综合题16.0分
理综

纤维素分子不能进入酵母细胞,为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精,构建了含3种不同基因片段的重组质粒,下面是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。

据图回答:

11.本研究构建重组质粒时可选用四种限制酶,其识别序列如下图,为防止酶切片段的自身连接,可选用的限制酶组合是______或__________。

12.设置菌株Ⅰ为对照,是为了验证__________不携带纤维素酶基因。

13.纤维素酶基因的表达包括__________和__________过程。与菌株Ⅱ相比,在菌株Ⅲ、Ⅳ中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有______________________________。

14.在以纤维素为唯一碳源的培养基上分别培养菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,菌株___________不能存活,原因是_________________________________。

15.酵母菌生产酒精的细胞部位是___________,产生酒精时细胞的呼吸方式是___________。在利用纤维素生产酒精时,菌株Ⅳ更具有优势,因为导入的重组质粒含有____________,使分泌的纤维素酶固定于细胞壁,减少因培养液更新而造成的酶的流失,提高酶的利用率。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

B

解析

为防止酶切片段自身环节,需要用不同的限制酶进行切割,且不同酶切割前后产生的粘性末端不同。限制酶①和限制酶②切割后产生的黏性末端相同,限制酶③和限制酶④切割后产生的黏性末端相同,由此可知符合题目要求的限制酶组合是①③ 、①④、②③、②④、由此可知该题的正确答案是B或C(C或B)。

考查方向

本题考查基因工程中限制酶的相关知识,实验设计的分析、基因表达、微生物的筛选、细胞呼吸等知识。

解题思路

看清题目,找出哪几个是限制酶组合,在结合题目要求选出正确答案。

易错点

不会找出相同的黏性末端,将限制酶进行配对。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

质粒DNA和酵母菌基因组

解析

选用菌株Ⅰ作为对照,将质粒DNA导入酵母菌,验证质粒DNA和酵母菌的基因组均不携带纤维素酶基因,不能产生纤维素酶。

考查方向

考查学生对实验中无关变量的掌握理解和掌握质粒DNA和酵母菌基因组的作用,难度较小。

解题思路

找出菌株Ⅰ和其他几个菌株之间的不同点,和质粒DNA和酵母菌基因组的作用。

易错点

容易忽视质粒酵母菌基因组。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

转录;  翻译;  内质网、高尔基体

解析

基因的表达包括转录和翻译两个过程。从图中可知,菌株Ⅱ能够合成纤维素酶,单并不能分泌到细胞外,而菌株Ⅲ和菌株Ⅳ不仅可以产生纤维素酶还可以将纤维素酶分泌到细胞外,纤维素酶的本质是蛋白质,由核糖体合成,再由内质网和高尔基体进一步加工和分泌,因此相比菌株Ⅱ,菌株Ⅲ和菌株Ⅳ参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网和高尔基体。

考查方向

考查了学生是否了解纤维素酶的本质以及蛋白质合成加工的步骤,难度较小。

解题思路

对课本知识的掌握熟练,由题可知菌株Ⅲ和菌株Ⅳ不仅能合成纤维素酶还能将其分泌到细胞外,再由内质网和高尔基体的加工。

易错点

不知道菌株Ⅱ与菌株Ⅲ和菌株Ⅳ的区别是后者可以将纤维素酶运输到细胞外。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

Ⅱ; 缺少信号肽编码序列,合成的纤维素酶不能分泌到胞外,细胞无可利用的碳源

解析

培养基中唯一的碳源是纤维素,因为纤维素不能进入到酵母菌细胞中,而由图可知,菌株Ⅱ中缺少信号肽编码序列,其合成的纤维素酶不能分泌到细胞外促进纤维素分解为葡萄糖。酵母菌无法得到生长所需的碳源,因此无法生长。而菌株Ⅲ和菌株Ⅳ可以分泌纤维素酶,利用纤维素分解产生的葡萄糖生长繁殖。

考查方向

考查学生对题目信息的获取能力和分析能力,难度适中。

解题思路

由题目可知菌株Ⅱ没有信号肽编码序列故纤维素酶无法让细胞利用。

易错点

学生无法分析出信号肽编码序列的作用。

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

细胞质基质;  无氧呼吸; A基因片段

解析

酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,无氧呼吸第二阶段,丙酮酸在各种酶的作用下分解成酒精和二氧化碳,该过程发生在细胞质基质中;比较菌株Ⅲ和菌株Ⅳ的重组质粒,菌株Ⅳ的重组质粒中多了A基因片段,且菌株Ⅳ的纤维素酶均固定在细胞壁上,相比菌株Ⅲ,培养液更换时可减少酶的流失,提高利用率。

考查方向

考查学生对无氧呼吸知识点和重组质粒的掌握情况。

解题思路

结合所学无氧呼吸知识得出答案,和对重铸质粒的构造及各基因片段作用的理解。

易错点

无氧呼吸的各个步骤容易混淆,酵母菌无氧呼吸类型的判断。