Question

【題目】2015年10月，我國女科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)能有效治療瘧疾的青蒿素而獲得了“諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎”。在青蒿中，青蒿素的含量很低，且受地域性種植的影響較大。研究人員已經(jīng)弄清了青蒿細胞中青蒿酸的合成途徑（如下圖的實線框“口”內(nèi)所示）。研究發(fā)現(xiàn)，酵母細胞也能夠產(chǎn)生青蒿酸合成的中間產(chǎn)物FPP（如下圖的虛線框“ ”內(nèi)所示）。請回答下列問題：

（1）在FPP合成酶基因的表達過程中，完成過程①需要____________酶催化。

（2）為了提高青蒿素的產(chǎn)量，需要對青蒿細胞進行植物組織培養(yǎng)，用青蒿細胞培養(yǎng)到薄壁細胞的過程叫做 ，由薄壁細胞大量增殖的細胞分裂方式是_______________。

（3）根據(jù)圖示的代謝過程，若科學(xué)家用基因工程技術(shù)培育能產(chǎn)生青蒿酸的酵母細胞，需要向酵母細胞中導(dǎo)入 、__ __等。在基因工程的操作過程中，為了目的基因在受體細胞中能穩(wěn)定存在、復(fù)制、遺傳和表達，使其發(fā)揮作用，需要構(gòu)建 。

（4）實驗發(fā)現(xiàn)，改造后的酵母菌細胞的基因能正常表達，但酵母菌合成的青蒿酸仍很少。根據(jù)圖解分析，其原因可能是________________。

（5）利用酵母細胞生產(chǎn)青蒿酸的明顯優(yōu)勢有_______________（答對一個要點即可）。

Answer 1

【答案】（1）RNA聚合

（2）脫分化 有絲分裂

（3）ADS酶基因 CYP71AV1酶基因 基因表達載體

（4）酵母細胞中FPP部分用于合成固醇

（5）酵母細胞繁殖快 代謝速率旺盛 酶母菌易培養(yǎng) 成本低 工業(yè)化生產(chǎn) 克服地域性種植的限制等

【解析】

試題分析：分析題圖：圖中實線方框中表示青蒿細胞中青蒿素的合成途徑，青蒿素的合成需要FPP合成酶、ADS酶和CYP71AV1酶．虛線方框表示酵母細胞合成FPP合成酶及固醇的過程，酵母細胞只能合成FPP合成酶，不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，因此其不能合成青蒿素。

（1）圖中①表示轉(zhuǎn)錄過程，該過程需要RNA聚合酶的催化。

（2）薄壁細胞構(gòu)成愈傷組織，愈傷組織是經(jīng)過脫分化過程產(chǎn)生的；薄壁細胞大量增殖的方式是有絲分裂。

（3）由圖可知，酵母細胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，即酵母細胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因．因此，要培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母細胞，需要向酵母細胞中導(dǎo)入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因．在基因工程的操作過程中，為了目的基因在受體細胞中能穩(wěn)定存在、復(fù)制、遺傳和表達，使其發(fā)揮作用，需要構(gòu)建基因表達載體。

（3）由圖可知，酵母細胞中部分FPP用于合成了固醇，因此將相關(guān)基因?qū)�入酵母菌后，即使這些基因能正常表達，酵母菌合成的青蒿素仍很少。

（4）利用酵母細胞生產(chǎn)青蒿酸與從植物體內(nèi)直接提取相比較，明顯的優(yōu)勢有：酵母細胞繁殖快、代謝速率旺盛、酶母菌易培養(yǎng)、成本低、工業(yè)化生產(chǎn)、克服地域性種植的限制等。