大腸桿菌是發(fā)酵工程常用的微生物,特定的重組大腸桿菌生產(chǎn)乳酸效率比乳酸菌更高,雜菌污染是導(dǎo)致大腸桿菌大規(guī)模發(fā)酵失敗的重要原因。研究人員利用基因工程獲得了相關(guān)的工程菌用于大規(guī)模生產(chǎn)乳酸?;卮鹣铝袉栴}。
(1)如圖甲所示,大腸桿菌能以培養(yǎng)基中的葡萄糖為 碳源碳源,通過細(xì)胞呼吸的第一階段將其分解為 丙酮酸丙酮酸(物質(zhì)A),進(jìn)而發(fā)酵產(chǎn)生乳酸,同時還有乙酸、琥珀酸等副產(chǎn)物。
(2)科學(xué)家利用重組片段和特定技術(shù)敲除原始菌株擬核上的F酶基因,獲得更高效的乳酸發(fā)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(biāo)記基因,用于篩選出F基因敲除突變菌株作為標(biāo)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(jìn)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(fā)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(fā)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(shù),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(dá),改造出一種加強(qiáng)型大腸桿菌,可以通過控制培養(yǎng)基中的氮源和磷源種類實現(xiàn)高效抑制雜菌污染的目的。
①研究人員設(shè)計引物,通過PCR分別特異性擴(kuò)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(gòu)建甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因融合表達(dá)載體后,導(dǎo)入表達(dá)載體前需先將大腸桿菌處理為 感受態(tài)感受態(tài)細(xì)胞。對照組大腸桿菌需要導(dǎo)入 空質(zhì)粒空質(zhì)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(fā)現(xiàn)能同時表達(dá)甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因的微生物。利用加強(qiáng)型大腸桿菌發(fā)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(zhì),正常生長;而雜菌體內(nèi)無甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因,無法利用兩種物質(zhì),所以無法生長,從而不能污染大腸桿菌發(fā)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(zhì),正常生長;而雜菌體內(nèi)無甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因,無法利用兩種物質(zhì),所以無法生長,從而不能污染大腸桿菌發(fā)酵過程。
【答案】碳源;丙酮酸;作為標(biāo)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(fā)酵使用的菌株要將引入的Gmr去除;4;感受態(tài);空質(zhì)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(zhì),正常生長;而雜菌體內(nèi)無甲酰胺酶基因和亞磷酸脫氫酶基因,無法利用兩種物質(zhì),所以無法生長,從而不能污染大腸桿菌發(fā)酵過程
【解答】
【點評】
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