Question

如圖1表示含有目的基因D的DNA片段長(zhǎng)度（bp即堿基對(duì)）和部分堿基序列，圖右表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列．現(xiàn)有MspI、BamHI、MboI、SmaI 4種限制性核酸內(nèi)切它們識(shí)別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG．

（1）若用限制酶SmaI完全切割圖中含有目的基因D的DNA片段，其產(chǎn)物長(zhǎng)度分為

 

． 若圖左DNA分子中虛線方框內(nèi)的堿基對(duì)被T-A堿基對(duì)替換，那么基因D就突變?yōu)榛�因d．從隱形純合子中分離出圖示對(duì)應(yīng)的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，產(chǎn)物中共有

 

種不同長(zhǎng)度的DNA片段．
（2）為了提高試驗(yàn)成功率，需要通過

 

技術(shù)擴(kuò)增目的基因，以獲得目的基因的大量拷貝．在目的基因進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)，加入的引物有A、B兩種，若該目的基因擴(kuò)增n代，則其中含有A、B引物的DNA分子有

 

個(gè)．
（3）若將圖右中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進(jìn)行連接，形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制酶是

 

．
（4）為了篩選出成功導(dǎo)入含目的基因D的重組質(zhì)粒的大腸桿菌，首先將大腸桿菌在含

 

的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如右圖示的菌落．再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含

 

的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖3的結(jié)果（空圈表示與圖2對(duì)照無菌落的位置）．挑選目的菌的位置為

 

．
（5）若目的基因在工程菌中表達(dá)產(chǎn)物是一條多肽鏈，如考慮終止密碼，則其至少含有的氧原子數(shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：基因工程的原理及技術(shù),培養(yǎng)基對(duì)微生物的選擇作用

專題：

分析：分析圖1：圖中DNA片段含有2個(gè)限制酶SmaⅠ切割位點(diǎn)，可被限制酶SmaⅠ切割產(chǎn)生長(zhǎng)度為534+3=537bp、796-3-3=790bp、658+3=661bp的三中DNA片段．基因D兩側(cè)序列為GGATCC，可被限制酶BamHⅠ切割．
質(zhì)粒含有CCGG序列、GGATCC序列和GATC序列，其中CCGG序列可被限制酶MspⅠ切割，GGATCC序列和GATC序列可被限制酶MboⅠ切割．用限制酶BamHⅠ切割破壞了抗生素A抗性基因，但沒有破環(huán)抗生素B抗性基因，因此含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌能抗抗生素B，但不能抗抗生素A．

解答： 解：（1）根據(jù)圖1中的酶切位點(diǎn)，可判斷用限制酶SmaⅠ完全切割該DNA片段，其產(chǎn)物長(zhǎng)度為537bp、790bp、661bp．若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對(duì)被T-A堿基對(duì)替換，基因D就突變?yōu)榛�因d，那么基因d上只有一個(gè)限制酶SmaⅠ切割位點(diǎn)，被限制酶SmaⅠ切割的產(chǎn)物長(zhǎng)度為534+796-3=1327kb、658+3=661bp．因此從隱性純合子（dd）分離出圖1及其對(duì)應(yīng)的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，產(chǎn)物中共有2種不同DNA片段．
（2）為了提高試驗(yàn)成功率，需要通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，以獲得目的基因的大量拷貝．由于PCR技術(shù)運(yùn)用了DNA復(fù)制的原理，因此目的基因擴(kuò)增n代后產(chǎn)生子代DNA分子2ⁿ．又由于親代DNA分子的兩條鏈中不含引物，因此含有A、B引物的DNA分子有2ⁿ-2 個(gè)．
（3）由圖1可知，目的基因兩側(cè)是GGATCC序列，該序列是限制酶BamHⅠ的識(shí)別序列，因此要將質(zhì)粒和目的基因D連接形成重組質(zhì)粒，應(yīng)選用限制酶BamHⅠ切割．
（4）用限制酶BamHⅠ切割質(zhì)粒后，用限制酶BamHⅠ切割破壞了抗生素A抗性基因，但沒有破環(huán)抗生素B抗性基因，因此首先用含有抗生素B的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，能生存下來的是含有普通質(zhì)粒和重組質(zhì)粒的大腸桿菌；再用含有抗生素A的培養(yǎng)基培養(yǎng)，能生存下來的是含有普通質(zhì)粒的大腸桿菌．最后能在培養(yǎng)皿1上生存，但不能在培養(yǎng)皿2上生存的大腸桿菌菌落進(jìn)行培養(yǎng)，即可得到含重組質(zhì)粒的大腸桿菌．圖3中空心圈在圖2中對(duì)應(yīng)的位置是含目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落．
（5）基因D含有1020對(duì)堿基，最多能翻譯形成含有1020÷3-1（終止密碼子）=339個(gè)氨基酸的多肽鏈．多肽鏈含有O原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2肽鏈數(shù)+R基中的O原子數(shù)，所以該多肽至少含有O原子數(shù)為338+2×1=340個(gè)．
故答案為：
（1）537、790、661    2     
（2）PCR      2ⁿ-2     
（3）BamH1       
（4）抗生素B    抗生素A   圖2培養(yǎng)基中對(duì)應(yīng)圖3中消失的菌落     
（5）340

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合圖解，考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的原理、操作工具及操作步驟，能結(jié)合圖中限制酶的識(shí)別序列判斷所選限制酶的種類，再根據(jù)抗性基因進(jìn)行篩選，同時(shí)能結(jié)合圖中和題中的數(shù)據(jù)答題．