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18.如图一所示表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图右表示一种质粒的结构和部分碱基序列.现有MspI、BamHI、MboI、SmaI 4种限制性核酸内切它们识别的碱基序列和酶切位点分别为
C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG.

(1)若用限制酶SmaI完全切割图中含有目的基因D的DNA片段,其产物长度分为537、790、661. 若图左DNA分子中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d.从隐形纯合子中分离出图示对应的DNA片段,用限制酶Sma I完全切割,产物中共有2种不同长度的DNA片段.
(2)为了提高试验成功率,需要通过PCR技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝.在目的基因进行扩增时,加入的引物有A、B两种,若该目的基因扩增n代,则其中含有A、B引物的DNA分子有2n-2个.
(3)若将图中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是BamH1.
(4)为了筛选出成功导入含目的基因D的重组质粒的大肠杆菌,首先将大肠杆菌在含抗生素B的培养基上培养,得到如图二所示的菌落.再将灭菌绒布按到培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布按到含抗生素A的培养基上培养,得到如图2的结果(空圈表示与图1对照无菌落的位置).挑选目的菌的位置为图1培养基中对应图2中消失的菌落.
(5)若目的基因在工程菌中表达产物是一条多肽链,如考虑终止密码,则其至少含有的氧原子数为340.

分析 分析图一:图中DNA片段含有2个限制酶SmaⅠ切割位点,可被限制酶SmaⅠ切割产生长度为534+3=537bp、796-3-3=790bp、658+3=661bp的三中DNA片段.质粒含有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切割破坏了抗生素A抗性基因,但没有破环抗生素B抗性基因,因此含有重组质粒的大肠杆菌能抗抗生素B,但不能抗抗生素A.

解答 解:(1)根据图1中的酶切位点,可判断用限制酶SmaⅠ完全切割该DNA片段,其产物长度为537bp、790bp、661bp.若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换,基因D就突变为基因d,那么基因d上只有一个限制酶SmaⅠ切割位点,被限制酶SmaⅠ切割的产物长度为534+796-3=1327kb、658+3=661bp.因此从隐性纯合子(dd)分离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,产物中共有2种不同DNA片段.
(2)为了提高试验成功率,需要通过PCR技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝.由于PCR技术运用了DNA复制的原理,因此目的基因扩增n代后产生子代DNA分子2n.又由于亲代DNA分子的两条链中不含引物,因此含有A、B引物的DNA分子有2n-2 个.
(3)由图1可知,目的基因两侧是GGATCC序列,该序列是限制酶BamHⅠ的识别序列,因此要将质粒和目的基因D连接形成重组质粒,应选用限制酶BamHⅠ切割.
(4)用限制酶BamHⅠ切割质粒后,用限制酶BamHⅠ切割破坏了抗生素A抗性基因,但没有破环抗生素B抗性基因,因此首先用含有抗生素B的培养基培养大肠杆菌,能生存下来的是含有普通质粒和重组质粒的大肠杆菌;再用含有抗生素A的培养基培养,能生存下来的是含有普通质粒的大肠杆菌.最后能在培养皿1上生存,但不能在培养皿2上生存的大肠杆菌菌落进行培养,即可得到含重组质粒的大肠杆菌.图2中空心圈在图1中对应的位置是含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落.
(5)基因D含有1020对碱基,最多能翻译形成含有1020÷3-1(终止密码子)=339个氨基酸的多肽链.多肽链含有O原子数=肽键数+2肽链数+R基中的O原子数,所以该多肽至少含有O原子数为338+2×1=340个.
故答案为:
(1)537、790、661     2
(2)PCR      2n-2
(3)BamH1
(4)抗生素B    抗生素A     图1培养基中对应图2中消失的菌落
(5)340

点评 本题结合图解,考查基因工程的相关知识,要求考生识记基因工程的原理、操作工具及操作步骤,能结合图中限制酶的识别序列判断所选限制酶的种类,再根据抗性基因进行筛选,同时能结合图中和题中的数据答题.

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