题干
甜醅是西北地区的传统小吃,可由燕麦发酵而成。燕麦经清洗、浸泡、蒸煮、摊凉后,加入酒曲(含酵母菌等微生物)发酵,即可制成甜醅。回答下列问题。 (1)燕麦中的淀粉被淀粉酶水解成还原糖,为酵母菌提供__________。 (2)甜醅制作时,蒸煮原料的操作属于无菌技术中的__________;加入酒曲前摊凉是为了避免原料温度过高导致__________ (3)发酵初期,需要将温度控制在28℃左右是因为__________;发酵后期,密封发酵容器可促进酵母菌的__________,使乙醇含量__________。 (4)为了推动甜醅的工业化生产,研发人员利用基因工程技术从甜醅中克隆了α-淀粉酶基因,构建了表达载体。实验所用载体结构、引物设计图和限制酶识别序列及酶切位点如下。 ①在设计α-淀粉酶引物序列时,为了将目的基因正确插入表达载体,引物1的5′端引入了BamH Ⅰ识别序列,引物2的5′端需引入__________酶的识别序列。 ②构建成功的重组质粒,用BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ双酶切__________(填“可以”或“不可以”)切割出完整的α-淀粉酶基因。理由是__________。
答案
(1)碳源##碳源和能源 (2) ①. 消毒 ②. 酒曲中的微生物失活 (3) ①. 28℃是酵母菌的最适生长温度,有利于酵母菌快速增殖,扩大菌种数量 ②. 无氧呼吸##酒精发酵 ③. 升高 (4) ①. Mfe Ⅰ ②. 不可以 ③. α-淀粉酶基因的序列内部存在EcoR Ⅰ的酶切位点,用EcoR Ⅰ酶切后目的基因会断裂
解析
淀粉属于多糖,水解产生的还原糖含有碳元素,既可作为碳源为酵母菌的生命活动提供碳元素;又可通过细胞呼吸分解,释放能量,为酵母菌提供能源物质。 消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。灭菌则是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子。蒸煮原料通过高温杀灭一部分杂菌,属于传统发酵中的消毒操作。微生物的活性受温度影响,高温会使酵母菌等微生物的蛋白质变性失活,造成菌种死亡,因此摊凉降温可以避免高温杀死接种的发酵菌种,保护酒曲内酵母菌等微生物的活性。 酵母菌的最适生长温度约为28℃,此条件下酵母菌代谢旺盛、增殖速度快,可扩大菌种数量,为后续发酵提供足够的菌种;发酵后期,密封容器内氧气含量快速下降,会抑制酵母菌的有氧呼吸,促进酵母菌进行无氧呼吸(酒精发酵)产生乙醇,使发酵体系内乙醇含量逐渐升高。 ①构建基因表达载体时,目的基因应当插入到启动子和终止子之间,且限制酶不能破坏目的基因和载体上的启动子、终止子和标记基因等,由图可知,EcoR Ⅰ会破坏目的基因;Mfe Ⅰ会破坏载体上的启动子;Hind Ⅲ会破坏载体上的抗性基因(卡那霉素抗性基因),结合限制酶识别序列可知,EcoR Ⅰ和Mfe Ⅰ属于同尾酶,可产生相同的黏性末端,因此构建基因表达载体时,可用BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ切割质粒,在目的基因的两端分别添加上BamH Ⅰ和Mfe Ⅰ的识别序列。为了保证目的基因能够正常表达,结合目的基因的转录方向,在表达载体上,目的基因的转录方向为从启动子到终止子,因此引物1的5′端引入BamH Ⅰ的识别序列,引物2的5′端需要引入Mfe Ⅰ的识别序列。
②由图可知,α-淀粉酶基因的序列内部存在一个EcoR Ⅰ的酶切位点,用EcoR Ⅰ切割重组质粒时,EcoRⅠ会从目的基因的内部将其切断,造成目的基因断裂,因此无法获得完整的α-淀粉酶基因。
材料 纯水 GA ABA X X+GA
WT 98 100 0 0 98
突变体 99 99 18 -
湖泊 类群 物种数 个体数量(个) 生物量
甲 浮游植物 47 86387 0.37
甲 浮游动物 15 76 0.01
乙 浮游植物 47 6613 0.03
乙 浮游动物 15 5 0.06
农业类型 主要辅助能量 代表性种植方式 土地生产量 单位面积光能利用率(%)
原始农业 刀耕火种 单种 0.30.5
传统农业 有机肥、灌溉、牲畜耕作 套种 0.71.5
现代农业 化肥、农药、灌溉、机器耕作 立体种植 2~3