Question

13．嗜熱土壤芽胞桿菌產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶（Bg1B）是一種耐熱纖維素酶，為使其在工業(yè)生產(chǎn)中更好地應(yīng)用，開(kāi)展了以下實(shí)驗(yàn)：

Ⅰ．利用大腸桿菌表達(dá)Bg1B酶
（1）PCR擴(kuò)增Bg1B基因時(shí)，選用嗜熱土壤芽孢桿菌基因組DNA作模板；
（2）圖1為質(zhì)粒限制酶酶切圖譜．Bg1B基因不含圖中限制酶識(shí)別序列．為使PCR擴(kuò)增的Bg1B基因重組進(jìn)該質(zhì)粒，擴(kuò)增的Bg1B基因兩端需分別引入．NdeⅠ和BamHⅠ不同限制酶的識(shí)別序列．
（3）大腸桿菌不能降解纖維素，但轉(zhuǎn)入上述構(gòu)建好的表達(dá)載體后則獲得降解纖維素的能力，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)基因大腸桿菌產(chǎn)生有活性的Bg1B酶．
Ⅱ．溫度對(duì)Bg1B酶活性的影響．
（4）據(jù)圖2中甲、乙可知，80℃保溫30分鐘后，Bg1B酶會(huì)失活；為高效利用Bg1B酶降解纖維素，反應(yīng)溫度最好控制在B（單選）
A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃
Ⅲ．利用分子育種技術(shù)提高Bg1B酶的熱穩(wěn)定性．
在PCR擴(kuò)增Bg1B基因的過(guò)程中，加入誘變劑可提高Bg1B基因的突變率，經(jīng)過(guò)篩選，可獲得能表達(dá)熱穩(wěn)定性高的Bg1B酶的基因．
（5）與用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽胞桿菌相比，上述育種技術(shù)獲取熱穩(wěn)定性高的Bg1B酶基因的效率更高，其原因是在PCR過(guò)程中AC（多選）．
A．僅針對(duì)Bg1B基因進(jìn)行誘變
B．Bg1B基因產(chǎn)生了定向突變
C．Bg1B基因可快速積累突變
D．Bg1B基因突變不會(huì)導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變．

Answer 1

分析 1、基因表達(dá)載體的組成：目的基因+啟動(dòng)子+終止子+標(biāo)記基因．
啟動(dòng)子是RNA聚合酶特異性識(shí)別和結(jié)合的DNA序列，是基因的一個(gè)組成部分，控制基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄）的起始時(shí)間和表達(dá)的程度．
終止子是給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列．
2、分析圖2：60～70℃時(shí)該酶的相對(duì)活性最高，而在40℃和80℃活性均降低，并且酶在高溫條件下會(huì)失活．
3、分析圖3：隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會(huì)失活；而隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，70℃條件下的酶活性下降明顯．

解答 解：（1）根據(jù)題意可知，嗜熱土壤芽胞桿菌產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶（BglB），因此PCR擴(kuò)增bglB基因時(shí)，選用嗜熱土壤芽孢桿菌基因組DNA作模板．
（2）根據(jù)啟動(dòng)子和終止子的生理作用可知，目的基因應(yīng)導(dǎo)入啟動(dòng)子和終止子之間．圖中看出，兩者之間存在于三種限制酶切點(diǎn)，但是由于Xbal在質(zhì)粒上不止一個(gè)酶切位點(diǎn)，因此為使PCR擴(kuò)增的bglB基因重組進(jìn)該質(zhì)粒，擴(kuò)增的bglB基因兩端需分別引入NdeⅠ和BamHⅠ不同限制酶的識(shí)別序列．
（3）大腸桿菌不能降解纖維素，但轉(zhuǎn)入上述建構(gòu)好的表達(dá)載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶．
（4）據(jù)圖2、3可知，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會(huì)失活；圖2中看出，60～70℃時(shí)該酶的相對(duì)活性最高，而圖3中看出，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，70℃條件下的酶活性下降明顯，因此為高效利用BglB酶降解纖維素，反應(yīng)溫度最好控制在60℃．
（5）A、PCR過(guò)程中僅針對(duì)bglB基因進(jìn)行誘變，而用誘變劑直接處理對(duì)嗜熱土壤芽胞桿菌所有DNA均起作用，A正確；
B、基因突變具有不定向性，B錯(cuò)誤；
C、突變后的bglB基因可以進(jìn)行PCR技術(shù)擴(kuò)增，因此可快速累積突變，C正確；
D、bglB基因突變會(huì)導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變，D錯(cuò)誤．
故選：AC．
故答案為：
（1）嗜熱土壤芽孢桿菌
（2）NdeⅠ，BamHⅠ
（3）轉(zhuǎn)基因大腸桿菌產(chǎn)生有活性的Bg1B酶
（4）失活   B
（5）AC

點(diǎn)評(píng) 本題考查了基因工程以及溫度影響酶活性的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的識(shí)圖分析能力和理解判斷能力，難度適中．考生要能夠識(shí)記目的基因存在于啟動(dòng)子和終止子之間；能夠從圖23中中比較出60℃和70℃條件下酶活性的區(qū)別；明確基因突變具有不定向性．