Question

【題目】纖維素分子不能進入酵母細胞，為了使酵母菌能夠利用環境中的纖維素為原料生產酒精，構建了含3種不同基因片段的重組質粒，下面是酵母菌轉化及纖維素酶在工程區內合成與運輸的示意圖。

據圖回答：

（1）本研究構建重組質粒時可選用四種限制酶，其識別序列如下圖，為防止酶切片段的自身環接，可選用的限制酶組合是__________或__________。

（2）設置菌株Ⅰ為對照，是為了驗證___________不攜帶纖維素酶基因。

（3）纖維素酶基因的表達包括___________和___________過程，與菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中參與纖維素酶合成和分泌的細胞器還有______________________。

（4）在以纖維素為唯一C源的培養基上分別培養菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株__________________不能存活，原因是_________________________________。

（5）酵母菌生產酒精的細胞部位是___________，產生酒精時細胞的呼吸方式是___________，在利用纖維素生產酒精時，菌株Ⅳ更具有優勢，因為導入的重組質粒含有___________。使分泌的纖維素酶固定于細胞壁，減少因培養液更新而造成的酶的流失，提高酶的利用率。

Answer 1

【答案】 酶①③ 酶②④ 質粒DNA和酵母菌基因組 轉錄 翻譯 內質網、高爾基體 Ⅱ 缺少信號肽編碼序列，合成的纖維素酶不能分泌到胞外，細胞無可利用的碳源 細胞質基質 無氧呼吸 A基因片段

【解析】試題分析：本題主要考查細胞的生物膜系統、基因工程，考查對分泌蛋白合成、分泌途徑的理解。解答此題，可根據菌株Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轉入基因的差異及纖維素酶的合成、分泌情況分析結果不同的原因。

（1）為防止酶切片段的自身環接，可選用的限制酶作用后應具有不同的粘性末端，圖中①和②作用后粘性末端相同，③和④作用后粘性末端相同，因此應選擇的組合是酶①③或酶②④。

（2）設置菌株Ⅰ為對照，是為了驗證質粒DNA和酵母菌基因組不攜帶纖維素酶基因。

（3）纖維素酶基因的表達包括轉錄和翻譯過程，菌株Ⅱ中纖維素酶可以合成，但無法分泌出去，在菌株Ⅲ、Ⅳ中內質網、高爾基體參與纖維素酶合成和分泌。

（4）據圖可知，菌株Ⅱ缺少信號肽編碼序列，合成的纖維素酶不能分泌到胞外，細胞無可利用的碳源，因此在以纖維素為唯一C源的培養基上不能存活。

（5）酵母菌通過無氧呼吸生產酒精，產生部位是細胞質基質；菌株Ⅳ導入的重組質粒含有A基因片段，使分泌的纖維素酶固定于細胞壁，可以減少因培養液更新而造成的酶的流失，提高酶的利用率，因而在利用纖維素生產酒精時更具有優勢。