Question

【題目】回答有關(guān)基因工程與微生物的問題。

利用微生物分解廢紙是一種環(huán)保的方式，但廢紙中的纖維素分子量大不能直接進(jìn)入酵母菌，且酵母菌無法分解利用環(huán)境中的纖維素。為解決這一難題，科學(xué)家將纖維素酶基因通過重組質(zhì)粒導(dǎo)入酵母菌。其所用質(zhì)粒及其酶切位點(diǎn)如圖1，外源DNA上的纖維素酶基因及其酶切位點(diǎn)如圖2。

（1）圖2中的纖維素酶基因作為______，質(zhì)粒作為______

（2）為使纖維素酶基因能夠與質(zhì)粒有效組合，應(yīng)選用最合適的限制酶是______

（3）若質(zhì)粒被Hindlil限制酶識(shí)別的序列是一AAGCTT一，并在A與A之間切割。請(qǐng)畫出被切割后所形成的黏性末端。______

科學(xué)家進(jìn)一步構(gòu)建了含3種不同基因片段的重組質(zhì)粒，進(jìn)行了一系列的研究。圖3是酵母菌轉(zhuǎn)化及纖維素酶在工程菌內(nèi)合成與運(yùn)輸?shù)氖疽鈭D。

（4）圖3中已導(dǎo)入重組質(zhì)粒的菌株有______

（5）設(shè)置菌株I作為對(duì)照，是為了驗(yàn)證______和______不攜帶纖維素酶基因。

（6）將4株菌株分別置于以______為唯一碳源的培養(yǎng)基上，其中菌株I、II不能存活，請(qǐng)解釋菌株II不能存活的原因。______

Answer 1

【答案】目的基因 運(yùn)載體 HindⅢ和PstⅠ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 質(zhì)粒DNA 酵母菌基因組 纖維素 缺少信號(hào)肽編碼序列，導(dǎo)致所產(chǎn)生的纖維素酶無法分泌到細(xì)胞外，分解細(xì)胞外的纖維素，使得細(xì)胞無可利用的碳源

【解析】

據(jù)圖2可知，纖維素酶基因的兩端存在HindⅢ和PstⅠ的酶切位點(diǎn)。使用同一種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，容易導(dǎo)致目的基因或質(zhì)粒自身連接；纖維素酶為胞外酶，該酶在核糖體上合成，依次經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體加工，最后通過胞吐釋放到細(xì)胞外。

（1）將纖維素酶基因通過重組質(zhì)粒 導(dǎo)入酵母菌，則圖2中的纖維素酶基因?yàn)槟康幕�因，質(zhì)粒是運(yùn)載目的基因的運(yùn)載體。

（2）據(jù)圖2可知，纖維素酶基因中存在BamHⅠ的酶切位點(diǎn)，因此不能選擇BamHⅠ切割目的基因；只使用PstⅠ切割目的基因和質(zhì)粒，可能出現(xiàn)目的基因或質(zhì)粒的自身連接，因此為使纖維素酶基因能夠與質(zhì)粒有效組合，應(yīng)選用最合適的限制酶是HindⅢ和PstⅠ。

（3）質(zhì)粒被Hindlil限制酶識(shí)別的序列是一AAGCTT一，并在A與A之間切割磷酸二酯鍵，則被切割后所形成的黏性末端為和。

（4）據(jù)圖3可知，菌株Ⅰ中導(dǎo)入的是普通質(zhì)粒，菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒。

（5）設(shè)置菌株I作為對(duì)照，根據(jù)其不能合成纖維素酶可判斷質(zhì)粒DNA和酵母菌基因組不攜帶纖維素酶基因。

（6）篩選可分泌纖維素酶的轉(zhuǎn)基因酵母菌，可將4株菌株分別置于以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基上。據(jù)圖可知，菌株Ⅱ中缺少信號(hào)肽編碼序列，導(dǎo)致所產(chǎn)生的纖維素酶無法分泌到細(xì)胞外，分解細(xì)胞外的纖維素，使得細(xì)胞無可利用的碳源。