Question

【題目】下圖1為某種常用質(zhì)粒的序列圖，LacZ基因編碼的酶能使無(wú)色的X—gal變?yōu)樗{(lán)色，Ampr為氨芐青霉素抗性基因。圖2為目的基因的序列及其相關(guān)限制酶的識(shí)別序列。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

⑴若要篩選成功導(dǎo)入目的基因的重組質(zhì)粒，培養(yǎng)基中應(yīng)加入的物質(zhì)有__________和___________。基因表達(dá)載體的組成除了目的基因外，還必須有_______、終止子和標(biāo)記基因等。對(duì)獲取的目的基因可用_________技術(shù)對(duì)其擴(kuò)增。

⑵實(shí)驗(yàn)小組用BamHⅠ和BlgⅡ兩種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，構(gòu)建重組質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌中，在篩選重組質(zhì)粒的培養(yǎng)基上，若大腸桿菌菌落顯藍(lán)色，說(shuō)明導(dǎo)入了__________；若大腸桿菌菌落顯白色，說(shuō)明導(dǎo)入了_________。沒(méi)有導(dǎo)入任何外源DNA的大腸桿菌_______(填“能”或“不能）在該培養(yǎng)基上生存。

⑶將若干個(gè)質(zhì)粒和目的基因用BamHⅠ和BlgⅡ兩種限制酶切割后，用DNA連接酶相連，若僅考慮質(zhì)粒與目的基因相連接，會(huì)有________種連接方式。然后再用BamHⅠ和EcoRⅠ切割成功連接后的產(chǎn)物，獲得了長(zhǎng)度為0.8kb、3.8kb、1.1kb和3.5kb四種長(zhǎng)度的DNA片段，則目的基因的長(zhǎng)度為______kb(已知目的基因的長(zhǎng)度大于2kb，1kb=1000個(gè)堿基對(duì)）。

Answer 1

【答案】 X—gal 氨芐青霉素 啟動(dòng)子 PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)） 沒(méi)有目的基因的空質(zhì)粒 重組質(zhì)粒 不能 兩 2.7

【解析】試題分析：分析質(zhì)粒和含目的基因的DNA片段上存在的限制酶識(shí)別位點(diǎn)可知，為了保證切割的目的基因能插入切開(kāi)的質(zhì)粒切口，必須要求切開(kāi)的質(zhì)粒切口和目的基因兩端露出的堿基序列相同，才能配對(duì)連接，所以必需選擇BamHⅠ和BlgⅡ兩種限制酶切割。結(jié)合圖示，BamHⅠ會(huì)將標(biāo)記基因Lac Z破壞，所以如果在LacZ處成功插入目的基因后，培養(yǎng)基中加入X-gal后不變?yōu)樗{(lán)色，而呈白色。但標(biāo)記基因Amp沒(méi)有被破壞，所以不管是否插入了目的基因的質(zhì)粒，在加入有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中，含有該質(zhì)粒的細(xì)菌都能正常生長(zhǎng)。

（1）由圖知，質(zhì)粒上含有LacZ和Amp兩個(gè)標(biāo)記基因，根據(jù)質(zhì)粒和目的基因的酶切位點(diǎn)可知，若大腸桿菌中含有成功導(dǎo)入了目的基因的重組質(zhì)粒，則不能使無(wú)色的X-gal變?yōu)樗{(lán)色，但具備氨芐青霉素抗性。故若想篩選到成功導(dǎo)入目的基因的重組質(zhì)粒，應(yīng)在培養(yǎng)基中加入X-gal和氨芐青霉素，只有成功導(dǎo)入了質(zhì)粒的細(xì)菌才能不被氨芐青霉素殺死，同時(shí)表現(xiàn)為白色。基因表達(dá)載體的組成除了目的基因外，還必須有啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。PCR技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因。

（2）由圖知，若目的基因成功導(dǎo)入質(zhì)粒中，則質(zhì)粒上原有的LacZ基因被破壞，含重組質(zhì)粒的細(xì)菌不能使無(wú)色的X-gal變?yōu)樗{(lán)色。故若培養(yǎng)基上的大腸桿菌菌落顯藍(lán)色，說(shuō)明質(zhì)粒中不含有目的基因，LacZ基因沒(méi)有被限制酶切開(kāi)，仍然具備使X-gal變色的能力。沒(méi)有導(dǎo)入任何外源DNA的大腸桿菌不能抵抗氨芐青霉素的攻擊而死亡，不能在篩選培養(yǎng)基上生存。

（3）根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，可知BamH和Bgl兩種限制酶的識(shí)別位點(diǎn)如下圖所示：

可知其產(chǎn)生的黏性末端序列相同，可用DNA連接酶連接，但連接后的序列不能再被這兩種限制酶識(shí)別。因此再用BamH和EcoR切割連接產(chǎn)物，重組質(zhì)粒上目的基因的兩端中必定有一端無(wú)法被BamH識(shí)別，而另一端正常被BamH切開(kāi)，即存在下圖的兩種情況：

根據(jù)產(chǎn)物片段的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)圖中兩種情況，可知質(zhì)粒總長(zhǎng)度為4.6kb，目的基因的長(zhǎng)度為3.8kb—1.1kb=2.7kb。