閱讀以下材料,回答(1)~(4)題。
自然界中的可再生資源來源廣泛,含量豐富,種類多樣,木聚糖在可再生資源中歸屬于半纖維素,其含量在可再生資源中僅次于纖維素。木聚糖是異質(zhì)多糖,存在于植物細胞壁中,是一種多聚五碳糖,因此利用木聚糖首先需要將其降解為低聚木糖或者小分子的單糖形式,而這些能夠降解木聚糖的酶則被稱為木聚糖酶。
來源于微生物的木聚糖酶種類繁多,應用廣泛,主要利用細菌和真菌發(fā)酵生產(chǎn),因此構建產(chǎn)木聚糖酶工程菌有望使木聚糖酶在工業(yè)生產(chǎn)有更廣泛的應用。在構建木聚糖酶工程菌的研究中,大多以大腸桿菌和畢赤酵母為宿主菌,但大腸桿菌和畢赤酵母的次級代謝產(chǎn)物均不能用于食品工業(yè)??莶菅挎邨U菌具有生長速度較快,對營養(yǎng)要求較低,對農(nóng)作物安全,人畜無害,對環(huán)境友好等優(yōu)點,屬于食品級安全微生物,并且枯草芽孢桿菌有完善的分泌系統(tǒng),可以分泌胞外酶。
枯草芽孢桿菌是一種商品化的有益菌,且已全基因組測序,此菌分泌多種脂肽類抗生素,研究發(fā)現(xiàn)含有新型脂肽類抗生素羅克霉素,loc基因負責羅克霉素的合成,其屬于非核糖體肽合成酶途徑基因,羅克霉素啟動子ploc負責控loc基因的表達??莶菅挎邨U菌自身可以分泌木聚糖酶,但其分泌量較低且熱穩(wěn)定性不高,而熱袍菌屬的海棲熱袍菌所產(chǎn)生的極耐熱木聚糖酶的熱穩(wěn)定性高,其最適反應溫度高達105℃,它的耐高溫且熱穩(wěn)定性是工業(yè)化應用中的理想特征。
利用海棲熱袍菌產(chǎn)生的木聚糖酶熱穩(wěn)定性高的特點,設計引物克隆極耐熱木聚糖酶基因xynB和羅克霉素啟動子ploc,并構建融合基因質(zhì)粒載體,將其轉化到枯草芽孢桿菌中,獲得極耐熱木聚糖酶高產(chǎn)重組枯草芽孢桿菌。
(1)木聚糖和木聚糖酶共有元素有
C、H、O
C、H、O
。
(2)利用枯草芽孢桿菌做受體細胞的優(yōu)點有 生長速度快,對營養(yǎng)要求較低,對農(nóng)作物安全,人畜無害,對環(huán)境友好
生長速度快,對營養(yǎng)要求較低,對農(nóng)作物安全,人畜無害,對環(huán)境友好
。
(3)融合基因的檢測:根據(jù)羅克霉素啟動子ploc和海棲熱袍菌木聚糖酶基因xynB特定序列設計引物,擴增ploc和xynB。下劃線表示限制酶識別序列,“,”處為酶切位點。
引物 |
引物序列(5′→3′) |
對應的酶 |
PlocF |
TTTGAGCT,CTTCTAATTAGGAAGAATACTTT |
SacI |
PlocR |
CACAGAAGGTAATATTTTCATTGATGAAGTCCTCATTAT |
|
xynBF |
ATAATGAGGACTTCATCAATGAAAATATTACCTTCTGTG |
|
xynBR |
TTTG,GATCCTCATTTTCTTTCTTCTATCTTT |
BamHI |
為進一步檢測融合基因堿基序列,利用表中所列限制酶提取重組芽孢桿菌中的融合基因如圖甲,請將融合基因兩端的黏性末端填寫在數(shù)字處。1至4依次是
TCGA
TCGA
,5至8依次是
GATC
GATC
。
(4)為鑒定重組枯草芽孢桿菌分泌極耐熱木聚糖酶的能力,培養(yǎng)基中除木聚糖作為唯一碳糖反源外還要加入
氮源、無機鹽和生長因子
氮源、無機鹽和生長因子
等成分。將培養(yǎng)基分為三組,實驗組接種工程菌,對照組1不進行處理,對照組2進行相應處理。在相同條件下培養(yǎng)一段時間后,檢測培養(yǎng)基中木聚值聚糖的含量,結果(圖乙)說明重組枯草芽孢桿菌分泌極耐熱木聚糖酶的能力最強。對照組2的處理應為
升高其溫度(高溫處理)
升高其溫度(高溫處理)
。
(5)如果將重組枯草芽孢桿菌分泌的極耐熱木聚糖酶應用于生產(chǎn),還需要做哪些研究?
驗證其分泌的極耐熱木聚糖酶的生物活性
驗證其分泌的極耐熱木聚糖酶的生物活性
。