题目内容

【题目】阅读下面的材料,完成(1~4)题。

大肠杆菌能够从“肉食者”变为“素食者”吗?

在《细胞》杂志上,以色列科学家发表了一篇文章,讲述利用合成生物学方法制造“吃”CO2的大肠杆菌,从而改变了大肠杆菌的代谢类型。

要从根本上改变大肠杆菌的代谢类型,需要许多相关基因的改变,是个很复杂和漫长的过程。科学家先引入一条固定CO2的途径让大肠杆菌“吃掉”CO2,并从中获得能量。该途径主要是让CO2和一种一碳化合物(甲酸盐)进行反应来生产有机物,具体途径见下图。

但是大肠杆菌并不喜欢这条通路,研究人员又利用自然选择的力量来促进大肠杆菌接受这条新的代谢途径。200多天后,大肠杆菌接受了新的生活方式。350天后,选择下来的大肠杆菌完全接受了暂新的命运。通过测序结果发现,这些细菌体内发生了至少11个新的基因突变,让他们能够适应自养的生活方式。

此研究的目标是为了加大对CO2的固定,有望解决食物和能源的可持续生产问题。这一改造使得大肠杆菌的碳源从有机碳源变为CO2,是目标达成的重要一步。遗憾的是,目前的结果不很尽人意,采取新生活方式的大肠杆菌产生的CO2要比消耗的更多。看样想要利用大肠杆菌为人类服务是一件任重道远的事情。

1)大肠杆菌是一种单细胞________生物,它进行有氧呼吸的场所是________,它的代谢类型是________

2)写出改造后的大肠杆菌与蓝藻在同化作用上的不同。________

3)推测研究人员筛选以最终获取“吃”CO2大肠杆菌的思路。________

4)上述实验结果是否能够解决温室效应问题?请阐述原因。________

【答案】原核 细胞膜和细胞溶胶 异养兼性厌氧型 大肠杆菌利用有氧呼吸产生的ATP[H]以及甲酸盐相关反应产生的[H],将CO2合成有机物;蓝藻利用光能将CO2合成有机物。 用逐渐降低有机碳源而增加CO2和甲酸盐为碳源的选择培养基来筛选大肠杆菌 没有,因为改造后的大肠杆菌产生的CO2比消耗的更多,不能降低大气中的CO2

【解析】

大肠杆菌属于原核生物,原核细胞中只存在核糖体这个细胞器,大肠杆菌可以进行有氧呼吸。

蓝藻属于原核生物,其细胞内含藻蓝素和叶绿素,是能进行光合作用的自养生物,但是没有叶绿体。

1)大肠杆菌是一种单细胞原核生物,没有线粒体,大肠杆菌有氧呼吸全部过程在细胞膜和细胞溶胶,它的代谢类型是异养兼性厌氧型。

2)通过阅读全文可知,大肠杆菌利用有氧呼吸产生的ATP[H]以及甲酸盐相关反应产生的[H],将CO2合成有机物;蓝藻利用光能将CO2合成有机物。

3)研究人员筛选以最终获取”CO2大肠杆菌的思路是:用逐渐降低有机碳源而增加CO2和甲酸盐为碳源的选择培养基来筛选大肠杆菌。

4)上述实验结果不能够解决温室效应问题,因为改造后的大肠杆菌产生的CO2比消耗的更多,不能降低大气中的CO2

练习册系列答案
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【题目】是基因工程中常用的质粒运载体,其结构如图(其中HindⅢPstⅠEcoRⅠ等限制酶的识别位点之间的碱基对数忽略不计,lacZ是显色基因)。

现将扩增的含目的基因的外源DNA片段与pUC18质粒都用PstI进行酶切,然后用DNA连接酶进行连接,构建重组质粒.为筛选非重组子和重组子,分别用不同的限制酶进行酶切.经琼脂糖凝胶电泳结果如图1(1kb=1000对碱基).请据图分析回答:

1)与pUC18质粒重组的目的基因大小为________

2)用kpnⅠ酶切pUC18质粒,产生了12.7kb的带;用kpnⅠ酶切重组质粒,产生了2条带,但有3.0kb+3.7kb1.0kb+5.7kb两组数据(图2).下列说法中合理的是________

A.重组质粒中有两个kpnⅠ的酶切位点,且其中一个位于目的基因的区段

B.重组质粒中有两个kpnⅠ的酶切位点,都位于目的基因的区段

C.产生两种酶切的结果,推测是目的基因与开环的pUC18拼接时有两种可能的插入方向

D.产生两种酶切的结果,推测是另有一种限制酶的酶切位点的碱基序列与kpnⅠ相同

3)请在目的基因上标注kpnⅠ酶切位点(需注明目的基因的碱基对数量及kpnⅠ酶切位点两侧的碱基对数量)_______

4)大肠杆菌pUC18质粒的LacZ基因中如果没有插入外源基因,lacZ基因便可表达出β-半乳糖苷酶,当培养基中含有IPTGX-gal时,X-gal便会被β-半乳糖苷酶水解成蓝色,大肠杆菌将形成蓝色菌落.反之,则形成白色菌落.选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外,还应加________________________入物质。成功导入重组质粒的大肠杆菌在培养基中形成________颜色的菌落,原因是________

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