Question

13．凝乳酶是奶酪生產(chǎn)中的關(guān)鍵性酶．直接利用動(dòng)、植物生產(chǎn)凝乳酶受多種因素限制，培育高酶活力凝乳酶微生物菌種是目前最有前途的發(fā)展方向．用紫外線照射芽孢桿菌，分離、培養(yǎng)，并檢測(cè)各菌株所產(chǎn)生的凝乳酶活力．操作過程如圖1所示．請(qǐng)分析回答：

（1）圖1所示的b過程的目的是為獲得單個(gè)菌落．
（2）在一定溫度下（35℃），一定時(shí)間內(nèi)（通常為40分鐘），凝固1mL10%脫脂奶粉的酶量為一個(gè)酶活力單位（U）．凝乳酶活力檢測(cè)結(jié)果如圖2所示．
①據(jù)圖2所示，酶催化能力最強(qiáng)的是A₆組．
②A₂、A₅組酶活力與A0組芽孢桿菌相同，兩位同學(xué)對(duì)此做出了推測(cè)：
同學(xué)甲：A₂、A₅組芽孢桿菌未發(fā)生基因突變，因?yàn)榛�因突變具有低頻性（稀有性）的特點(diǎn)．
同學(xué)乙：A₂、A₅組芽孢桿菌發(fā)生基因突變，但凝乳酶蛋白未改變，其依據(jù)的理由是一種氨基酸可能對(duì)應(yīng)多種密碼子（基因突變發(fā)生在非編碼區(qū)）．為了驗(yàn)證上述2位同學(xué)的假設(shè)，可采用DNA分子雜交（DNA測(cè)序）技術(shù)檢測(cè)凝乳酶基因是否發(fā)生了突變．
（3）從牛胃液中分離到的凝乳酶以催化能力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用，研究人員運(yùn)用基因工程技術(shù)，將編碼該酶的基因轉(zhuǎn)移到了微生物細(xì)胞中．
①從牛胃細(xì)胞中提取mRNA，再逆轉(zhuǎn)錄形成DNA．以此DNA為模板PCR擴(kuò)增目的基因．
②構(gòu)建重組DNA分子（如圖3所示）最好選用BamHI和PstI限制酶，理由是提高重組DNA分子的比例（防止自身的黏性末端連接，防止目的基因與載體反向連接）．
③工業(yè)化生產(chǎn)過程中，最初多采用重組大腸桿菌或芽孢桿菌生產(chǎn)凝乳酶，現(xiàn)多采用重組毛霉生產(chǎn)，毛霉作為受體細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)是含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體可對(duì)蛋白進(jìn)行加工和修飾．

Answer 1

分析 據(jù)圖分析：圖1所示的b過程為菌落的稀釋，培養(yǎng)基中含有多種酶活力不同的突變芽孢桿菌．圖2中，凝固1mL10%脫脂奶粉的酶量最少的是6組．由圖3可知，質(zhì)粒和外源DNA中共同含有且不會(huì)破壞目的基因的限制酶是BamHI和PstI．

解答 解：（1）圖1所示的b過程為菌落的稀釋，目的是為獲得單個(gè)菌落；由圖可知培養(yǎng)基中含有多種酶活力不同的突變芽孢桿菌，故接種用的平板培養(yǎng)基不是選擇培養(yǎng)基．
（2）①據(jù)圖2所示，凝固1mL10%脫脂奶粉的酶量最少的是A6組，故酶催化能力最強(qiáng)的是A6組．②同學(xué)甲：基因突變有低頻性的特點(diǎn)，故很可能使A2、A5組的細(xì)菌均未發(fā)生基因突變．同學(xué)乙：如果A2、A5組芽孢桿菌發(fā)生基因突變，但凝乳酶蛋白未改變，這可能是因?yàn)橐环N氨基酸可能對(duì)應(yīng)多種密碼子，隨基因發(fā)生突變，但不會(huì)改變翻譯出來的氨基酸；也可能是因?yàn)榘l(fā)生基因突變的區(qū)段為非編碼區(qū)．為了驗(yàn)證上述2位同學(xué)的假設(shè)，可采用DNA分子雜交技術(shù)檢測(cè)凝乳酶基因是否發(fā)生了突變．
（3）①牛胃細(xì)胞中含有能翻譯出凝乳酶的mRNA，可逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA．構(gòu)建重組DNA分子時(shí)，需用同種限制性內(nèi)切酶處理目的基因和載體，故需要在引物的5’端設(shè)計(jì)限制酶識(shí)別序列，以便構(gòu)建重組DNA分子．
②由圖3可知，質(zhì)粒和外源DNA中共同含有且不會(huì)破壞目的基因的限制酶是BamHI和PstI，因此構(gòu)建重組DNA分子最好選用BamHI和PstI限制酶，這樣可以防止自身的黏性末端連接，防止目的基因與載體反向連接．
③毛霉較重組大腸桿菌或芽孢桿菌作為受體細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)是毛霉為真核微生物，含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體可對(duì)蛋白進(jìn)行加工和修飾．
故答案為：
（1）單個(gè)菌落
（2）①A₆
②低頻性（稀有性）      一種氨基酸可能對(duì)應(yīng)多種密碼子（基因突變發(fā)生在非編碼區(qū)）     DNA分子雜交（DNA測(cè)序）
（3）①mRNA
②BamHI和PstI       提高重組DNA分子的比例（防止自身的黏性末端連接，防止目的基因與載體反向連接）
③含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體可對(duì)蛋白進(jìn)行加工和修飾

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖示主要考查基因工程的原理及技術(shù)基因工程的應(yīng)用蛋白質(zhì)工程，意在強(qiáng)化相關(guān)知識(shí)的識(shí)記、理解與運(yùn)用．