Question

2011年9月，中國(guó)女科學(xué)家屠呦呦等因發(fā)現(xiàn)能有效治療瘧疾的青蒿素而獲得了國(guó)際醫(yī)學(xué)界著名的“拉斯克獎(jiǎng)”．但是青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性種植影響較大．研究人員已經(jīng)弄清了青蒿細(xì)胞中青蒿酸的合成途徑（如圖內(nèi)所示），并且發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞也能夠產(chǎn)生青蒿酸合成的中間產(chǎn)物FPP（如圖內(nèi)所示）．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）在FPP合成酶基因表達(dá)過(guò)程中，完成過(guò)程①需要

 

酶催化，完成過(guò)程②需要的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)有

 

．
（2）根據(jù)圖示代謝過(guò)程，科學(xué)家在設(shè)計(jì)培育能產(chǎn)生青蒿酸的酵母細(xì)胞過(guò)程中，需要向酵母細(xì)胞中導(dǎo)入

 

等基因．
（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酵母細(xì)胞導(dǎo)入相關(guān)基因后，這些基因能正常表達(dá)，但酵母菌合成的青蒿酸仍很少，根據(jù)圖解分析原因可能是

 

，為提高酵母菌合成青蒿酸的產(chǎn)量，請(qǐng)?zhí)岢鲆粋�(gè)合理的思路：

 

．
（4）利用酵母細(xì)胞生產(chǎn)青蒿酸與從植物體內(nèi)直接提取相比較，明顯的優(yōu)勢(shì)有

 

（至少2點(diǎn)）．

Answer 1

考點(diǎn)：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯,基因工程的應(yīng)用

專題：

分析：分析題圖：圖中實(shí)線方框中表示青蒿細(xì)胞中青蒿素的合成途徑，青蒿素的合成需要FPP合成酶、ADS酶和CYP71AV1酶．虛線方框表示酵母細(xì)胞合成FPP合成酶及固醇的過(guò)程，酵母細(xì)胞只能合成FPP合成酶，不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，因此其不能合成青蒿素．

解答： 解：（1）圖中①表示轉(zhuǎn)錄過(guò)程，該過(guò)程需要RNA聚合酶的催化；②為翻譯過(guò)程，該過(guò)程需要的條件：ATP（提供能量）、氨基酸（原料）、tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸）、mRNA（翻譯的模板）和核糖體（翻譯的場(chǎng)所）等．
（2）由圖可知，酵母細(xì)胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，即酵母細(xì)胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因．因此，要培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母細(xì)胞，需要向酵母細(xì)胞中導(dǎo)入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因．
（3）由圖可知，酵母細(xì)胞中部分FPP用于合成了固醇，因此將相關(guān)基因?qū)�入酵母菌后，即使這些基因能正常表達(dá)，酵母菌合成的青蒿素仍很少．可通過(guò)基因改造降低ERG9酶的活性（數(shù)量）來(lái)提高酵母菌合成青蒿酸的產(chǎn)量．
（4）利用酵母細(xì)胞生產(chǎn)青蒿酸與從植物體內(nèi)直接提取相比較，明顯的優(yōu)勢(shì)有：酵母細(xì)胞繁殖快、代謝速率旺盛、酶母菌易培養(yǎng)、成本低、工業(yè)化生產(chǎn)、克服地域性種植的限制等．
故答案為：
（1）RNA聚合    ATP、氨基酸、tRNA、mRNA和核糖體等
（2）ADS酶基因、CYP71AV1酶基因
（3）酵母細(xì)胞中FPP部分用于合成固醇     通過(guò)基因改造降低ERG9酶的活性（數(shù)量）
（4）酵母細(xì)胞繁殖快   代謝速率旺盛   酶母菌易培養(yǎng)   成本低   工業(yè)化生產(chǎn)  克服地域性種植的限制等

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合圖解，考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用，要求考生識(shí)記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程、場(chǎng)所、條件及產(chǎn)物等；同時(shí)還要求考生能分析題圖，從中提取有效信息答題．