Question

4．嗜熱土壤芽胞桿菌產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶（BglB）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，開展并得到了以下試驗結(jié)果，如圖．據(jù)圖回答相關(guān)問題：

（1）已知BglB基因不含圖1中限制酶識別序列．PCR擴(kuò)增bglB基因時，選用嗜熱土壤芽胞桿菌桿菌基因組DNA作模板，進(jìn)行擴(kuò)增的前提是要有一段已知BglB基因的核苷酸序列以便根據(jù)這一序列合成引物．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BamH I兩種不同限制酶的識別序列．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，這是因為轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶．
（2）根據(jù)2、3可知，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會（因高溫）變性失活；為高效利用BglB酶降解纖維素，反應(yīng)溫度最好控制在60（填“50”、“60”、“70”、“80”）℃．
（3）在PCR擴(kuò)增BglB基因的過程中，加入誘變劑可提高BglB基因的突變率．經(jīng)過篩選，可獲得能表達(dá)出熱穩(wěn)定性高的BglB酶的基因．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)獲得熱穩(wěn)定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR過程中A、C（多選）．
A．僅針對BglB基因進(jìn)行誘變     B．BglB基因產(chǎn)生了定向突變
C．BglB基因可快速累積突變       D．BglB基因突變不會導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變．

Answer 1

分析 基因表達(dá)載體的組成：目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因．
啟動子是RNA聚合酶特異性識別和結(jié)合的DNA序列，是基因的一個組成部分，控制基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄）的起始時間和表達(dá)的程度．
終止子是給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列．
分析圖2，60～70℃時該酶的相對活性最高，而在40℃和80℃活性均降低，并且酶在高溫條件下會失活．
分析圖3，隨著保溫時間的延長，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會失活；而隨著保溫時間的延長，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，選用嗜熱土壤芽孢桿菌基因組DNA作模板，進(jìn)行擴(kuò)增的前提是要有一段已知BglB基因的核苷酸序列以便根據(jù)這一序列合成引物．根據(jù)啟動子和終止子的生理作用可知，目的基因應(yīng)導(dǎo)入啟動子和終止子之間．圖中看出，兩者之間存在于三種限制酶切點，但是由于Xbal在質(zhì)粒不止一個酶切位點，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不同限制酶的識別序列．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，這是因為轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶．
（2）據(jù)圖2、3可知，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會失活；圖2中看出，60～70℃時該酶的相對活性最高，而圖3中看出，隨著保溫時間的延長，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℃．
（3）PCR過程中僅針對bglB基因進(jìn)行誘變，而用誘變劑直接處理對嗜熱土壤芽胞桿菌所有DNA均起作用，A正確；基因突變具有不定向性，B錯誤；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；bglB基因突變會導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變，D錯誤．
故答案為：
（1）嗜熱土壤芽胞桿菌      引物    NdeI    BamH I    轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶
（2）（因高溫）變性失活       60
（3）A、C

點評 本題考查了基因工程以及溫度影響酶活性的相關(guān)知識，意在考查考生的識圖分析能力和理解判斷能力，難度適中．考生要能夠識記目的基因存在于啟動子和終止子之間；能夠從圖23中比較出60℃和70℃條件下酶活性的區(qū)別．