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【近日,中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖,她研制的抗疟药-青蒿素挽救了数百万人的生命.但是自然界青蒿中青蒿素的含量很低,且受地域性种植影响大.通过研究已经弄清了】

更新时间:2024-04-28 11:20:27
问题描述:

近日,中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖,她研制的抗疟药-青蒿素挽救了数百万人的生命.但是自然界青蒿中青蒿素的含量很低,且受地域性种植影响大.通过研究已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如图实线方框内所示),并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成所需的中间产物FPP(如图虚线方框内所示).请回答以下问题:

(1)根据图示代谢过程,科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母菌细胞过程中,需要向酵母细胞中导入___、___等基因.导入相关基因前,一般先用___处理酵母细胞,使之由常态变为感受态.

(2)在FPP合成酶基因表达过程中,①是___过程,需要___酶催化,此酶在基因上结合的特定部位是___.检测过程②是否成功一般可采用___方法.

(3)实验发现,酵母细胞导入相关基因后,这些基因能正常表达,但酵母菌合成的青蒿素仍然很少,根据图解分析原因很可能是___.

董志荣回答:

  (1)由图可知,酵母细胞能合成FPP合成酶,但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶,即酵母细胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因.酵母菌是微生物,因此将目的基因导入微生物细胞常用感受态转化法,其转化方法是:先用Ca2+处理细胞,使其成为感受态细胞,再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程.

  (2)图中①表示转录过程,该过程需要RNA聚合酶的催化,mRNA从核孔进入细胞质;启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质.过程②表示翻译,最后检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原-抗体杂交.

  (3)由图可知,酵母细胞中部分FPP用于合成了固醇,因此将相关基因导入酵母菌后,即使这些基因能正常表达,酵母菌合成的青蒿素仍很少.

  故答案为:

  (1)ADS酶基因  CYP71AV1酶基因  钙离子

  (2)转录  RNA聚合酶 启动子  抗原-抗体杂交

  (3)在酵母细胞中,一部分FPP合成固醇

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