Question

14．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(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-，請據(jù)圖回答：

（1）過程①所需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶．
（2）在構(gòu)建基因表達載體的過程中，應用限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒，用限制酶Ⅱ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堿基互補配對原則進行連接．人的基因之所以能與大腸桿菌的DNA分子進行重組，原因是人的基因與大腸桿菌DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)相同．
（3）在過程③中一般將受體大腸桿菌用CaCl₂進行處理，以增大細胞壁的通透性，使含有目的基因的重組質(zhì)粒容易進入受體細胞．
（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(yǎng)基上，得到如圖a所示的結(jié)果（圓點表示菌落），該結(jié)果說明能夠生長的大腸桿菌中已導入了普通質(zhì)�；蛑亟M質(zhì)粒，反之則沒有導入；再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基a上，使絨布表面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖b所示的結(jié)果（圓圈表示與圖a中培養(yǎng)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(xiàn)型是抗氨芐青霉素但不抗四環(huán)素，這些大腸桿菌中導入了重組質(zhì)粒．
（5）人體的生長激素基因能在大腸桿菌體內(nèi)成功表達是因為共同一套（遺傳）密碼子．目的基因?qū)�入大腸桿菌中后表達的過程是生長激素基因$\stackrel{轉(zhuǎn)錄}{→}$mRNA$\stackrel{翻譯}{→}$生長激素．

Answer 1

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，說明已導入了含抗氨芐青霉素基因的普通質(zhì)�；蛑亟M質(zhì)粒，反之則沒有導入．

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）；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．來源不同的DNA之所以能發(fā)生重新組合，主要原因是兩者的結(jié)構(gòu)基礎相同，都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，基本組成單位都是脫氧核苷酸等．
（3）將重組質(zhì)粒導入細菌B之前，要將細菌B放入一定濃度的CaCl₂溶液中處理，目的是增大細胞壁的通透性，使含有目的基因的重組質(zhì)粒容易進入受體細胞．
（5）因本題上有2個標記基因，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．與圖2中b空圈相對應的圖2的a中的菌落表現(xiàn)型是抗氨芐青霉素但不抗四環(huán)素，說明這些細菌中導入了重組質(zhì)粒．
（5）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$\stackrel{轉(zhuǎn)錄}{→}$mRNA$\stackrel{翻譯}{→}$生長激素．
故答案為：
（1）逆轉(zhuǎn)錄酶　
（2）ⅠⅡ堿基互補配對    人的基因與大腸桿菌DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)相同
（3）CaCl₂   細胞壁
（4）普通質(zhì)�；蛑亟M質(zhì)粒   抗氨芐青霉素但不抗四環(huán)素 重組質(zhì)粒
（5）共同一套（遺傳）密碼子　生長激素基因$\stackrel{轉(zhuǎn)錄}{→}$mRNA$\stackrel{翻譯}{→}$生長激素

點評 本題結(jié)合轉(zhuǎn)基因棉花培育過程圖，考查基因工程、植物組織培養(yǎng)等知識，要求考生識記基因工程的工程及操作步驟，能根據(jù)限制酶識別序列選擇合適的限制酶，并能準確判斷圖中各過程的名稱，再結(jié)合所學的知識準確答題．