13.(15分)(2014·天津卷)嗜熱土壤芽孢桿菌產(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,開展了以下試驗:
、.利用大腸桿菌表達BglB酶
(1)PCR擴增bglB基因時,選用______________________基因組DNA作模板。
(2)下圖為質(zhì)粒限制酶酶切圖譜。bglB基因不含圖中限制酶識別序列。為使PCR擴增的bglB基因重組進該質(zhì)粒,擴增的bglB基因兩端需分別引入__________和__________不同限制酶的識別序列。
(3)大腸桿菌不能降解纖維素,但轉(zhuǎn)入上述構(gòu)建好的表達載體后則獲得了降解纖維素的能力,這是因為________________________________。
、.溫度對BglB酶活性的影響
(4)據(jù)圖1、2可知,80℃保溫30分鐘后,BglB酶會__________;為高效利用BglB酶降解纖維素,反應(yīng)溫度最好控制在________(單選)。
A.50℃ B.60℃
C.70℃ D.80℃
、.利用分子育種技術(shù)提高BglB酶的熱穩(wěn)定性
在PCR擴增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,可獲得能表達出熱穩(wěn)定性高的BglB酶的基因。
(5)與用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽孢桿菌相比,上述育種技術(shù)獲取熱穩(wěn)定性高的BglB酶基因的效率更高,其原因是在PCR過程中________(多選)。
A.僅針對bglB基因進行誘變
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
解析 (1)BglB由嗜熱土壤芽孢桿菌產(chǎn)生,故PCR擴增bglB基因時,應(yīng)選用嗜熱土壤芽孢桿菌基因組DNA作模板。(2)目的基因在與質(zhì)粒連接時,需連接在啟動子和終止子之間,且所用限制酶不能破壞啟動子、終止子和標(biāo)記基因,所以切割質(zhì)粒應(yīng)選用Nde I和BamH I兩種酶,則擴增的bglB基因兩端需分別引入Nde I和BamH I兩種酶的識別序列。(3)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌含有的bglB基因表達,合成了耐熱的纖維素酶,所以其獲得了降解纖維素的能力。(4)由圖2可知,80 ℃保溫30分鐘后,bglB酶的相對活性為0,所以此時該酶失活;由圖1可知:60 ℃~70 ℃時bglB酶的相對活性最高。70 ℃時,該酶活性易降低,所以為高效利用bglB酶降解纖維素應(yīng)最好將溫度控制在60 ℃。(5)在PCR擴增bglB基因時加入誘變劑僅對該基因進行誘變,可快速累積突變,但誘發(fā)基因突變時,突變?nèi)允遣欢ㄏ虻,且突變的結(jié)果可以改變酶中氨基酸的數(shù)目。若用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽孢桿菌,可誘發(fā)其內(nèi)的任一基因突變,不能快速積累bglB基因突變,故A、C正確,B、D錯誤。
答案 (1)嗜熱土壤芽桿菌
(2)Nde I BamH I
(3)轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的bglB酶
(4)失活 B
(5)A、C