Question

4．嗜热土壤芽胞杆菌产生的β-葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展并得到了以下试验结果，如图．据图回答相关问题：

（1）已知BglB基因不含图1中限制酶识别序列．PCR扩增bglB基因时，选用嗜热土壤芽胞杆菌杆菌基因组DNA作模板，进行扩增的前提是要有一段已知BglB基因的核苷酸序列以便根据这一序列合成引物．为使PCR扩增的BglB基因重组进该质粒，扩增的BglB基因两端需分别引入NdeI和BamH I两种不同限制酶的识别序列．大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶．
（2）根据2、3可知，80℃保温30分钟后，BglB酶会（因高温）变性失活；为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好控制在60（填“50”、“60”、“70”、“80”）℃．
（3）在PCR扩增BglB基因的过程中，加入诱变剂可提高BglB基因的突变率．经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因．与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比，上述育种技术获得热稳定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR过程中A、C（多选）．
A．仅针对BglB基因进行诱变     B．BglB基因产生了定向突变
C．BglB基因可快速累积突变       D．BglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变．

Answer 1

分析 基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因．
启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列，是基因的一个组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度．
终止子是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列．
分析图2，60～70℃时该酶的相对活性最高，而在40℃和80℃活性均降低，并且酶在高温条件下会失活．
分析图3，随着保温时间的延长，80℃保温30分钟后，BglB酶会失活；而随着保温时间的延长，70℃条件下的酶活性下降明显．

解答 解：（1）根据题意可知，嗜热土壤芽胞杆菌产生的β-葡萄糖苷酶（BglB），因此PCR扩增bglB基因时，选用嗜热土壤芽孢杆菌基因组DNA作模板，进行扩增的前提是要有一段已知BglB基因的核苷酸序列以便根据这一序列合成引物．根据启动子和终止子的生理作用可知，目的基因应导入启动子和终止子之间．图中看出，两者之间存在于三种限制酶切点，但是由于Xbal在质粒不止一个酶切位点，因此为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ不同限制酶的识别序列．大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶．
（2）据图2、3可知，80℃保温30分钟后，BglB酶会失活；图2中看出，60～70℃时该酶的相对活性最高，而图3中看出，随着保温时间的延长，70℃条件下的酶活性下降明显，因此为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好控制在60℃．
（3）PCR过程中仅针对bglB基因进行诱变，而用诱变剂直接处理对嗜热土壤芽胞杆菌所有DNA均起作用，A正确；基因突变具有不定向性，B错误；突变后的bglB基因可以进行PCR技术扩增，因此可快速累积突变，C正确；bglB基因突变会导致酶的氨基酸数目改变，D错误．
故答案为：
（1）嗜热土壤芽胞杆菌      引物    NdeI    BamH I    转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶
（2）（因高温）变性失活       60
（3）A、C

点评 本题考查了基因工程以及温度影响酶活性的相关知识，意在考查考生的识图分析能力和理解判断能力，难度适中．考生要能够识记目的基因存在于启动子和终止子之间；能够从图23中比较出60℃和70℃条件下酶活性的区别．