Question

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，下面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。

据图回答：

(1)本研究构建重组质粒时看选用四种限制酶，其识别序列如下图，为防止酶切片段的自身环接，可选用的限制酶组合是______或__________

A.①②     B.①③       C.②④         D.③④

(2)设置菌株Ⅰ为对照，是为了验证__________不携带纤维素酶基因。

(3)纤维素酶基因的表达包括__________和__________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______________________________。

(4)在以纤维素为唯一C源的培养基上分别培养菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株___________不能存活，原因是_________________________________。

(5)酵母菌生产酒精的细胞部位是___________，产生酒精时细胞的呼吸方式是___________，在利用纤维素生产酒精时，菌株Ⅳ更具有优势，因为导入的中重组质粒含有____________。使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，减少因培养液更新二造成的酶的流失，提高酶的利用率。

Answer

（1）B (或C) C (或B) (2)质粒DNA和酵母菌基因组

（3）转录 翻译 内质网、高尔基体

（4）II

缺少信号肽编码序列，合成的纤维素酶不能分泌到胞外，细胞无可利用的碳源

（5）细胞质基质 无氧呼吸 A基因片段

【解析】（1）为防止酶切片段自身环节，需要用不同的限制酶进行切割，且不同酶切割后产生的粘性末端不同。限制酶①和限制酶②切割后产生的粘性末端相同，限制酶③和限制酶④切割后产生的粘性末端相同，由此可知符合题意要求的限制酶组合是①③、①④、②③、②④，由此可知该题答案为B或C（C或B）。（2）菌株I和菌株II的单一变量是质粒上是否含纤维素酶基因，由此可知置菌株Ⅰ为对照，是为了验证质粒不携带纤维素酶基因。（3）基因的表达包括转录和翻译。纤维素酶的本质是蛋白质，参与蛋白质合成和分泌的细胞器还有内质网和高尔基体。（4）菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ相比不同点是菌株Ⅱ无信号肽编码序列，而菌株Ⅲ、Ⅳ有信号肽编码序列，由此可推知以纤维素为唯一C源的培养基上分别培养菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株Ⅱ不能存活，因为缺乏信号肽编码序列，导致合成的纤维素酶不能分泌到细胞外，细胞不能利用碳源。（5）酵母菌无氧呼吸产生酒精，无氧呼吸的场所是细胞质基质。由图示可知菌株Ⅳ比菌株Ⅲ多了A基因片段，由此可推知在利用纤维素生产酒精时，菌株Ⅳ更具有优势，因为导入的中重组质粒含有A基因片段，使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，减少因培养液更新二造成的酶的流失，提高酶的利用率。

【考点定位】本题考查基因工程中限制酶的相关知识，实验设计的分析、基因表达、微生物的筛选、细胞呼吸等知识。