Question

13．纤维素分子不能进入酵母细胞，为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精，构建了含3种不同基因片段的重组质粒，如图所示是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图．

请回答问题：
（1）纤维素酶基因的表达包括转录和翻译过程，与菌株II相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网、高尔基体．
（2）本研究构建重组质粒时可选用四种限制酶，其识别序列如图，为防止酶切片段的自身环接，可选用的限制酶组合是B．
A．①②B．②④C．③④

（3）设置菌株Ⅰ为对照，是为了验证质粒和酵母菌不携带纤维素酶基因．
（4）在以纤维素为唯一碳源的培养基上分别培养菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株Ⅱ不能存活，原因是菌株Ⅱ缺少信号肽编码序列，合成的纤维素酶不能分泌到细胞外，细胞并能利用纤维素．
（5）在利用纤维素生产酒精时，菌株W更具有优势，因为导入中的重组质粒含有A基因片段，使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，减少因培养液更新造成的酶的流失，提高酶的利用率．

Answer 1

分析 基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成．
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等．
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法．
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等．

解答 解：（1）基因的表达包括转录和翻译两个步骤；菌株Ⅱ的纤维素酶不能分泌到细胞外，而菌株Ⅲ的纤维素酶分泌到细胞外，菌株Ⅳ的纤维素酶分布在细胞壁上，因此与菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网和高尔基体．
（2）为防止酶切片段的自身连接，选用的限制酶组合产生的黏性末端应不同，而限制酶①②产生的黏性末端相同，限制酶③④产生的黏性末端也相同，因此可选用的限制酶组合为①③或②④．
（3）菌株Ⅰ不能合成纤维素酶，说明质粒DNA和酵母菌基因组不携带纤维素酶基因．
（4）在以纤维素为唯一碳源的培养基上菌株Ⅱ不能存活，原因是菌株Ⅱ缺少信号肽编码序列，合成的纤维素酶不能分泌到细胞外，细胞无可利用的碳源．
（5）由于菌株Ⅳ导入的重组质粒含有A基因片段，使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，酶不会因培养液的更新而流失，因此在利用纤维素生产酒精时，菌株Ⅳ更具优势．
故答案为：
（1）转录     翻译     内质网、高尔基体
（2）B
（3）质粒和酵母菌
（4）Ⅱ菌株Ⅱ缺少信号肽编码序列，合成的纤维素酶不能分泌到细胞外，细胞并能利用纤维素
（5）A基因片段

点评 本题考查基因工程、分泌蛋白的合成与分泌及微生物的培养等相关知识，要求考生识记基因工程的原理、操作工具及操作步骤等，掌握各步骤中的相关细节，能结合所学的知识准确分析各小题．