Question

【題目】科學家將人的生長激素基因與大腸桿菌的DNA分子進行重組，并成功地在大腸桿菌中得以表達。但在進行基因工程的操作過程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—，請據圖回答：

（1）過程①所需要的酶是_________________

（2）在構建基因表達載體的過程中，應用限制酶______切割質粒，用限制酶______切割目的基因。用限制酶切割目的基因和載體后形成的黏性末端通過__________________原則進行連接。人的基因之所以能與大腸桿菌的DNA分子進行重組，原因是_______________________

（3）在過程③中一般將受體大腸桿菌用Cacl2溶液進行處理，用以增大細胞壁的通透性，使________________________容易進入受體細胞。

（4）將得到的大腸桿菌B涂布在一個含有氨芐青霉素的培養基上，得到如圖a所示的結果（圓點表示菌落），該結果說明能夠生長的大腸桿菌中已導入了____________________，反之則沒有導入；再將滅菌絨布按到培養基a上，使絨布表面沾上菌落，然后將絨布按到含四環素的培養基上培養，得到如圖b所示的結果（圓圈表示與圖a中培養基上對照無菌落的位置）。與圖b圓圈相對應的圖a中的菌落表現型是__________________________，這些大腸桿菌中導入了________________。

Answer 1

【答案】 逆轉錄酶 Ⅰ Ⅱ 堿基互補配對 人的基因與大腸桿菌DNA分子的雙螺旋結構相同 含有目的基因的重組質粒 普通質�；蛑亟M質粒 抗氨芐青霉素而不抗四環素 重組質粒

【解析】分析題圖：圖示表示利用基因工程培育抗蟲棉過程，其中①表示通過mRNA為模板合成目的基因的逆轉錄過程；②表示基因表達載體的構建過程，該過程需要限制酶和DNA連接酶；③表示將目的基因導入受體細胞。

（1）過程①是以mRNA為模板形成目的基因的過程，屬于逆轉錄，此過程需要逆轉錄酶的催化。

（2）在構建基因表達載體時，需用限制酶對目的基因和質粒進行切割以形成相同的黏性末端。質粒如果用限制酶Ⅱ來切割的話，將會在質粒在出現兩個切口且抗生素抗性基因全被破壞，故質粒只能用限制酶Ⅰ切割（破壞四環素抗性基因而保留氨芐青霉素抗性基因，即將來形成的重組質粒能在含氨芐青霉素的培養基中生存而在含四環素的培養基中不能生存）；目的基因兩端都出現黏性末端時才能和質粒發生重組，故目的基因只有用限制酶Ⅱ切割時，才會在兩端都出現黏性末端。黏性末端其實是被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，這個切口上帶有幾個伸出的核苷酸，它們之間正好通過堿基互補配對進行連接。來源不同的DNA之所以能發生重新組合，主要原因是兩者的結構基礎相同，都是雙螺旋結構，基本組成單位都是脫氧核苷酸等。

（3）如果受體細胞是細菌，常用CaCl2溶液處理細胞，以增大細胞壁的通透性，使細胞處于一種能吸收周圍環境中含有目的基因的重組質粒的生理狀態，即感受態。

（4）如果大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養基中能生存的話，說明該細菌已獲得抗該抗生素的能力，體內已導入了該抗生素的基因（普通質粒或重組質粒都含有該基因）；圖a中能生存的菌落為抗氨芐青霉素的菌落，轉移到含四環素培養基的菌落不變，但有的菌落不能生存，說明這些菌落抗氨芐青霉素而不抗四環素；那么這些大腸桿菌體內導入的應是重組質粒，如果是普通質粒的話，應該既抗氨芐青霉素又抗四環素，在圖a、b中都應該存在。