Question

19．常见的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖，自然界中一些酵母菌能分解木糖产生酒精但对酒精的耐受能力较差．下面是利用木糖发酵产生酒精的酿酒酵母培育的过程，请分析回答下列问题：
（1）将自然界中采集到的葡萄带回实验室，用无菌水将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中，瓶中液体经适当稀释后，接种于固体培养基上，适宜条件下培养，获得各种菌落．
（2）将培养基上的酵母菌菌株转接到以木糖作为唯一碳源的培养基中，无氧条件下培养一周后，有些酵母菌死亡，说明这些酵母菌_{不能利用木糖发酵（或缺乏木糖发酵途径）}．
从存活的酵母菌提取DNA，并用PCR技术大量扩增目的基因．
（3）将目的基因连接到一种穿梭质粒（可以在大肠杆菌中复制和在酿酒酵母中表达的质粒）上．该质粒具有两种标记基因，即氨苄青霉素抗性基因和尿嘧啶合成酶基因．大肠杆菌被该质粒转化后，应接种于含_{氨苄青霉素}的培养基上进行筛选．将质粒导入酵母菌时，由于氨苄青霉素不能抑制酵母菌繁殖，应选择缺乏_{尿嘧啶合成}能力的酿酒酵母作为受体菌．
（4）对转基因酿酒酵母发酵能力进行测试，结果如图所示．据图分析，将转基因酿酒酵母接种在葡萄糖和木糖为碳源的培养基中进行发酵能力测试，最初培养基中的葡萄糖被快速消耗，随着发酵继续进行，酿酒酵母能够利用木糖产生酒精，并且酒精浓度升高对木糖发酵无明显影响，说明所需菌株培育成功．

Answer 1

分析 分析题干，第1小题为获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染，则用无菌水处理．第2小题根据题干信息“常见的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖”，则在以木糖为唯一碳源的培养基中死亡，“自然界中一些酵母菌能分解木糖产生酒精”说明这些酵母菌含有相关木糖发酵有关的酶的基因．第三小题“质粒既含有大肠杆菌的复制起点pMB1ori，也含有酵母菌复制起点ARS”，说明该质粒能再大肠杆菌和酵母菌中自我复制．第四小题，根据第三小题中“即氨苄青霉素抗性基因和尿嘧啶合成酶基因”，说明受体细胞能在氨苄青霉素中存活．第五小题根据曲线图分析自变量是葡萄糖和木糖，因变量是酒精．

解答 解：（1）葡萄皮上含有野生型酵母菌，用无菌水将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中，能防止杂菌污染．获得单菌落需要将微生物接种在固体培养基上．
（2）以木糖为唯一碳源的培养基，有些酵母菌不能利用木糖发酵，进而筛选出能利用木糖的酵母菌，从中获取目的基因，即木糖发酵有关的酶的基因．
（3）转入质粒的大肠杆菌对氨苄青霉素有抗性，故可以培养在含有氨苄青霉素的培养基上进行筛选．以缺乏尿嘧啶合成酶的酵母菌作为受体细胞，可以利用缺乏尿嘧啶的培养基筛选出导入质粒的酵母菌菌株．
（4）图示实验结果表明，在葡萄糖大量消耗后，酵母菌仍能利用木糖快速产生酒精，说明转基因酵母菌培养成功．
故答案为：
（1）无菌水         固体
（2）不能利用木糖发酵（或缺乏木糖发酵途径）
（3）氨苄青霉素               尿嘧啶合成
（4）葡萄糖和木糖  葡萄糖  利用木糖产生酒精，并且酒精浓度升高对木糖发酵无明显影响

点评 本题考查微生物培养、基因工程等相关知识，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力和提取信息的能力．