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9.嗜热土壤芽胞杆菌产生的葡萄糖苷酶(BgIB)是一种耐热纤维素酶,为使其在工业生产中更好地应用,开展了以下试验:
Ⅰ.利用大肠杆菌表达BgIB
(1)PCR扩增bgIB基因时,选用嗜热土壤芽孢杆菌基因组DNA作模板.
(2)图为质粒限制酶酶切图谱.bgIB基因不含图中限制酶识别序列.为使PCR扩增的bgIB基因重组进该质粒,扩增的bgIB基因两端需分别引入NdeI和BamHI不同限制酶的识别序列.
(3)大肠杆菌不能降解纤维素,但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力,这是因为转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BgIB酶.
Ⅱ.温度对BgIB酶活性的影响
(4)据图1、2可知,80℃保温30分钟后,BgIB酶会失活;为高效利用BgIB酶降解纤维素,反应温度最好控制在(单选).B
A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃

Ⅲ.利用分子育种技术提高BgiB酶的热稳定性
在PCR扩增bgIB基因的过程中,加入诱变剂可提髙bgIB基因的突变率.经过筛选,可获得能表达出热稳定性髙的BgIB酶的基因.
(5)与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比,上述育种技术获得热稳定性髙的BgIB酶基因的效率更高,其原因是在PCR过程中(多选).A、C
A.仅针对bgIB基因进行诱变           B.bglB基因产生了定向突变
C.bglB基因可快速累积突变            D.bgIB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变.

分析 1、基因表达载体的组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因.
启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列,是基因的一个组成部分,控制基因表达(转录)的起始时间和表达的程度.
终止子是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列.
2、分析图2:60~70℃时该酶的相对活性最高,而在40℃和80℃活性均降低,并且酶在高温条件下会失活.
3、分析图3:随着保温时间的延长,80℃保温30分钟后,BglB酶会失活;而随着保温时间的延长,70℃条件下的酶活性下降明显.

解答 解:(1)根据题意可知,嗜热土壤芽胞杆菌产生的β-葡萄糖苷酶(BglB),因此PCR扩增bglB基因时,选用嗜热土壤芽孢杆菌基因组DNA作模板.
(2)根据启动子和终止子的生理作用可知,目的基因应导入启动子和终止子之间.图中看出,两者之间存在于三种限制酶切点,但是由于Xbal在质粒不止一个酶切位点,因此为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒,扩增的bglB基因两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ不同限制酶的识别序列.
(3)大肠杆菌不能降解纤维素,但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力,这是因为转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶.
(4)据图2、3可知,80℃保温30分钟后,BglB酶会失活;图2中看出,60~70℃时该酶的相对活性最高,而图3中看出,随着保温时间的延长,70℃条件下的酶活性下降明显,因此为高效利用BglB酶降解纤维素,反应温度最好控制在60℃.
(5)PCR过程中仅针对bglB基因进行诱变,而用诱变剂直接处理对嗜热土壤芽胞杆菌所有DNA均起作用,A正确;基因突变具有不定向性,B错误;突变后的bglB基因可以进行PCR技术扩增,因此可快速累积突变,C正确;bglB基因突变会导致酶的氨基酸数目改变,D错误.
故答案为:
(1)嗜热土壤芽孢杆菌
(2)NdeI          BamHI
(3)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BgIB酶
(4)失活           B
(5)A、C

点评 本题考查了基因工程以及温度影响酶活性的相关知识,意在考查考生的识图分析能力和理解判断能力,难度适中.考生要能够识记目的基因存在于启动子和终止子之间;能够从图23中中比较出60℃和70℃条件下酶活性的区别;明确基因突变具有不定向性.

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