Question

科學(xué)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(zhì)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-，據(jù)圖回答：

（1）過程①表示的是采取

 

的方法來獲取目的基因．基因工程的關(guān)鍵步驟是

 

．（用圖中數(shù)據(jù)表示）
（2）根據(jù)圖示分析，在構(gòu)建基因表達載體過程中，應(yīng)用限制酶

 

切割質(zhì)粒，形成了

 

的粘性末端（將粘性末端寫出），用限制酶

 

酶切割目的基因．用限制酶切割目的基因和運載體后形成的黏性末端通過

 

原則進行連接，在DNA連接酶的作用下形成了

 

鍵．
（3）人的基因之所以能與大腸桿菌的DNA分子進行重組，原因是

 

．
（4）人體的生長激素基因能在細菌體內(nèi)成功表達是因為

 

．寫出目的基因?qū)爰毦斜磉_的過程

 

．
（5）過程③需要用

 

處理細菌B，使細菌B處于

 

（狀態(tài)）．為了檢測大腸桿菌B是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒，需要將它涂布在一個含有

 

的培養(yǎng)基上，能夠生長的，說明已導(dǎo)入了

 

，反之則沒有導(dǎo)入．
（6）通過檢測

 

來判斷基因工程是否成功，檢測的方法是

 

．

Answer 1

考點：基因工程的原理及技術(shù)

專題：

分析：獲得目的基因的方法：①從基因文庫中獲取 ②利用PCR技術(shù)擴增 ③人工合成（化學(xué)合成）．據(jù)圖分析可知，人的生長激素基因是人工合成的，采取的方法是利用人的生長激素基因的mRNA為模板，進行反轉(zhuǎn)錄．
目的基因能插入宿主DNA，與大腸桿菌的DNA分子進行重組，原因是它們的成分和結(jié)構(gòu)相同，都是由四種脫氧核苷酸組成的雙螺旋結(jié)構(gòu)．所有的生物都共用一套密碼子，所以人體的生長激素基因能在細菌體內(nèi)的核糖體上成功表達．
將得到的大腸桿菌B涂布在一個含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，因質(zhì)粒上有抗氨芐青霉素基因，且重組質(zhì)粒上的抗氨芐青霉素基因，也沒有被破壞，所以如果大腸桿菌B能夠生長，說明已導(dǎo)入了含抗氨芐青霉素基因的普通質(zhì)粒或重組質(zhì)粒，反之則沒有導(dǎo)入．

解答： 解：（1）過程①是以mRNA為模板形成基因的過程，屬于反轉(zhuǎn)錄，此過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與．
（2）在構(gòu)建基因表達載體時，需用限制酶對目的基因和質(zhì)粒進行切割以形成相同的黏性末端．質(zhì)粒如果用限制酶Ⅱ來切割的話，將會在質(zhì)粒在出現(xiàn)兩個切口且抗生素抗性基因全被破壞，故質(zhì)粒只能用限制酶Ⅰ切割（破壞四環(huán)素抗性而保留氨芐青霉素抗性，即將來形成的重組質(zhì)粒能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生存，而在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中不能生存），形成的黏性末端是GATC；目的基因兩端都出現(xiàn)黏性末端時才能和質(zhì)粒發(fā)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(xiàn)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．在DNA連接酶的作用下形成了磷酸二酯鍵．
（3）人的基因之所以能與大腸桿菌的DNA分子進行重組，原因是人的基因與大腸桿菌DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)相同．
（4）所有的生物都共用一套密碼子，所以人體的生長激素基因能在細菌體內(nèi)成功表達，過程是生長激素基因

轉(zhuǎn)錄

mRNA

翻譯

生長激素．
（5）過程③需要用Ca²⁺處理細菌B，增大細胞壁的通透性，使細菌B處于感受態(tài)細胞．因本題上有2個標(biāo)記基因，但抗四環(huán)素基因被插入的基因破壞掉，因此剩下的是抗氨芐青霉素抗性基因，如果在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能生長，說明已經(jīng)導(dǎo)入了重組質(zhì)�；蚱胀ㄙ|(zhì)粒A，因為普通質(zhì)粒和重組質(zhì)粒都含有抗氨芐青霉素的基因．
（6）通過檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)來判斷基因工程是否成功，檢測的方法是抗原-抗體雜交技術(shù)．
故答案為：
（1）反轉(zhuǎn)錄（人工合成）              基因表達載體的構(gòu)建
（2）ⅠGATCⅡ堿基互補配對            磷酸二酯
（3）人的基因與大腸桿菌DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)相同
（4）共同一套（遺傳）密碼子                   生長激素基因

轉(zhuǎn)錄

mRNA

翻譯

生長激素
（5）Ca²⁺感受態(tài)細胞            氨芐青霉素           普通質(zhì)�；蛑亟M質(zhì)粒
（6）目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)             抗原-抗體雜交技術(shù)

點評：本題主要考查與基因工程相關(guān)的知識，如基因工程的基本工具、基因工程的操作程序等，意在考查考生能運用所學(xué)知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學(xué)問題進行解釋并做出合理判斷得出正確結(jié)論的能力．