Question

【题目】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。

请回答问题:

(1)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_____________________。

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

A.①② B.②④ C.③④

(3)设置菌株I为对照，是为了验证_______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_________不能存活，原因是___________________________。

(5)在利用纤维素生产酒精时，菌株IV更具有优势，因为导入中的重组质粒含有___________，使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，减少因培养液更新造成的酶的流失，提高酶的利用率。

Answer 1

【答案】 转录 翻译 内质网、高尔基体 B 质粒和酵母菌 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，细胞不能利用纤维素 A基因片段

【解析】【试题分析】

1.解决本题首选要求考生需具备的知识储备有：限制酶作用特点，实验设计的原则，基因表达所包含的转录和翻译过程，细胞器的功能，筛选特定微生物的依据等相关知识；其次进行实验分析要从单一变量入手，例如（1）（4）（5）；然后还要结合图中信息入手进行分析。即在一道大题中有些是考查知识的识记和应用，有些考查的是依据获取的信息进行分析，做出合理的推断，这就要求考生牢记课本基础知识，平时加强信息题的训练，提高获取信息、利用信息进行分析、推理判断的能力，在答题时才能知道从何入手作答。

2.基因的表达包括转录和翻译两个过程。从图中可知，菌株Ⅱ能够合成纤维素酶，但并不能分泌到细胞外，而菌株Ⅲ和菌株Ⅳ不仅可以产生纤维素酶还可以将纤维素酶分泌到细胞外，纤维素酶的本质是蛋白质，由核糖体合成，再由内质网和高尔基体进一步加工和分泌，因此相比菌株Ⅱ，菌株Ⅲ和菌株Ⅳ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。

（1）基因的表达包括转录和翻译两个过程；菌株II合成的纤维素酶位于细胞内，而菌株III、IV合成的纤维素酶分泌到细胞外，由此可推知，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黏性末端不同。据图可知限制酶①和限制酶②切割后产生的黏性末端相同，限制酶③和限制酶④切割后产生的黏性末端相同，由此可知符合题意要求的限制酶组合是①③、①④、②③、②④，因此该题答案为B。

（3）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）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碳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，细胞不能利用培养基中的纤维素。

（5）由图示可知菌株Ⅳ比菌株Ⅲ多了A基因片段，在利用纤维素生产酒精时，菌株Ⅳ更具优势，因为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，减少因培养液更新而造成的酶的流失，提高酶的利用率。