Question

12．凝乳酶是奶酪生產(chǎn)中的關(guān)鍵性酶．直接利用動、植物生產(chǎn)凝乳酶受多種因素限制，培育高酶活力凝乳酶微生物菌種是目前最有前途的發(fā)展方向．用紫外線照射芽孢桿菌，分離、培養(yǎng)，并檢測各菌株所產(chǎn)生的凝乳酶活力．操作過程如圖1所示．請分析回答：

（1）圖1所示的b過程的目的是為獲得單個菌落，接種用的平板培養(yǎng)基不是（是/不是）選擇培養(yǎng)基．
（2）在一定溫度下（35℃），一定時間內(nèi)（通常為40分鐘），凝固1mL10%脫脂奶粉的酶量為一個酶活力單位（U）．凝乳酶活力檢測結(jié)果如圖2所示．
①據(jù)圖2所示，酶催化能力最強的是A₆組．
②A₂、A₅組酶活力與A₀組芽孢桿菌相同，兩位同學(xué)對此做出了推測：
同學(xué)甲：A₂、A₅組芽孢桿菌未發(fā)生基因突變，而其他組發(fā)生的變化說明基因突變
具有不定向的特點．
同學(xué)乙：A₂、A₅組芽孢桿菌發(fā)生基因突變，但凝乳酶蛋白未改變，其依據(jù)的理由是一種氨基酸可能對應(yīng)多種密碼子（基因突變發(fā)生在非編碼區(qū)）．為了驗證上述2位同學(xué)的假設(shè)，可采用DNA分子雜交（DNA測序）技術(shù)檢測凝乳酶基因是否發(fā)生了突變．
（3）從牛胃液中分離到的凝乳酶以催化能力強而被廣泛應(yīng)用，研究人員運用基因工程技術(shù)，將編碼該酶的基因轉(zhuǎn)移到了微生物細(xì)胞中．
①從牛胃細(xì)胞中提取mRNA，再逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA．以此cDNA為模板PCR擴(kuò)增目的基因．
②構(gòu)建重組DNA分子（如圖3所示）最好選用BamHI和PstI限制酶．
③研究發(fā)現(xiàn)，如果將該凝乳酶20位和24位氨基酸改變?yōu)榘腚装彼�，其催化能力將提�?倍．通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)高效凝乳酶，所需步驟有b、a、d、e（選擇對即可得分，不要求排序）．
a．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計                  b．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能分析
c．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的定向改造               d．凝乳酶基因的定向改造
e．將改造后的凝乳酶基因?qū)�入受體細(xì)胞     f．將定向改造的凝乳酶導(dǎo)入受體細(xì)胞．

Answer 1

分析 據(jù)圖分析：圖1所示的b過程為菌落的稀釋，培養(yǎng)基中含有多種酶活力不同的突變芽孢桿菌．圖2中，凝固1mL10%脫脂奶粉的酶量最少的是6組．由圖3可知，質(zhì)粒和外源DNA中共同含有且不會破壞目的基因的限制酶是BamHI和PstI．

解答 解：（1）圖1所示的b過程為菌落的稀釋，目的是為獲得單個菌落；由圖可知培養(yǎng)基中含有多種酶活力不同的突變芽孢桿菌，故接種用的平板培養(yǎng)基不是選擇培養(yǎng)基．
（2）①據(jù)圖2所示，凝固1mL10%脫脂奶粉的酶量最少的是A₆組，故酶催化能力最強的是A6組．②同學(xué)甲：A₂、A₅組芽孢桿菌未發(fā)生基因突變，而其他組發(fā)生的變化說明基因突變具有不定向性的特點．同學(xué)乙：如果A₂、A₅組芽孢桿菌發(fā)生基因突變，但凝乳酶蛋白未改變，這可能是因為一種氨基酸可能對應(yīng)多種密碼子，隨基因發(fā)生突變，但不會改變翻譯出來的氨基酸；也可能是因為發(fā)生基因突變的區(qū)段為非編碼區(qū)．為了驗證上述2位同學(xué)的假設(shè)，可采用DNA分子雜交技術(shù)檢測凝乳酶基因是否發(fā)生了突變．
（3）①牛胃細(xì)胞中含有能翻譯出凝乳酶的mRNA，可逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA．構(gòu)建重組DNA分子時，需用同種限制性內(nèi)切酶處理目的基因和載體，故需要在引物的5，端設(shè)計限制酶識別序列，以便構(gòu)建重組DNA分子．
②由圖3可知，質(zhì)粒和外源DNA中共同含有且不會破壞目的基因的限制酶是BamHI和PstI，因此構(gòu)建重組DNA分子最好選用BamHI和PstI限制酶，這樣可以防止自身的黏性末端連接，防止目的基因與載體反向連接．
③通過分析想要的蛋白質(zhì)的功能，預(yù)測蛋白質(zhì)應(yīng)有的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)逆向推測控制該蛋白質(zhì)合成的基因的堿基組成及排列順序．最后就是將改造后的目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，從而轉(zhuǎn)錄翻譯得出目的蛋白．
故答案為：
（1）單個菌落       不是
（2）①A₆
②不定向
一種氨基酸可能對應(yīng)多種密碼子（基因突變發(fā)生在非編碼區(qū)）
DNA分子雜交（DNA測序）
（3）①mRNA
②BamHI和PstI
③b、a、d、e

點評 本題結(jié)合圖示主要考查基因工程的原理及技術(shù)基因工程的應(yīng)用蛋白質(zhì)工程，意在強化相關(guān)知識的識記、理解與運用．