大腸桿菌是發酵工程常用的微生物，特定的重組大腸桿菌生產乳酸效率比乳酸菌更高，雜菌污染是導致大腸桿菌大規模發酵失敗的重要原因。研究人員利用基因工程獲得了相關的工程菌用于大規模生產乳酸。回答下列問題。
（1）如圖甲所示，大腸桿菌能以培養基中的葡萄糖為 碳源碳源，通過細胞呼吸的第一階段將其分解為 丙酮酸丙酮酸（物質A），進而發酵產生乳酸，同時還有乙酸、琥珀酸等副產物。
（2）科學家利用重組片段和特定技術敲除原始菌株擬核上的F酶基因，獲得更高效的乳酸發酵工程菌，過程如圖乙。重組片段上的慶大霉素抗性基因（Gmr）除了能替換掉擬核上的F酶基因，還起到 作為標記基因，用于篩選出F基因敲除突變菌株作為標記基因，用于篩選出F基因敲除突變菌株的作用。綜合圖甲和圖乙信息，寫出對該工程菌的進一步改造思路（提出2點）：用相同方法獲得F酶、T酶雙基因敲除菌株；實際發酵使用的菌株要將引入的Gmr去除用相同方法獲得F酶、T酶雙基因敲除菌株；實際發酵使用的菌株要將引入的Gmr去除。
（3）研究人員利用基因工程技術，使甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因在大腸桿菌中同時表達，改造出一種加強型大腸桿菌，可以通過控制培養基中的氮源和磷源種類實現高效抑制雜菌污染的目的。
①研究人員設計引物，通過PCR分別特異性擴增出甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因，PCR過程中的引物需要 44種。
②構建甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因融合表達載體后，導入表達載體前需先將大腸桿菌處理為 感受態感受態細胞。對照組大腸桿菌需要導入 空質粒空質粒。
③甲酰胺酶能催化甲酰胺生成銨鹽，亞磷酸脫氫酶能催化亞磷酸鹽生成磷酸鹽，分別可作為大腸桿菌的氮源和磷源。迄今為止，在自然界中還沒有發現能同時表達甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因的微生物。利用加強型大腸桿菌發酵時，能有效減少雜菌污染的原因是 大腸桿菌能利用甲酰胺和亞磷酸鹽合成自身所需要的物質，正常生長；而雜菌體內無甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因，無法利用兩種物質，所以無法生長，從而不能污染大腸桿菌發酵過程大腸桿菌能利用甲酰胺和亞磷酸鹽合成自身所需要的物質，正常生長；而雜菌體內無甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因，無法利用兩種物質，所以無法生長，從而不能污染大腸桿菌發酵過程。
【答案】碳源；丙酮酸；作為標記基因，用于篩選出F基因敲除突變菌株；用相同方法獲得F酶、T酶雙基因敲除菌株；實際發酵使用的菌株要將引入的Gmr去除；4；感受態；空質粒；大腸桿菌能利用甲酰胺和亞磷酸鹽合成自身所需要的物質，正常生長；而雜菌體內無甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因，無法利用兩種物質，所以無法生長，從而不能污染大腸桿菌發酵過程
【解答】
【點評】
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發布：2024/6/27 10:35:59組卷：69引用：2難度：0.7
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1．學習以下材料，回答（1）～（4）題。
利用抑制性tRNA進行無義突變遺傳病的治療
無義突變是由于某個堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子突變為終止密碼子（UAA、UAG或UGA），從而使肽鏈合成提前終止，造成蛋白質的功能改變，引發相關疾病。約有10%～15%的人類基因相關遺傳疾病是由無義突變引發的。常規的基因治療是將正常基因的cDNA序列或是有治療價值的基因（如CRISPR-Cas9相關的基因編輯工具）通過一定的方式導入人體靶細胞內，達到替代或修復缺陷基因、治療疾病的目的。導入基因插入位置不當、過高或過低表達，都可能會導致副作用。盡管基因編輯可以實現生理水平的基因表達，但基因編輯工具引入外源蛋白可能引發強烈的免疫反應仍然是巨大的挑戰。
抑制性tRNA（sup-tRNA）由天然tRNA改造而來，它的反密碼子通過堿基配對原則可以識別無義突變的終止密碼子，使得mRNA在翻譯至無義突變位點時不啟動翻譯終止而是繼續向后進行翻譯，獲得有功能的全長蛋白。
I型黏多糖貯積癥的病因，是相關基因發生無義突變，產生終止密碼子UAG。研究者構建小鼠該突變基因mldua和Flag基因融合的載體（圖1），以及針對該無義突變設計的sup-tRNA表達載體（產生的sup-tRNA能夠識別UAG并攜帶酪氨酸Tyr,簡寫作sup-tRNATyr），將其導入細胞進行研究，發現與具有相似作用的化合物G418比較，sup--tRNA的作用更加顯著（圖2）；進一步利用重組腺相關病毒作為載體將sup-tRNA導入患病小鼠模型中，實驗顯示能夠降低黏多糖過度積存，實現對該病癥的有效治療，其療效可以持續半年以上。
從整體來看，G418在促進跨越無義突變位點繼續翻譯時引入的氨基酸較為隨機，而sup-tRNA引入的氨基酸較為單一，且不會影響內源tRNA穩態，所以sup-tRNA在個體治療中具有很高的安全性，因而在未來基因突變引起的疾病相關治療中具有非常大的應用前景。
（1）侵染時，作為載體的重組腺相關病毒與靶細胞膜上的發生識別，引發內吞，進入細胞后釋放單鏈DNA作為模板，利用宿主細胞的催化合成其互補DNA鏈，再經過過程產生sup-tRNA。
（2）除了引入的氨基酸較為單一，不影響內源tRNA穩態，我們還可推斷，用于治療的sup-tRNA在正常終止密碼子處（填“能”或“不能”）繼續往后翻譯，具有很高的安全性。
（3）研究者構建mldua突變基因和Flag基因融合的載體，目的是通過檢測來確定是否跨越無義突變位點繼續向后翻譯。實驗結果表明，相比于化合物G418，sup-tRNA在促進無義突變位點的翻譯方面更加有效，支持這一結論的依據是：。
（4）有文獻報道，已在近1000個不同的人類基因中發現了7500多個無義突變。常規的基因治療需要為每種疾病設計獨特的治療策略，這將是一項耗費驚人的項目。據此說明sup-tRNA的應用價值。發布：2025/1/3 8:0:1組卷：28引用：1難度：0.6 -
2．人類基因組計劃測定了人體的24條染色體，這24條染色體是（ ）
發布：2024/12/31 0:30:1組卷：115引用：7難度：0.7 -
3．幾丁質是許多真菌細胞壁的重要成分，自然界有些植物能產生幾丁質酶催化幾丁質水解從而抵抗真菌感染。通過基因工程將幾丁質酶基因轉入沒有抗性的植物體內，可增強其抗真菌的能力。如圖表示為獲取幾丁質酶基因而建立cDNA文庫的過程。
（1）圖示以mRNA為材料通過法獲得cDNA，該方法依據的原理是，通過這種方法獲得的基因中因缺乏和結構，導致將其直接導入受體細胞中不能復制和表達。
（2）與選用老葉相比，選用嫩葉更容易提取到mRNA，原因是，且提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是。
（3）將從cDNA文庫中獲得的幾丁質酶基因和質粒載體用酶和DNA連接處理后連接起來，構建基因表達載體，DNA連接酶催化形成的化學鍵是。發布：2025/1/5 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.7
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