Question

15．（Ⅰ）．chlL基因是藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）DNA上控制葉綠素合成的基因，為研究該基因?qū)θ~綠素合成的控制，需要構(gòu)建該種生物缺失chlL基因的變異株細(xì)胞．技術(shù)路線如圖甲所示，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：

（1）構(gòu)建重組質(zhì)粒B在整個(gè)操作過(guò)程中的目的是改變ch1l基因的結(jié)構(gòu)和便于篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒B的藍(lán)細(xì)菌．
（2）若含有chlL基因的DNA片段和選用的質(zhì)粒上的限制酶切割位點(diǎn)如圖乙所示．請(qǐng)回答：
①構(gòu)建含chlL基因的重組質(zhì)粒A時(shí)，應(yīng)選用的限制酶是酶1和酶3，對(duì)質(zhì)粒和ch1l基因 進(jìn)行切割．
②同時(shí)用酶1和酶4切割圖乙中的質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有1800對(duì)堿基和8200對(duì)堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有600對(duì)堿基和8200對(duì)堿基的兩種片段；若換用酶1和酶3同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生的片段是1200對(duì)堿基和8800對(duì)堿基．
（Ⅱ）．科學(xué)家將外源目的基因與大腸桿菌的質(zhì)粒進(jìn)行重組，并在大腸桿菌中成功表達(dá)．圖表示構(gòu)建重組質(zhì)粒和篩選含目的基因的大腸桿菌的過(guò)程．請(qǐng)據(jù)圖丙回答問(wèn)題：
（1）圖丙中質(zhì)粒上有抗氨芐青霉素和抗四環(huán)素兩個(gè)標(biāo)記基因，經(jīng)過(guò)①和②步驟后，有些質(zhì)粒上的氨芐青霉素抗性基因內(nèi)插入了外源目的基因，形成重組質(zhì)粒，由于目的基因的分隔使得該抗性基因失活．
（2）步驟③是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌的過(guò)程，為了促進(jìn)該過(guò)程，應(yīng)該用CaCl₂處理大腸桿菌．
（3）步驟④：將三角瓶?jī)?nèi)的大腸桿菌接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基C上培養(yǎng)，目的是含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌篩選，能在C中生長(zhǎng)的大腸桿菌有2種．
（4）步驟⑤：用無(wú)菌牙簽挑取C上的單個(gè)菌落，分別接種到D（含氨芐青霉素和四環(huán)素）和E（含四環(huán)素）兩個(gè)培養(yǎng)基的相同位置上，一段時(shí)間后，菌落的生長(zhǎng)狀況如圖所示，含目的基因的菌落位于E（D、E）上．請(qǐng)?jiān)趫D中相應(yīng)的位置上圈出含目的基因的菌落．
．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：
圖甲中：①②是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，需要限制酶和DNA連接酶；③是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞的過(guò)程．
圖乙中：含有chlL基因的外源DNA分子含有限制酶1、2和3的切割位點(diǎn)，但限制酶2的切割位點(diǎn)位于目的基因上，所以構(gòu)建含chlL基因的重組質(zhì)粒A時(shí)，應(yīng)選用的限制酶1和酶3，對(duì)質(zhì)粒和ch1l基因進(jìn)行切割．同時(shí)用酶1和酶4切割圖乙中的質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有1800對(duì)堿基和8200對(duì)堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有600對(duì)堿基和8200對(duì)堿基的兩種片段．說(shuō)明酶1和酶2之間、酶2和酶3之間、酶3和酶4之間都含有600對(duì)堿基．
圖丙中：步驟①是將環(huán)狀質(zhì)粒切割開(kāi)，步驟②是將目的基因與質(zhì)粒連接，步驟③是將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，④是對(duì)大腸桿菌進(jìn)行培養(yǎng)和篩選，⑤是用選擇培養(yǎng)基進(jìn)一步篩選菌落．

解答 解：Ⅰ（1）②過(guò)程是將紅霉素抗性基因插入chlL基因，這樣可以改變ch1l基因的結(jié)構(gòu)，同時(shí)使重組質(zhì)粒含有標(biāo)記基因，便于篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒B的藍(lán)細(xì)菌．
（2）①含有chlL基因的外源DNA分子含有限制酶1、2和3的切割位點(diǎn)，但限制酶2的切割位點(diǎn)位于目的基因上，所以構(gòu)建含chlL基因的重組質(zhì)粒A時(shí)，應(yīng)選用的限制酶1和酶3，對(duì)質(zhì)粒和ch1l基因進(jìn)行切割．
②所以換用酶l和酶3同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生的片段是1200對(duì)堿基和8800對(duì)堿基．
Ⅱ（1）由圖中限制酶切割位置可知，目的基因插入的位置是氨芐青霉素抗性基因中．
（2）步驟③是基因工程第三步：將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，為了促進(jìn)此過(guò)程，應(yīng)該用CaCl₂溶液（Ca²⁺）處理大腸桿菌，增大大腸桿菌細(xì)胞壁的通透性，使其變成感受態(tài)細(xì)胞．
（3）培養(yǎng)基C是選擇培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中有四環(huán)素，專一篩選含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌，能在C中生長(zhǎng)的大腸桿菌有兩種，分別是抗四環(huán)素和同時(shí)抗四環(huán)素和含氨芐青霉素的大腸桿菌．
（4）D培養(yǎng)基中大腸桿菌對(duì)四環(huán)素和含氨芐青霉素都抗，而E中只抗一種四環(huán)素，所以在E中對(duì)應(yīng)區(qū)域（D中沒(méi)有菌落的部位），該處為轉(zhuǎn)基因大腸桿菌．含目的基因的菌落為：

故答案為：
Ⅰ（1）改變ch1l基因的結(jié)構(gòu) 便于篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒B的藍(lán)細(xì)菌
（4）①酶1和酶3 質(zhì)粒和ch1l基因 ②1200對(duì)堿基和8800對(duì)堿基
Ⅱ（1）氨芐青霉素抗性
（2）將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌 CaCl₂
（3）含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌 2
（4）E

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合流程圖，考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生分析題圖提取有效信息的能力；能理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間聯(lián)系的能力；能用文字及數(shù)學(xué)方式等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確地描述生物學(xué)方面的內(nèi)容．