小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com专题05生物工程1.（2024届·上海市崇明区·统考二模）生物燃料乙醇是重要的清洁能源。传统的生物乙醇通过高粱、甘蔗等粮食进行生产，对粮食消耗巨大。高粱等植物的秸秆中含有丰富的半纤维素（主要水解产物是木糖），可以用作染料乙醇生产的原材料。酿酒酵母是用作乙醇发酵的重要菌种，但因其本身跨膜转运木糖困难以及缺乏专一性的木糖代谢酶，故不能直接利用木糖进行乙醇发酵。研究人员通过基因工程手段使酵母细胞超表达木糖转运体，并将木糖代谢相关的XR酶和XDH酶的基因导入野生型的酿酒酵母中，在酵母细胞内建立起了木糖代谢的通路，如图1中途径I所示。(1)木糖转运体能特异性地转运木糖而非葡萄糖，主要取决于木糖转运体蛋白质的___（单选）。A．氨基酸间的连接方式B．合成和加工的细胞器B．两侧木糖和葡萄糖浓度D．活性中心的空间结构(2)在合适的发酵条件下发现，重组酵母相对于原菌株对于木糖的利用效率并未得到显著的改善，结合图1和所学知识分析，以下原因分析合理的有___（多选）。A．重组酵母的木糖转运体的转运效率不高B．酒精发酵与木糖代谢竞争NADHB．导入的XR酶和XDH酶的基因无法在酵母细胞中表达D．酵母胞质内环境与XR、XDH等酶的最适反应环境不一致为了提高乙醇的产量，研究人员利用基因工程技术将XK基因与增强启动子相连，导入受体细胞中，观察工程菌的乙醇发酵情况，技术路线如图2所示，其中①～④代表PBR扩增引物，LEU2基因是亮氨酸合成基因，URA3基因是尿嘧啶合成基因。如表是工程菌a和工程菌b在同等适宜条件下分别进行葡萄糖木糖共底物发酵实验的部分产物检测结果。小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com木糖利用g/L乙醇产量g/L木糖醇产量g/L工程菌a12.49.40.7工程菌b5.66.94.8(3)为了使XK基因与载体质粒有效连接，可以通过PBR技术在XK基因的上下游引入限制性内切核酸酶的识别序列，再用对应酶切后通过DNA连接酶连接。设计的扩增引物位置是图2中的（编号选填）。(4)选出恰当的编号填在下表中，完成工程菌a和工程菌b的制备过程（编号选填）。制备工程菌a制备工程菌b导入质粒重组质粒a+重组质粒b重组质粒b受体细胞（1）（2）筛选用培养基（3）（4）①野生型酿酒酵母②亮氨酸缺陷型酿酒酵母③尿嘧啶缺陷型酿酒酵母④葡萄糖为碳源⑤木糖为唯一碳源⑥缺少亮氨酸⑦缺少尿嘧啶⑧添加青霉素(5)结合图1、2和表中数据，分析工程菌a提高了乙醇产量的原因。研究人员还在嗜热细菌中发现了XI酶。XI酶能催化木糖直接转化为可被酿酒酵母直接吸收利用的木酮糖。将XI酶的相关基因导入野生型的酿酒酵母，建立了图1中途径II所示的木糖代谢通路。(6)导入XI酶基因的酿酒酵母在实际的葡萄糖木糖共底物发酵实验中并没有表现出比野生型酿酒酵母更优良的木糖利用率和乙醇产率。请结合题干信息分析原因，并提出一项能够增加乙醇产率的改进策略。【答案】(1)D(2)ABD(3)BBlⅡ②③(4)②③③⑤⑥⑦⑤⑦(5)工程菌a与工程菌b相比，导入了与增强启动子相连的XK基因，使得细胞超表达XK酶，提高了木糖代谢的中间产物木酮糖转变为X5P的效率，有利于产物向乙醇发酵转化。由表中数据可知，工程菌a的木小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com糖利用率较工程菌b提高，木糖醇产量大大减少，说明木酮糖的快速代谢也解除了中间产物对前置反应的抑制作用，加快了木糖的利用和转化(6)至少能够从木糖转运效率和XI酶最适反应温度两个角度分析木糖利用率和乙醇产率低的原因。能够运用定点突变或定向进化的蛋白质工程策略对表达XI酶的工程菌进行改造【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PBR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法...