人們對富含纖維素的木材廢料、廢紙、農(nóng)作物殘渣等進(jìn)行焚燒,不僅浪費(fèi)資源而且污染環(huán)境。研究人員從土壤中分離獲得能降解纖維素的細(xì)菌(A菌),從A菌中提取一種纖維素酶基因?qū)氪竽c桿菌,構(gòu)建并篩選纖維素降解能力更強(qiáng)的工程菌(B菌)。B菌可通過發(fā)酵工程工業(yè)化生產(chǎn)纖維素酶?;卮鹣铝袉栴}:
(1)為了篩選A菌,可在富含枯枝落葉的土壤中取樣,并選用以
纖維素
纖維素
為唯一碳源的培養(yǎng)基進(jìn)行分離、純化,再接種到篩選鑒定培養(yǎng)基上,培養(yǎng)觀察、測量并記錄菌落和降解圈直徑,結(jié)果如表所示:
菌株名稱 |
降解圈直徑(cm) |
菌落直徑(cm) |
D1 |
2.6 |
1.75 |
D3 |
2.7 |
1.90 |
Lb1 |
1.4 |
0.45 |
H1 |
0.7 |
0.37 |
由表可知,菌株
Lb1
Lb1
為目標(biāo)菌株,降解纖維素能力最強(qiáng)。
(2)為構(gòu)建高效降解纖維素菌種,進(jìn)行以下實驗操作:
①從目標(biāo)菌株中獲取目的基因并經(jīng)過PCR擴(kuò)增,若擴(kuò)增n次,需要的引物數(shù)量至少是
2n+1-2
2n+1-2
。
②為成功構(gòu)建含目的基因的重組質(zhì)粒,結(jié)合如圖需要從表格中選擇限制酶
NcoⅠ
NcoⅠ
和
NheⅠ
NheⅠ
切割質(zhì)粒。成功構(gòu)建基因表達(dá)載體后,轉(zhuǎn)化大腸桿菌,在抗性培養(yǎng)基中培養(yǎng)。
限制酶 |
識別序列及切割位點 |
NcoⅠ |
5′-C↓CATGG-3′ |
SphⅠ |
5′-GCTAG↓C-3′ |
NheⅠ |
5′-G↓GATCC-3′ |
BamHⅠ |
5′-G↓CTAGC-3′ |
(3)構(gòu)建并篩選高效降解纖維素的工程菌后,可通過發(fā)酵工程工業(yè)化生產(chǎn)纖維素酶。其中
發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵
發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵
是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié),請結(jié)合微生物培養(yǎng)的相關(guān)知識推測,在發(fā)酵過程中需控制
溶解氧、溫度、pH等
溶解氧、溫度、pH等
(至少答出兩點)等發(fā)酵條件。
(4)試舉一實例預(yù)期該高效降解纖維素的工程菌在處理廢棄物和環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用:
降解秸稈,減少秸稈燃燒帶來的空氣污染
降解秸稈,減少秸稈燃燒帶來的空氣污染
。