Question

【題目】2011年9月，中國女科學家屠呦呦等因發現能有效治療瘧疾的青蒿素而獲得了國際醫學界著名的“拉斯克獎”。但是青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性種植影響較大。研究人員已經弄清了青蒿細胞中青蒿素的合成途徑（如下圖□內所示），并且發現酵母細胞也能夠產生青蒿素合成的中間產物FPP（如下圖 內所示）。請回答下列問題：

（1）在FPP合成酶基因表達過程中，完成過程①需要_________________酶催化，完成過程②需要的物質和結構有________________________。

（2）根據圖示代謝過程，科學家在設計培育能產生青蒿素的酵母細胞過程中，需要向酵母細胞中導入__________________________等基因。

（3）實驗發現，酵母細胞導入相關基因后，這些基因能正常表達，但酵母菌合成的青蒿素仍很少，根據圖解分析原因可能是_________________________，為提高酵母菌合成青蒿素的產量，請提出一個合理的思路：________________________________________。

（4）利用酵母細胞生產青蒿素與從植物體內直接提取相比較，明顯的優勢有（至少2點）。_________________________________________________________________________

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（數量） 酵母細胞繁殖快；代謝速率旺盛；酵母菌易培養；成本低；工業化生產；克服地域性種植的限制等

【解析】

分析題圖：圖中實線方框中表示青蒿細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胞合成FPP合成酶及固醇的過程，酵母細胞只能合成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（轉運氨基酸）、mRNA（翻譯的模板）和核糖體（翻譯的場所）等。

（2）由圖可知，酵母細胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，即酵母細胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因。因此，要培育能產生青蒿素的酵母細胞，需要向酵母細胞中導入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因。

（3）由圖可知，酵母細胞中部分FPP用于合成了固醇，因此將相關基因導入酵母菌后，即使這些基因能正常表達，酵母菌合成的青蒿素仍很少�？赏ㄟ^基因改造降低ERG9酶的活性（數量）來提高酵母菌合成青蒿酸的產量。

（4）利用酵母細胞生產青蒿酸與從植物體內直接提取相比較，明顯的優勢有：酵母細胞繁殖快、代謝速率旺盛、酶母菌易培養、成本低、工業化生產、克服地域性種植的限制等。