【題目】人們對(duì)富含纖維素的木材廢料、廢紙、農(nóng)作物殘?jiān)冗M(jìn)行簡(jiǎn)單堆積或焚 燒,不僅浪費(fèi)資源而且污染環(huán)境。研究人員將放線(xiàn)菌的纖維素酶基因?qū)氪竽c桿 菌體內(nèi),構(gòu)建高表達(dá)纖維素酶的工程菌,提高纖維素降解效率,降低成本且環(huán)保。 請(qǐng)回答問(wèn)題:

1)在富含 ____的土壤中采集土樣,放入培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間后,利用 ____ 法將菌液接種篩選培養(yǎng)基上。培養(yǎng)一段時(shí)間后,挑取不同形態(tài)、顏色的 ____ 進(jìn)行分離及純化,獲得純培養(yǎng)物。再接種到篩選鑒定培養(yǎng)基上,培養(yǎng)觀(guān)察、 測(cè)量并記錄 ____,結(jié)果如下表:

菌株名稱(chēng)

菌落直徑(cm

降解圈直徑(cm

D1

1.75

2.6

D3

1.90

2.7

D4

1.50

2.2

H1

1.16

2.3

H2

1.15

1.8

Lb1

0.45

1.4

由表可知菌株____為目標(biāo)菌株,降解纖維素能力最強(qiáng)。

2)為獲取纖維素酶高表達(dá)的工程菌,進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作。

①?gòu)哪繕?biāo)菌株中獲取____,研究發(fā)現(xiàn)目標(biāo)菌株內(nèi)與產(chǎn)纖維素酶有關(guān)的基因共有 3 種,其中有兩種基因已研究并被命名,選取未被命名的且標(biāo)識(shí)為 5676的基因(長(zhǎng)度為 1044 bp)進(jìn)行克隆并使其在大腸桿菌中得到表達(dá)。

②選取質(zhì)粒 p 構(gòu)建纖維素酶重組表達(dá)載體( p-5676),____ 到大腸桿菌 DH5α,在抗性培養(yǎng)基過(guò)夜培養(yǎng),抽提質(zhì)粒經(jīng)過(guò) Nde I Kpn I 雙酶切驗(yàn)證 結(jié)果如圖 1 所示,其中 2____經(jīng)酶切電泳的結(jié)果。通過(guò)對(duì)重組質(zhì)粒測(cè)序,驗(yàn)證連接到質(zhì)粒的基因與目的基因一致,說(shuō)明____。

③將 p-5676 轉(zhuǎn)入BL21菌株,獲得表達(dá)菌株BL215676),還應(yīng)將____得到對(duì)照菌株 BL21p),經(jīng)液體培養(yǎng)抽提質(zhì)粒酶切驗(yàn)證,結(jié)果如圖 2 所示, 說(shuō)明纖維素酶表達(dá)菌種構(gòu)建成功。

④分別測(cè)定表達(dá)菌株BL215676)培養(yǎng)液和對(duì)照菌株 BL21p)培養(yǎng)液的____,如果前者顯著大于后者,表明高效表達(dá)纖維素酶的工程菌培育 成功,可用于生產(chǎn)實(shí)踐。

3 綜上研究,表達(dá)菌株 BL215676)培養(yǎng)液 ____(屬于/不屬于)發(fā)酵液。高效降解纖維素的工程菌成功構(gòu)建,為其在工業(yè)中的應(yīng)用打下良好基礎(chǔ),未 來(lái)后續(xù)研究重點(diǎn)你認(rèn)為可放在哪些方面? ____。

【答案】枯枝落葉(或纖維素) 稀釋涂布 菌落 菌落和透明圈直徑 Lb1 目的基因 導(dǎo)入 重組表達(dá)載體(p-5676 重組表達(dá)載體(p-5676)的構(gòu)建是成功的 質(zhì)粒p 葡萄糖含量 屬于 可重點(diǎn)放在發(fā)酵工藝的優(yōu)化,使得纖維素酶在菌株中得到更高量的表達(dá)

【解析】

纖維素分解菌可以產(chǎn)生纖維素酶,能將纖維素分解為葡萄糖。篩選并鑒定纖維素分解菌會(huì)用到剛果紅染色法,剛果紅能和纖維素形成紅色復(fù)合物,當(dāng)纖維素分解菌產(chǎn)生纖維素酶,周?chē)睦w維素被分解,則不能形成紅色復(fù)合物,此時(shí)就會(huì)形成以菌落為中心的透明圈。基因工程的流程包括目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定。

1)生物與環(huán)境相適應(yīng),為了找到纖維素分解菌,應(yīng)該在纖維素含量豐富的地方尋找。微生物接種的方法有平板劃線(xiàn)法和稀釋涂布平板法,稀釋涂布平板法接種的范圍更廣,充分利用的選擇培養(yǎng)基,最終產(chǎn)生的菌落分散得更均勻,能得到更多的單菌落,能在選擇培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落能分解纖維素。為了從分離得到的眾多菌落中篩選出分解纖維素能力最強(qiáng)的,應(yīng)該測(cè)量菌落和透明圈直徑,如果兩者的差距大,即透明圈直徑/菌落直徑的比值越大的話(huà),說(shuō)明分解能力越強(qiáng),Lb1組比值最大,說(shuō)明Lb1組降解纖維素能力最強(qiáng)。

2要想實(shí)現(xiàn)通過(guò)基因工程獲得纖維素高表達(dá)的工程菌,首先要獲取與纖維素酶高表達(dá)相關(guān)的目的基因。之后與運(yùn)載體(如質(zhì)粒)構(gòu)建基因表達(dá)載體,構(gòu)建好之后將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞大腸桿菌DH5α。用Nde I Kpn I 雙酶切質(zhì)粒,2中出現(xiàn)長(zhǎng)度為1000bp左右的片段,極有可能為目的基因5676基因(長(zhǎng)度為1044bp),所以2應(yīng)該是重組表達(dá)載體經(jīng)酶切電泳的結(jié)果,所以能得到5676的目的基因,通過(guò)對(duì)重組質(zhì)粒測(cè)序,能測(cè)到目的基因序列,說(shuō)明基因表達(dá)載體的構(gòu)建是成功的。如果導(dǎo)入受體細(xì)胞的不是重組質(zhì)粒,而是質(zhì)粒p,則經(jīng)過(guò)酶切不能得到5676基因,即長(zhǎng)度為1044bp左右的片段。纖維素被分解產(chǎn)生葡萄糖,如果高效表達(dá)纖維素酶的工程菌培育成功,則培養(yǎng)液中葡萄糖的含量應(yīng)該比較多。

3)表達(dá)菌株 BL215676)可用于大量生產(chǎn)葡萄糖,其培養(yǎng)液就是發(fā)酵液,后續(xù)應(yīng)用到生產(chǎn)中注意保有纖維素酶的高表達(dá)的特性,保證產(chǎn)物的高產(chǎn)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】1909年,摩爾根在進(jìn)行果蠅雜交實(shí)驗(yàn)時(shí)用紅眼雌果蠅(XWXW)和白眼雄果蠅(XWY)雜交(如下圖),發(fā)現(xiàn)和證明了控制眼色的基因位于X染色體上。下列相關(guān)敘述正確的是(

A.摩爾根發(fā)現(xiàn)果蠅白眼性狀的遺傳與性別相關(guān)聯(lián)

B.F2的紅眼雌果蠅中不可能有純合個(gè)體

C.F1紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交后代中白眼果蠅全為雄性

D.白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交后代中雌性個(gè)體有50%為紅眼

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】人體下丘腦是體溫調(diào)節(jié)中樞,圖示中A表示在不同體溫時(shí)下丘腦冷敏神經(jīng)元產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)的頻率,B表示熱敏神經(jīng)元相應(yīng)變化,回答下列問(wèn)題:

1)體溫調(diào)節(jié)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是在__________調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的作用下,人體保持產(chǎn)熱和__________相對(duì)平衡的過(guò)程。

2)圖示中A、B實(shí)線(xiàn)的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度可理解為正常情況下的體溫值(體溫調(diào)定點(diǎn)),如果體溫低于該值,通過(guò)調(diào)節(jié)使皮膚毛細(xì)血管__________、汗腺分泌減少,以減緩散熱速度,同時(shí)__________等激素(填出一種即可)分泌量增加。

3)病原體侵入人體后引發(fā)的免疫反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一些致熱原。由圖可知,致熱原導(dǎo)致下丘腦__________產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)的頻率減弱、__________產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)的頻率增強(qiáng),使下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞的__________升高,最終導(dǎo)致人體出現(xiàn)“發(fā)熱”現(xiàn)象。

4)據(jù)圖分析,人體“發(fā)熱”前常常主觀(guān)上感覺(jué)寒冷的原因是__________

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】某研究人員利用去掉尖端的燕麥幼苗,所做的實(shí)驗(yàn)及結(jié)果如下圖。該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明(  )

A.瓊脂能促進(jìn)植物生長(zhǎng)

B.單側(cè)光是引起植物生長(zhǎng)的原因

C.生長(zhǎng)素能促進(jìn)植物生長(zhǎng)

D.幼苗尖端下部是感光部位

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】施肥不合理等原因使得土壤鹽漬化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,導(dǎo)致西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)逐年下降。研究發(fā)現(xiàn)嫁接可以提高西瓜的耐鹽性?蒲腥藛T以西瓜為接穗,瓠瓜為砧木,嫁接后培養(yǎng)獲得嫁接苗,探究了嫁接西瓜的耐鹽機(jī)制。請(qǐng)回答問(wèn)題。

1)嫁接苗西瓜接穗枝條上的嫩芽可以產(chǎn)生____________,運(yùn)輸至與瓠瓜貼合處促進(jìn)傷口愈合。

2Na+在植物細(xì)胞中積累會(huì)導(dǎo)致生物膜系統(tǒng)受損。研究人員利用高鹽和普通培養(yǎng)液,分別培養(yǎng)了西瓜的自根苗和嫁接苗,并檢測(cè)了各組植株不同部位的Na+含量,結(jié)果如下圖。

①西瓜的自根苗是以西瓜為接穗與同種西瓜嫁接而成的植株,實(shí)驗(yàn)中a組的作用是為了排除________對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

②圖中結(jié)果顯示高鹽處理后,自根苗體內(nèi)的Na+主要分布在接穗莖中,而嫁接苗體內(nèi)的Na+主要分布在根部,可推測(cè)嫁接苗____________

③研究發(fā)現(xiàn),高鹽處理下嫁接苗的產(chǎn)量高于自根苗。比較圖中________組結(jié)果,推測(cè)原因可能是嫁接苗葉肉細(xì)胞中生物膜系統(tǒng)受損較輕,對(duì)光合作用的________階段抑制作用減弱,使得產(chǎn)量有所提升。

3)同時(shí),研究人員對(duì)各組植株根和葉中的激素進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果如下表。

組別

a

b

c

d

器官

ABA含量(ngg-1

180

35

115

40

90

45

50

60

生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比值

68

55

90

49

62

50

12

4

ABA大量積累會(huì)促進(jìn)氣孔關(guān)閉。表中結(jié)果顯示,高鹽處理的嫁接苗葉片中ABA含量較高。由此說(shuō)明,嫁接苗可能____________,提高西瓜的耐鹽性。

②上表顯示,高鹽處理后嫁接苗根中____________,說(shuō)明高鹽環(huán)境下,嫁接苗通過(guò)促進(jìn)根的形成和生長(zhǎng),促進(jìn)水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,從而增強(qiáng)西瓜嫁接苗對(duì)高鹽環(huán)境的____________性。

4)在鹽漬化的土壤上種植普通西瓜時(shí),是否可以通過(guò)適當(dāng)施加ABA或生長(zhǎng)素類(lèi)似物來(lái)提高產(chǎn)量?請(qǐng)結(jié)合上述研究結(jié)果說(shuō)明你的理由____________。

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖為有限環(huán)境中某一種群增長(zhǎng)的曲線(xiàn),下列有關(guān)敘述正確的是

A.K值是環(huán)境條件下允許達(dá)到的種群數(shù)量最大值

B.在K值時(shí),種群的增長(zhǎng)速率最大

C.如果考慮遷入、遷出等其他因素,在K值時(shí)出生率等于死亡率

D.假設(shè)這是魚(yú)的種群,當(dāng)種群達(dá)到K值時(shí)開(kāi)始捕撈,可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】miRNA是非編碼RNA,與許多疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。下圖為miRNA形成及發(fā)揮作用,抑制M蛋白(M基因控制合成)的示意圖。下列相關(guān)敘述合理的是(

A.圖示miRNA基因與M基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程,RNA聚合酶會(huì)催化形成磷酸二酯鍵

B.由于基因的選擇性表達(dá),部分細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)miRNA控制合成的相關(guān)蛋白

C.M蛋白不能合成的原因是miRNA蛋白質(zhì)復(fù)合物影響了相關(guān)酶的活性

D.圖示過(guò)程說(shuō)明遺傳信息是決定生物性狀的唯一因素

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】果蠅體細(xì)胞中常染色體上的三對(duì)等位基因分布如圖所示,下列有關(guān)分析正確的是(

A.該果蠅產(chǎn)生的配子種類(lèi)最多只有四種

B.該果蠅細(xì)胞中基因Aa的突變率相等

C.若該細(xì)胞內(nèi)有基因A的產(chǎn)物,一定也有基因B的產(chǎn)物

D.若基因型為aa的個(gè)體成活率低,則b的基因頻率會(huì)減小

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】圖表示某棄耕農(nóng)田中,某種草本植物種群密度變化曲種群密度線(xiàn),其中A點(diǎn)農(nóng)田棄耕,C點(diǎn)出現(xiàn)灌木。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

A.該草本植物種群密度的調(diào)查可采用樣方法,取樣時(shí)應(yīng)避開(kāi)土地荒蕪的區(qū)域

B.D點(diǎn)之后可能會(huì)出現(xiàn)喬木,演替過(guò)程中體現(xiàn)了群落垂直結(jié)構(gòu)的變化

C.BC段該植物種群密度不再增加的主要原因可能是種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇

D.該草本植物的種群密度變化在一定程度上影響廢棄農(nóng)田中小動(dòng)物的分布

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同步練習(xí)冊(cè)答案