅱ能夠合成纖維素酶，但并不能分泌到細胞外，而菌株Ⅲ和菌株Ⅳ不僅可以產生纖維素酶還可以將纖維素酶分泌到細胞外，纖維素酶的本質是蛋白質，由核糖體合成，再由內質網和高爾基體進一步加工和分泌，因此相比菌株Ⅱ，菌株Ⅲ和菌株Ⅳ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。

（1）基因的表達包括轉錄和翻譯兩個過程；菌株II合成的纖維素酶位于細胞內，而菌株III、IV合成的纖維素酶分泌到細胞外，由此可推知，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。

（2）為防止酶切片段自身環節，需要用不同的限制酶進行切割，且不同酶切割后產生的黏性末端不同。據圖可知限制酶①和限制酶②切割后產生的黏性末端相同，限制酶③和限制酶④切割后產生的黏性末端相同，由此可知符合題意要求的限制酶組合是①③、①④、②③、②④，因此該題答案為B。

（3）菌株I和菌株II的單一變量是質粒上是否含纖維素酶基因，由此可知設置菌株Ⅰ為對照，是為了驗證質粒和酵母菌不攜帶纖維素酶基因。

（4）菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ相比不同點是菌株Ⅱ無信號肽編碼序列，而菌株Ⅲ、Ⅳ有信號肽編碼序列，由此可推知以纖維素為唯一碳源的培養基上分別培養菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株Ⅱ不能存活，因為缺乏信號肽編碼序列，導致合成的纖維素酶不能分泌到細胞外，細胞不能利用培養基中的纖維素。

（5）由圖示可知菌株Ⅳ比菌株Ⅲ多了A基因片段，在利用纖維素生產酒精時，菌株Ⅳ更具優勢，因為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，減少因培養液更新而造成的酶的流失，提高酶的利用率。