Question

【題目】2011年9月，中國女科學(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)胞中青蒿素的合成途徑（如下圖□內(nèi)所示），并且發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞也能夠產(chǎn)生青蒿素合成的中間產(chǎn)物FPP（如下圖 內(nèi)所示）。請(qǐng)回答下列問題：

（1）在FPP合成酶基因表達(dá)過程中，完成過程①需要_________________酶催化，完成過程②需要的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)有________________________。

（2）根據(jù)圖示代謝過程，科學(xué)家在設(shè)計(jì)培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母細(xì)胞過程中，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素仍很少，根據(jù)圖解分析原因可能是_________________________，為提高酵母菌合成青蒿素的產(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)青蒿素與從植物體內(nèi)直接提取相比較，明顯的優(yōu)勢(shì)有（至少2點(diǎn)）。_________________________________________________________________________

Answer 1

【答案】RNA聚合 ATP、氨基酸、tRNA、mRNA和核糖體等 ADS酶基因、CYP71AV1酶基因 酵母細(xì)胞中FPP部分用于合成固醇 通過基因改造降低ERG9酶的活性（數(shù)量） 酵母細(xì)胞繁殖快；代謝速率旺盛；酵母菌易培養(yǎng)；成本低；工業(yè)化生產(chǎn)；克服地域性種植的限制等

【解析】

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。

（1）圖中①表示轉(zhuǎn)錄過程，該過程需要RNA聚合酶的催化；②為翻譯過程，該過程需要的條件：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。可通過基因改造降低ERG9酶的活性（數(shù)量）來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。