题目
甜味蛋白是一类具有甜度高，热量低等特性的天然甜味剂，有望经生物技术改造和量产后能广泛应用于食品，饮料，药品生产等。莫内林最初是从一种西非植物的浆果中分离提纯到的甜味蛋白，甜度是蔗糖的3000倍左右。图1示利用大肠杆菌生产莫内林，其中M基因可表达合成莫内林。如表是为PCR扩增M基因设计的引物，画线部分是所需使用的限制性内切核酸酶的识别序列。A " → 一 发酵罐培养,-|||-大肠杆菌 积累产物-|||-5` ① M基因 ③ B C-|||-② ④ 5`-|||-图1-|||-= ---- /L 莫内林-|||-m^10.0 Amp Amp 氨苄青霉素抗性基因-|||-20mg/ml蔗糖 四8.0 ___ .5mol/mol 内林-|||----- 25ug/mL莫内林 --- --- /mol 莫内林-|||-8.0 值 6.0-|||-6.0 ---|||-3 3 4.0-|||-4.0-|||-__-|||-2.0 2.0-|||-) )-|||-0.0 0.0-|||-o 1 2 3 4 5 o 1 2 3 4 5-|||-时间(h) 时间(h)-|||-(a) 图2 (b) 引物1 5′GGAATTCCATATGGGCGAATGGGAAATTATCG3′ 引物2 5′TTTGGATCCTTACGGCGGCGGAACCGGAC3′ （1）引物1的结合位点可能在 ____ （选填图1中的编号）。画线部分的序列在A中 ____ （有/没有），在B中 ____ （有/没有）。（2）已知C中的培养基成分有水、酵母粉、蛋白胨和氯化钠，并按一定比例添加氨苄青霉素。将C中有生长优势的菌落经扩大培养后作为菌种在发酵罐中培养，积累产物，以下操作合理的是 ____ 。（多选）A．发酵罐和培养基需严格灭菌B．发酵罐中培养基成分可去掉氨苄青霉素和琼脂C．为避免杂菌污染，培养过程中不能补充培养基D．培养过程中，只需合理控制好温度和pH为了探究莫内林对血糖浓度的影响，将上述大肠菌生产的莫内林配制成与20mg/L蔗糖溶液等甜度阈值的浓度胃灌空腹小鼠，得实验结果如图2（a），另用不同浓度的莫内林溶液胃灌空腹小鼠，实验结果如图2（b）。（3）结合相关信息和所学知识，分析实验可知 ____ 。（多选）A．莫内林可升高血糖，不适宜作为代糖B．与蔗糖相比，莫内林升血糖的效果不显著C．莫内林和蔗糖元素组成相同，因此可转化为血糖D．一定范围内，莫内林对血糖的影响不随其浓度显著变化（4）通过大肠杆菌生产的莫内林甜度较天然莫内林大为降低，天然莫内林也易因温度等降低甜度甚至甜味消失，请结合所学知识和利用相关的生物技术，分析两种莫内林甜度降低的原因并提出进一步改进的工程思路。 原因：大肠杆菌生产的莫内林甜度降低，可能是因其为原核生物，细胞无法加工修饰合成的莫内林，分子结构与植物中的天然莫内林有差异。因天然莫内林是蛋白质，容易受到温度等条件的影响改变结构，导致甜度下降甚至甜味消失。工程思路：基于甜度下降的原因写出相应的较为完整的工程学思路，即需从基因水平加以改造，导入到合适的受体细胞进行表达，并对新蛋白进行性能检测和筛选。 环节参考 获取新莫内林基因 构建表达载体并导入合适的受体细胞 筛选并获取性能优良的莫内林 方法或操作参考 如：对莫内林基因进行随机突变获得系列突变基因。如：基于提高稳定性又保持甜度的要求设计新的莫内林分子结构，对基因进行定点突变获得新基因；或如：基于提高稳定性又保持甜度的要求设计新的莫内林分子结构，自主设计、拼装（人工合成）新基因其他合理亦可 将获取的新基因构建表达载体，导入到真核细胞中，如酵母菌、动物细胞、植物细胞等等合理即可 通过微生物培养、动物细胞培养、植物细胞培养等等合理操作获得具有新结构的莫内林，分析其稳定性和甜度，筛选性能优良的产品。 。
甜味蛋白是一类具有甜度高，热量低等特性的天然甜味剂，有望经生物技术改造和量产后能广泛应用于食品，饮料，药品生产等。莫内林最初是从一种西非植物的浆果中分离提纯到的甜味蛋白，甜度是蔗糖的3000倍左右。图1示利用大肠杆菌生产莫内林，其中M基因可表达合成莫内林。如表是为PCR扩增M基因设计的引物，画线部分是所需使用的限制性内切核酸酶的识别序列。
（1）引物1的结合位点可能在 ____ （选填图1中的编号）。画线部分的序列在A中 ____ （有/没有），在B中 ____ （有/没有）。
（2）已知C中的培养基成分有水、酵母粉、蛋白胨和氯化钠，并按一定比例添加氨苄青霉素。将C中有生长优势的菌落经扩大培养后作为菌种在发酵罐中培养，积累产物，以下操作合理的是 ____ 。（多选）
A．发酵罐和培养基需严格灭菌
B．发酵罐中培养基成分可去掉氨苄青霉素和琼脂
C．为避免杂菌污染，培养过程中不能补充培养基
D．培养过程中，只需合理控制好温度和pH
为了探究莫内林对血糖浓度的影响，将上述大肠菌生产的莫内林配制成与20mg/L蔗糖溶液等甜度阈值的浓度胃灌空腹小鼠，得实验结果如图2（a），另用不同浓度的莫内林溶液胃灌空腹小鼠，实验结果如图2（b）。
（3）结合相关信息和所学知识，分析实验可知 ____ 。（多选）
A．莫内林可升高血糖，不适宜作为代糖
B．与蔗糖相比，莫内林升血糖的效果不显著
C．莫内林和蔗糖元素组成相同，因此可转化为血糖
D．一定范围内，莫内林对血糖的影响不随其浓度显著变化
（4）通过大肠杆菌生产的莫内林甜度较天然莫内林大为降低，天然莫内林也易因温度等降低甜度甚至甜味消失，请结合所学知识和利用相关的生物技术，分析两种莫内林甜度降低的原因并提出进一步改进的工程思路。
| 引物1 | 5′GGAATTCCATATGGGCGAATGGGAAATTATCG3′ |
| 引物2 | 5′TTTGGATCCTTACGGCGGCGGAACCGGAC3′ |
（2）已知C中的培养基成分有水、酵母粉、蛋白胨和氯化钠，并按一定比例添加氨苄青霉素。将C中有生长优势的菌落经扩大培养后作为菌种在发酵罐中培养，积累产物，以下操作合理的是 ____ 。（多选）
A．发酵罐和培养基需严格灭菌
B．发酵罐中培养基成分可去掉氨苄青霉素和琼脂
C．为避免杂菌污染，培养过程中不能补充培养基
D．培养过程中，只需合理控制好温度和pH
为了探究莫内林对血糖浓度的影响，将上述大肠菌生产的莫内林配制成与20mg/L蔗糖溶液等甜度阈值的浓度胃灌空腹小鼠，得实验结果如图2（a），另用不同浓度的莫内林溶液胃灌空腹小鼠，实验结果如图2（b）。
（3）结合相关信息和所学知识，分析实验可知 ____ 。（多选）
A．莫内林可升高血糖，不适宜作为代糖
B．与蔗糖相比，莫内林升血糖的效果不显著
C．莫内林和蔗糖元素组成相同，因此可转化为血糖
D．一定范围内，莫内林对血糖的影响不随其浓度显著变化
（4）通过大肠杆菌生产的莫内林甜度较天然莫内林大为降低，天然莫内林也易因温度等降低甜度甚至甜味消失，请结合所学知识和利用相关的生物技术，分析两种莫内林甜度降低的原因并提出进一步改进的工程思路。
原因：大肠杆菌生产的莫内林甜度降低，可能是因其为原核生物，细胞无法加工修饰合成的莫内林，分子结构与植物中的天然莫内林有差异。因天然莫内林是蛋白质，容易受到温度等条件的影响改变结构，导致甜度下降甚至甜味消失。工程思路：基于甜度下降的原因写出相应的较为完整的工程学思路，即需从基因水平加以改造，导入到合适的受体细胞进行表达，并对新蛋白进行性能检测和筛选。
。| 环节参考 | 获取新莫内林基因 | 构建表达载体并导入合适的受体细胞 | 筛选并获取性能优良的莫内林 |
| 方法或操作参考 | 如：对莫内林基因进行随机突变获得系列突变基因。如：基于提高稳定性又保持甜度的要求设计新的莫内林分子结构，对基因进行定点突变获得新基因；或如：基于提高稳定性又保持甜度的要求设计新的莫内林分子结构，自主设计、拼装（人工合成）新基因其他合理亦可 | 将获取的新基因构建表达载体，导入到真核细胞中，如酵母菌、动物细胞、植物细胞等等合理即可 | 通过微生物培养、动物细胞培养、植物细胞培养等等合理操作获得具有新结构的莫内林，分析其稳定性和甜度，筛选性能优良的产品。 |
题目解答
答案
解：（1）DNA聚合酶只能从引物的3'端延伸子链，因此要想PCR出M基因，因此引物1的结合位点可能在②或③。画线部分是所需使用的限制性内切核酸酶的识别序列，PCR出的M基因中含有该限制性内切核酸酶的识别序列，那么要想M基因能连接在质粒中，那么质粒A中也应该有该序列，因为M基因和质粒用同种限制酶切割，因此连接之后的重组质粒B中也含有该酶的识别序列。
（2）A、发酵工程中培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，A正确；
B、氨苄青霉素属于抗菌药物，但在发酵过程中培养基和发酵罐已经灭菌，且发酵条件只适合发酵所需菌种生长，因此发酵罐中培养基成分可去掉氨苄青霉素，发酵过程要得到大量发酵产物，常用液体培养基，因此也可以去掉琼脂，B正确；
C、在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行灭菌，但在发酵过程中需要得到更多的发酵产物，需要不断补充培养基，C错误；
D、在发酵过程中要控制温度和 pH，对于需氧微生物还要进行搅拌和通气，D错误。
故选：AB。
（3）A、摄入糖之后，血糖浓度能升高，莫内林可升高血糖效果不显著，适宜作为代糖，A错误；
B、据图（a）可知，莫内林处理后曲线在蔗糖处理后曲线下面，说明与蔗糖相比，莫内林升血糖的效果不显著，B正确；
C、莫内林是一种西非植物的浆果中分离提纯到的甜味蛋白，元素组成主要是C、H、O、N，蔗糖元素组成主要是C、H、O，元素组成并不相同，C错误；
D、据图（b）可知，不同浓度莫内林处理后，血糖值相差不大，因此一定范围内，莫内林对血糖的影响不随其浓度显著变化，D正确。
故选：BD。
（4）大肠杆菌生产的莫内林甜度降低，可能是因其为原核生物，细胞无法加工修饰合成的莫内林，分子结构与植物中的天然莫内林有差异。因天然莫内林是蛋白质，容易受到温度等条件的影响改变结构，导致甜度下降甚至甜味消失。基于甜度下降的原因写出相应的较为完整的工程学思路，即需从基因水平加以改造，导入到合适的受体细胞进行表达，并对新蛋白进行性能检测和筛选。
故答案为：
（1）②或③有 有
（2）AB
（3）BD
（4）原因：大肠杆菌生产的莫内林甜度降低，可能是因其为原核生物，细胞无法加工修饰合成的莫内林，分子结构与植物中的天然莫内林有差异。因天然莫内林是蛋白质，容易受到温度等条件的影响改变结构，导致甜度下降甚至甜味消失。
工程思路：基于甜度下降的原因写出相应的较为完整的工程学思路，即需从基因水平加以改造，导入到合适的受体细胞进行表达，并对新蛋白进行性能检测和筛选。
（2）A、发酵工程中培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，A正确；
B、氨苄青霉素属于抗菌药物，但在发酵过程中培养基和发酵罐已经灭菌，且发酵条件只适合发酵所需菌种生长，因此发酵罐中培养基成分可去掉氨苄青霉素，发酵过程要得到大量发酵产物，常用液体培养基，因此也可以去掉琼脂，B正确；
C、在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行灭菌，但在发酵过程中需要得到更多的发酵产物，需要不断补充培养基，C错误；
D、在发酵过程中要控制温度和 pH，对于需氧微生物还要进行搅拌和通气，D错误。
故选：AB。
（3）A、摄入糖之后，血糖浓度能升高，莫内林可升高血糖效果不显著，适宜作为代糖，A错误；
B、据图（a）可知，莫内林处理后曲线在蔗糖处理后曲线下面，说明与蔗糖相比，莫内林升血糖的效果不显著，B正确；
C、莫内林是一种西非植物的浆果中分离提纯到的甜味蛋白，元素组成主要是C、H、O、N，蔗糖元素组成主要是C、H、O，元素组成并不相同，C错误；
D、据图（b）可知，不同浓度莫内林处理后，血糖值相差不大，因此一定范围内，莫内林对血糖的影响不随其浓度显著变化，D正确。
故选：BD。
（4）大肠杆菌生产的莫内林甜度降低，可能是因其为原核生物，细胞无法加工修饰合成的莫内林，分子结构与植物中的天然莫内林有差异。因天然莫内林是蛋白质，容易受到温度等条件的影响改变结构，导致甜度下降甚至甜味消失。基于甜度下降的原因写出相应的较为完整的工程学思路，即需从基因水平加以改造，导入到合适的受体细胞进行表达，并对新蛋白进行性能检测和筛选。
| 环节参考 | 获取新莫内林基因 | 构建表达载体并导入合适的受体细胞 | 筛选并获取性能优良的莫内林 |
| 方法或操作参考 | 如：对莫内林基因进行随机突变获得系列突变基因。如：基于提高稳定性又保持甜度的要求设计新的莫内林分子结构，对基因进行定点突变获得新基因；或如：基于提高稳定性又保持甜度的要求设计新的莫内林分子结构，自主设计、拼装（人工合成）新基因其他合理亦可 | 将获取的新基因构建表达载体，导入到真核细胞中，如酵母菌、动物细胞、植物细胞等等合理即可 | 通过微生物培养、动物细胞培养、植物细胞培养等等合理操作获得具有新结构的莫内林，分析其稳定性和甜度，筛选性能优良的产品。 |
（1）②或③有 有
（2）AB
（3）BD
（4）原因：大肠杆菌生产的莫内林甜度降低，可能是因其为原核生物，细胞无法加工修饰合成的莫内林，分子结构与植物中的天然莫内林有差异。因天然莫内林是蛋白质，容易受到温度等条件的影响改变结构，导致甜度下降甚至甜味消失。
工程思路：基于甜度下降的原因写出相应的较为完整的工程学思路，即需从基因水平加以改造，导入到合适的受体细胞进行表达，并对新蛋白进行性能检测和筛选。
| 环节参考 | 获取新莫内林基因 | 构建表达载体并导入合适的受体细胞 | 筛选并获取性能优良的莫内林 |
| 方法或操作参考 | 如：对莫内林基因进行随机突变获得系列突变基因。如：基于提高稳定性又保持甜度的要求设计新的莫内林分子结构，对基因进行定点突变获得新基因；或如：基于提高稳定性又保持甜度的要求设计新的莫内林分子结构，自主设计、拼装（人工合成）新基因其他合理亦可 | 将获取的新基因构建表达载体，导入到真核细胞中，如酵母菌、动物细胞、植物细胞等等合理即可 | 通过微生物培养、动物细胞培养、植物细胞培养等等合理操作获得具有新结构的莫内林，分析其稳定性和甜度，筛选性能优良的产品。 |