13.(15分)(2014·天津卷)嗜热土壤芽孢杆菌产生的β葡萄糖苷酶(BglB)是一种耐热纤维素酶,为使其在工业生产中更好地应用,开展了以下试验:
Ⅰ.利用大肠杆菌表达BglB酶
(1)PCR扩增bglB基因时,选用______________________基因组DNA作模板。
(2)下图为质粒限制酶酶切图谱。bglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒,扩增的bglB基因两端需分别引入__________和__________不同限制酶的识别序列。
(3)大肠杆菌不能降解纤维素,但转入上述构建好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力,这是因为________________________________。
Ⅱ.温度对BglB酶活性的影响
(4)据图1、2可知,80℃保温30分钟后,BglB酶会__________;为高效利用BglB酶降解纤维素,反应温度最好控制在________(单选)。
A.50℃ B.60℃
C.70℃ D.80℃
Ⅲ.利用分子育种技术提高BglB酶的热稳定性
在PCR扩增bglB基因的过程中,加入诱变剂可提高bglB基因的突变率。经过筛选,可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因。
(5)与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽孢杆菌相比,上述育种技术获取热稳定性高的BglB酶基因的效率更高,其原因是在PCR过程中________(多选)。
A.仅针对bglB基因进行诱变
B.bglB基因产生了定向突变
C.bglB基因可快速累积突变
D.bglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变
解析 (1)BglB由嗜热土壤芽孢杆菌产生,故PCR扩增bglB基因时,应选用嗜热土壤芽孢杆菌基因组DNA作模板。(2)目的基因在与质粒连接时,需连接在启动子和终止子之间,且所用限制酶不能破坏启动子、终止子和标记基因,所以切割质粒应选用Nde I和BamH I两种酶,则扩增的bglB基因两端需分别引入Nde I和BamH I两种酶的识别序列。(3)转基因大肠杆菌含有的bglB基因表达,合成了耐热的纤维素酶,所以其获得了降解纤维素的能力。(4)由图2可知,80 ℃保温30分钟后,bglB酶的相对活性为0,所以此时该酶失活;由图1可知:60 ℃~70 ℃时bglB酶的相对活性最高。70 ℃时,该酶活性易降低,所以为高效利用bglB酶降解纤维素应最好将温度控制在60 ℃。(5)在PCR扩增bglB基因时加入诱变剂仅对该基因进行诱变,可快速累积突变,但诱发基因突变时,突变仍是不定向的,且突变的结果可以改变酶中氨基酸的数目。若用诱变剂直接处理嗜热土壤芽孢杆菌,可诱发其内的任一基因突变,不能快速积累bglB基因突变,故A、C正确,B、D错误。
答案 (1)嗜热土壤芽杆菌
(2)Nde I BamH I
(3)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的bglB酶
(4)失活 B
(5)A、C