Question

4．科學(xué)家為了研究一種蜂鳥β-球蛋白基因的功能，將該基因?qū)�入到大腸桿菌（菌落為白色）細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)（如圖1）．所使用的質(zhì)粒中有amp^Ⅱ和lacZ兩種標(biāo)記基因，前者讓受體細(xì)胞具有抗氨芐青霉素的能力，后者表達(dá)的半乳糖苷酶會(huì)使一種被稱為X-gal的物質(zhì)呈現(xiàn)藍(lán)色．

（1）將蜂鳥的β-球蛋白基因?qū)�入大腸桿菌，需要先用同種限制酶酶處理蜂鳥的DNA和質(zhì)粒，并用DNA連接酶酶進(jìn)一步處理以期得到重組質(zhì)粒，最后再與經(jīng)Ca²⁺處理得到的感受態(tài)大腸桿菌混合；
（2）使用添加了氨芐青霉素和X-gal的培養(yǎng)基培養(yǎng)經(jīng)上述處理的大腸桿菌，選擇白色色的菌落克隆培養(yǎng)，就獲得了導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌；
（3）提取已經(jīng)確認(rèn)導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌的DNA，用圖2中的B和D兩種引物完成PCR擴(kuò)增，能說(shuō)明重組質(zhì)粒中整合的外源DNA片段包含了蜂鳥β-球蛋白基因；
（4）用上述方法可以獲得導(dǎo)入蜂鳥各種基因的諸多大腸桿菌的克隆，形成蜂鳥的基因文庫(kù)，但是，導(dǎo)入大腸桿菌的蜂鳥基因可能無(wú)法表達(dá)正常功能的蛋白質(zhì)，原因是大腸桿菌無(wú)法正常完成蜂鳥基因表達(dá)的肽鏈的加工（蜂鳥基因中包含了非編碼序列，答案合理即可）（寫出一項(xiàng)即可）．

Answer 1

分析 基因工程技術(shù)的基本步驟：
（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成．
（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等．
（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法．
（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：（1）分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)．（2）個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：（1）將蜂鳥的β-球蛋白基因?qū)�入大腸桿菌前，需先構(gòu)建基因表達(dá)載體，即先用同種限制酶處理蜂鳥的DNA和質(zhì)粒，并用DNA連接酶酶進(jìn)一步處理以期得到重組質(zhì)粒；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞常用感受態(tài)細(xì)胞法，即用Ca²⁺處理微生物細(xì)胞，使其處于易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)．
（2）質(zhì)粒中有amp^Ⅱ和lacZ兩種標(biāo)記基因，前者讓受體細(xì)胞具有抗氨芐青霉素的能力，后者表達(dá)的半乳糖苷酶會(huì)使一種被稱為X-gal的物質(zhì)呈現(xiàn)藍(lán)色．在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，amp^Ⅱ基因完好，而lacZ基因被破壞，因此使用添加了氨芐青霉素和X-gal的培養(yǎng)基培養(yǎng)經(jīng)上述處理的大腸桿菌，選擇白色的菌落克隆培養(yǎng)，就獲得了導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌．
（3）提取已經(jīng)確認(rèn)導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌的DNA，用圖2中的B和D兩種引物完成PCR擴(kuò)增（子鏈延伸的方向是5′→3′），能說(shuō)明重組質(zhì)粒中整合的外源DNA片段包含了蜂鳥β-球蛋白基因．
（4）基因組文庫(kù)包含某種生物所有的基因，而部分基因文庫(kù)只包含該生物部分基因．所以，用上述方法可以獲得導(dǎo)入蜂鳥各種基因的諸多大腸桿菌的克隆，形成蜂鳥的基因文庫(kù)；導(dǎo)入大腸桿菌的蜂鳥基因可能無(wú)法表達(dá)正常功能的蛋白質(zhì)，原因是大腸桿菌無(wú)法正常完成蜂鳥基因表達(dá)的肽鏈的加工（蜂鳥基因中包含了非編碼序列，答案合理即可）．
故答案為：
（1）限制酶    DNA連接酶    Ca²⁺
（2）氨芐青霉素   X-gal  白色
（3）DNA    B和D
（4）基因文庫(kù)    大腸桿菌無(wú)法正常完成蜂鳥基因表達(dá)的肽鏈的加工（蜂鳥基因中包含了非編碼序列，答案合理即可）

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)記基因工程的原理及操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題，能結(jié)合題中和圖中信息準(zhǔn)確答題，屬于考綱識(shí)記和理解層次的考查．