大肠杆菌是发酵工程常用的微生物，特定的重组大肠杆菌生产乳酸效率比乳酸菌更高，杂菌污染是导致大肠杆菌大规模发酵失败的重要原因。研究人员利用基因工程获得了相关的工程菌用于大规模生产乳酸。回答下列问题。
（1）如图甲所示，大肠杆菌能以培养基中的葡萄糖为 碳源碳源，通过细胞呼吸的第一阶段将其分解为 丙酮酸丙酮酸（物质A），进而发酵产生乳酸，同时还有乙酸、琥珀酸等副产物。
（2）科学家利用重组片段和特定技术敲除原始菌株拟核上的F酶基因，获得更高效的乳酸发酵工程菌，过程如图乙。重组片段上的庆大霉素抗性基因（Gmr）除了能替换掉拟核上的F酶基因，还起到 作为标记基因，用于筛选出F基因敲除突变菌株作为标记基因，用于筛选出F基因敲除突变菌株的作用。综合图甲和图乙信息，写出对该工程菌的进一步改造思路（提出2点）：用相同方法获得F酶、T酶双基因敲除菌株；实际发酵使用的菌株要将引入的Gmr去除用相同方法获得F酶、T酶双基因敲除菌株；实际发酵使用的菌株要将引入的Gmr去除。
（3）研究人员利用基因工程技术，使甲酰胺酶基因和亚磷酸脱氢酶基因在大肠杆菌中同时表达，改造出一种加强型大肠杆菌，可以通过控制培养基中的氮源和磷源种类实现高效抑制杂菌污染的目的。
①研究人员设计引物，通过PCR分别特异性扩增出甲酰胺酶基因和亚磷酸脱氢酶基因，PCR过程中的引物需要 44种。
②构建甲酰胺酶基因和亚磷酸脱氢酶基因融合表达载体后，导入表达载体前需先将大肠杆菌处理为 感受态感受态细胞。对照组大肠杆菌需要导入 空质粒空质粒。
③甲酰胺酶能催化甲酰胺生成铵盐，亚磷酸脱氢酶能催化亚磷酸盐生成磷酸盐，分别可作为大肠杆菌的氮源和磷源。迄今为止，在自然界中还没有发现能同时表达甲酰胺酶基因和亚磷酸脱氢酶基因的微生物。利用加强型大肠杆菌发酵时，能有效减少杂菌污染的原因是 大肠杆菌能利用甲酰胺和亚磷酸盐合成自身所需要的物质，正常生长；而杂菌体内无甲酰胺酶基因和亚磷酸脱氢酶基因，无法利用两种物质，所以无法生长，从而不能污染大肠杆菌发酵过程大肠杆菌能利用甲酰胺和亚磷酸盐合成自身所需要的物质，正常生长；而杂菌体内无甲酰胺酶基因和亚磷酸脱氢酶基因，无法利用两种物质，所以无法生长，从而不能污染大肠杆菌发酵过程。
【答案】碳源；丙酮酸；作为标记基因，用于筛选出F基因敲除突变菌株；用相同方法获得F酶、T酶双基因敲除菌株；实际发酵使用的菌株要将引入的Gmr去除；4；感受态；空质粒；大肠杆菌能利用甲酰胺和亚磷酸盐合成自身所需要的物质，正常生长；而杂菌体内无甲酰胺酶基因和亚磷酸脱氢酶基因，无法利用两种物质，所以无法生长，从而不能污染大肠杆菌发酵过程
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：69引用：2难度：0.7
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1．学习以下材料，回答（1）～（4）题。
利用抑制性tRNA进行无义突变遗传病的治疗
无义突变是由于某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子突变为终止密码子（UAA、UAG或UGA），从而使肽链合成提前终止，造成蛋白质的功能改变，引发相关疾病。约有10%～15%的人类基因相关遗传疾病是由无义突变引发的。常规的基因治疗是将正常基因的cDNA序列或是有治疗价值的基因（如CRISPR-Cas9相关的基因编辑工具）通过一定的方式导入人体靶细胞内，达到替代或修复缺陷基因、治疗疾病的目的。导入基因插入位置不当、过高或过低表达，都可能会导致副作用。尽管基因编辑可以实现生理水平的基因表达，但基因编辑工具引入外源蛋白可能引发强烈的免疫反应仍然是巨大的挑战。
抑制性tRNA（sup-tRNA）由天然tRNA改造而来，它的反密码子通过碱基配对原则可以识别无义突变的终止密码子，使得mRNA在翻译至无义突变位点时不启动翻译终止而是继续向后进行翻译，获得有功能的全长蛋白。
I型黏多糖贮积症的病因，是相关基因发生无义突变，产生终止密码子UAG。研究者构建小鼠该突变基因mldua和Flag基因融合的载体（图1），以及针对该无义突变设计的sup-tRNA表达载体（产生的sup-tRNA能够识别UAG并携带酪氨酸Tyr,简写作sup-tRNATyr），将其导入细胞进行研究，发现与具有相似作用的化合物G418比较，sup--tRNA的作用更加显著（图2）；进一步利用重组腺相关病毒作为载体将sup-tRNA导入患病小鼠模型中，实验显示能够降低黏多糖过度积存，实现对该病症的有效治疗，其疗效可以持续半年以上。
从整体来看，G418在促进跨越无义突变位点继续翻译时引入的氨基酸较为随机，而sup-tRNA引入的氨基酸较为单一，且不会影响内源tRNA稳态，所以sup-tRNA在个体治疗中具有很高的安全性，因而在未来基因突变引起的疾病相关治疗中具有非常大的应用前景。
（1）侵染时，作为载体的重组腺相关病毒与靶细胞膜上的发生识别，引发内吞，进入细胞后释放单链DNA作为模板，利用宿主细胞的催化合成其互补DNA链，再经过过程产生sup-tRNA。
（2）除了引入的氨基酸较为单一，不影响内源tRNA稳态，我们还可推断，用于治疗的sup-tRNA在正常终止密码子处（填“能”或“不能”）继续往后翻译，具有很高的安全性。
（3）研究者构建mldua突变基因和Flag基因融合的载体，目的是通过检测来确定是否跨越无义突变位点继续向后翻译。实验结果表明，相比于化合物G418，sup-tRNA在促进无义突变位点的翻译方面更加有效，支持这一结论的依据是：。
（4）有文献报道，已在近1000个不同的人类基因中发现了7500多个无义突变。常规的基因治疗需要为每种疾病设计独特的治疗策略，这将是一项耗费惊人的项目。据此说明sup-tRNA的应用价值。发布：2025/1/3 8:0:1组卷：28引用：1难度：0.6 -
2．人类基因组计划测定了人体的24条染色体，这24条染色体是（ ）
发布：2024/12/31 0:30:1组卷：115引用：7难度：0.7 -
3．几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，自然界有些植物能产生几丁质酶催化几丁质水解从而抵抗真菌感染。通过基因工程将几丁质酶基因转入没有抗性的植物体内，可增强其抗真菌的能力。如图表示为获取几丁质酶基因而建立cDNA文库的过程。
（1）图示以mRNA为材料通过法获得cDNA，该方法依据的原理是，通过这种方法获得的基因中因缺乏和结构，导致将其直接导入受体细胞中不能复制和表达。
（2）与选用老叶相比，选用嫩叶更容易提取到mRNA，原因是，且提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是。
（3）将从cDNA文库中获得的几丁质酶基因和质粒载体用酶和DNA连接处理后连接起来，构建基因表达载体，DNA连接酶催化形成的化学键是。发布：2025/1/5 8:0:1组卷：5引用：1难度：0.7
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