Question

嗜热土壤芽胞杆菌产生的β葡萄糖苷酶（BglB）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BglB酶
（1）PCR（在生物体外进行DNA大量复制技术）扩增bglB基因时，选用

 

的基因组DNA作模板．
（2）图1为质粒限制酶酶切图谱．bglB基因不含图中限制酶识别序列．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

 

和

 

不同限制酶的识别序列．

注：①图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同
②复制原点、启动子和终止子是基因表达所必须具有的结构
（3）大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述构建好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为

 

．
Ⅱ．温度对BglB酶活性的影响
（4）据图2、3可知，80℃保温30分钟后，BglB酶会

 

；为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好控制在

 

（单选）．
A．50℃B．60℃C．70℃D．80℃
注：酶的热稳定性是酶在一定温度下，保温一段时间后通过其活性的保持程度来反映的
Ⅲ．利用分子育种技术提高BglB酶的热稳定性
在PCR扩增bglB基因的过程中，加入诱变剂可提高bglB基因的突变率．经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因．
（5）与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比，上述育种技术获取热稳定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR过程中

 

（多选）．
A．仅针对bglB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．bglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变．

Answer 1

考点：基因工程的原理及技术,探究影响酶活性的因素

专题：

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在质粒上不止一个酶切位点，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）NdeⅠBamHⅠ
（3）转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB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．