Question

嗜熱土壤芽胞桿菌產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶（BglB）是一種耐熱纖維素酶，為使其在工業(yè)生產(chǎn)中更好地應(yīng)用，開展了以下試驗：
Ⅰ．利用大腸桿菌表達BglB酶
（1）PCR擴增bglB基因時，選用

 

基因組DNA作模板．
（2）圖1為質(zhì)粒限制酶酶切圖譜．bglB基因不含圖中限制酶識別序列．為使PCR擴增的bglB基因重組進該質(zhì)粒，擴增的bglB基因兩端需分別引入

 

和

 

不同限制酶的識別序列．
（3）大腸桿菌不能降解纖維素，但轉(zhuǎn)入上述建構(gòu)好的表達載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因為

 

．
Ⅱ．溫度對BglB酶活性的影響

（4）據(jù)圖2、3可知，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會

 

；為高效利用BglB酶降解纖維素，反應(yīng)溫度最好控制在

 

（單選）．
A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃
Ⅲ．利用分子育種技術(shù)提高BglB酶的熱穩(wěn)定性
在PCR擴增bglB基因的過程中，加入誘變劑可提高bglB基因的突變率．經(jīng)過篩選，可獲得能表達出熱穩(wěn)定性高的BglB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(shù)獲得熱穩(wěn)定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR過程中

 

（多選）．
A．僅針對bglB基因進行誘變     B．bglB基因產(chǎn)生了定向突變
C．bglB基因可快速累積突變    D．bglB基因突變不會導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變．

Answer 1

考點：基因工程的原理及技術(shù),酶活力測定的一般原理和方法,PCR技術(shù)的基本操作和應(yīng)用

專題：

分析：基因表達載體的組成：目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因．
啟動子是RNA聚合酶特異性識別和結(jié)合的DNA序列，是基因的一個組成部分，控制基因表達（轉(zhuǎn)錄）的起始時間和表達的程度．
終止子是給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列．
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．
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(jù)題意可知，嗜熱土壤芽胞桿菌產(chǎn)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(jù)啟動子和終止子的生理作用可知，目的基因應(yīng)導(dǎo)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(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)入上述建構(gòu)好的表達載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因為轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶．
（4）據(jù)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(yīng)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(shù)擴增，因此可快速累積突變，C正確；bglB基因突變會導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變，D錯誤．
故答案為：
（1）嗜熱土壤芽孢桿菌；
（2）NdeⅠBamHⅠ；
（3）轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB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(guān)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(qū)別；明確基因突變具有不定向性．