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非选择题-解答题 适中0.65 引用1 组卷404
D-乳酸是生产生物可降解塑料——聚乳酸的重要原料,因天然乳酸菌菌株的生产能力无法满足工业化生产需求,科研人员利用基因工程技术对酵母菌进行了改造。
(1)酵母菌是一类单细胞_______核微生物,其细胞呼吸的方式包括_______。它常被改造为基因工程菌,是因其具有_______等优点。
(2)D-乳酸是经D-乳酸脱氢酶(DH酶)的催化,由丙酮酸转化而来的。酵母菌本身不具有此酶,故需从其他菌种中筛选合适的DH基因作为目的基因,从而构建转基因酵母。
①此项转基因技术的操作流程为:_____。(请将下列字母进行排序)
A.通过序列比对等方法在基因数据库中筛选得到多个DH基因
B.通过PCR等方法获取各DH基因
C.将各表达载体分别导入酵母菌细胞
D.构建各DH基因的表达载体
E.通过实验测定各受体细胞的D-乳酸产量
F.通过PCR等技术检测各DH基因是否导入
_
(3)图1显示随时间延长,D-乳酸相对产量逐渐下降,结合图②推测其原因是D-乳酸被细胞中的_______催化,进而被消耗。据此分析,从分子水平上改造酵母菌的思路为:_____,并在_______条件下培养,以获得更多的D-乳酸。

(4)科研人员将获得的目标菌株进行发酵实验。
①估测酵母菌种群数量的变化可将培养液滴加在_______ (工具名)上,在显微镜下进行计数。除该估测方式外,也可利用仪器测定OD值,图3显示种群呈______形增长。

②据图3分析,在24小时进行补料操作的意义是______
(5)经上述改造,目标菌株已具有较高的D-乳酸生产能力。为进一步提高工业化生产的产量,还可以进行的改进是______
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知识点:探究酵母菌细胞呼吸的方式种群数量增长曲线基因工程的操作程序综合发酵工程的基本环节 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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法尼烯是某些植物合成的脂溶性物质,可抵御虫害,在医药、化妆品及能源方面具有重要用途。植物合成的法尼烯量很少,难以提取,科研人员尝试利用基因工程技术改造酵母菌以实现大量生产法尼烯。
(1)与大肠杆菌相比,酵母细胞最显著的结构特点是_______________。酵母菌具有大肠杆菌的______________等优点,因而也常被改造为基因工程菌。
(2)科研人员将编码法尼烯合成酶(F酶)的基因导入酵母菌中,改造后的酵母菌Q可利用葡萄糖作为原料生产法尼烯,合成途径如图1所示。据图分析,F酶与酵母菌自身的E酶催化合成相应产物时需利用物质P,形成______________关系,制约了法尼烯的产量。
   
(3)为解决上述问题,科研人员向酵母菌Q中导入生长素(IAA)合成酶基因、IAA受体基因等多个基因,获得酵母菌I。在酵母菌I中,自身持续合成的IAA作为_____________,与其受体结合,可引发受体与外源的蛋白B结合,进而将与蛋白B所融合的E酶降解,使物质P更多用于合成法尼烯。据此可知,对酵母菌1的基因改造还包括导入______________基因以替换原有的________________基因。
(4)发酵实验检测发现酵母菌1合成法尼烯的增量并不显著,推测由于酵母菌I增殖发育受到了抑制。因此科研人员将酵母菌I经系列改造得到酵母菌K,如图2所示。
①在酵母菌1中分别导入可合成IP(一种细胞分裂素)的A酶基因及IP受体基因。据图2分析,酵母菌K可合成IP并分泌至胞外,当酵母菌K密度增大使培养液中IP积累至临界浓度时,IP进入细胞,与______________上的受体结合,_____________,开启目标基因的表达。
       
②为实现在酵母菌K中通过IP动态调控E酶的降解,在改造酵母菌K的过程中,应将酵母菌I中_____________的启动子替换为图2中的启动子。同时图2中目标基因之一选用____________以实现IP调节过程的正反馈。(以上两空均选填下列选项前的字母)
a.IAA合成酶基因b.E酶基因c.F酶基因d.A酶基因e.IP受体-E酶融合基因f.IAA受体-F酶融合基因
(5)科研人员用不同酵母菌进行发酵实验,检测法尼烯产量及发酵过程中酵母菌的数量,结果如图3所示。
   
根据图3实验结果,结合上述研究,阐释酵母菌K法尼烯产量最优的原因是___________
17α-羟基孕酮是合成孕激素等甾体类激素的重要中间体,由CPY17酶催化孕酮而产生。科研人员利用转基因技术建构了CYP17酶稳定高表达的酵母菌株,对甾体类药物的生产具有重要意义。
(1)GSII5酵母菌常作为基因工程的受体菌。因其具有______(细胞器),可对分泌蛋白进行加工和分泌。GSII5含有AOX1基因,其转录受甲醇的诱导,表达后可高效分解甲醇,促进其增殖。由于HIS4基因(组氨酸合成基因)突变为his4,GSII5为组氨酸缺陷型,因此将基因表达载体导入GSII5时,可将HIS4作为______基因。
(2)扩增CYP17基因时,在上下游引物中分别加入______限制酶的识别序列,以便与图1质粒构建正确连接的基因表达载体。将其导入大肠杆菌进行自我复制。
   
(3)从大肠杆菌中提取基因表达载体导入GSII5中。由于存在同源序列,表达载体与酵母染色体会发生双交换(图2)或单交换(图3),将目的基因整合到酵母的染色体上。
   
①两种方式均可以在______(含有/缺乏)组氨酸的培养基中筛选出成功转化的GSII5。
②图2所示方式转化的GSII5在含有甲醇的培养液中增殖缓慢,其原因是________________________
③为提高图3所示单交换的成功率,科研人员选择用______酶处理基因表达载体并成功导入GSII5,检测到CYP17基因以图3所示方式整合到了染色体上。
(4)进一步对CYP17酶的催化中心结构进行分析,推测将第105位的丙氨酸替换为亮氨酸可提高其催化效率。为验证推测,利用点突变技术获得了改造后的表达载体。并在定期添加甲醇的含有______的培养液中培养,一段时间后检测发酵液中17α-羟基孕酮的含量,发现改造后的酶cyp17具有更高的催化活性。请简述对CYP17酶改造的基本步骤______
兰素是从香荚兰豆中提取的天然香料, 因产量低而价格昂贵。近年来的生产实践中常用拟无枝酸菌生产香兰素, 但香兰素在香兰素脱氢酶的作用下会进一步降 解。科研人员拟通过CRISPR-Cas9系统(由一条单链向导RNA和核酸内切酶Cas9组成),敲除拟无枝酸菌的香兰素脱氢酶基因(VDH),以提高香兰素的产量。图1是选择VDH基因中特定位点进行切割的示意图,图2是设计CRISPR-Cas9系统向导RNA中的识别序列,并构建可用于敲除VDH 基因的质粒的主要过程。请回答下列问题:

(1)核酸内切酶Cas9可催化_______________键的水解。利用CRISPR-Cas9系统敲除VDH基因的内部大片段属于_____________________(变异类型)。
(2)图2中,过程A使用的4种引物序列如下:
引物 1   5'-GAGTCGAAGCTTTTTTTGAGAGCTCGTCCCACGACG-3'
引物 2   5' -GGTCGTTGATGTCCACTTCTCGTCGTCGAG-3'
引物 3   5' -AGAAGTGGACATCAACGACCAGACGGTCAAC-3'
引物 4   5' -CGACGGCCAGTGCCAAGCTTTGCGAGCACCTGGAGAAGG-3'
①利用PCR1和PCR2分别扩增VDH基因的部分片段,获得VDH基因上游和下游同源臂(VDH-F和VDH-R),这两个PCR不能放在同一系统中同时进行,这是因为________________
②PCR3反应系统中加入的引物有_______________,此外还应加入模板DNA(VDH-F和VDH-R) 、Mg2+、缓冲液、______________等,适宜条件下扩增得到VDH-F和VDH-R的融合片段。
(3)图2中,完成过程B需要加入的酶有______________。将质粒2导入拟无枝酸菌前,用__________处理使菌株处于感受态,导入后将菌液利用______________法接种到添加___________________的选择培养基中,培养获得多株转化菌株。
(4)通过筛选获得的转化菌株需要从个体水平进行生产性能测试。请写出基本思路_______

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