Question

15．（Ⅰ）．chlL基因是蓝藻（蓝细菌）DNA上控制叶绿素合成的基因，为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞．技术路线如图甲所示，请据图分析回答：

（1）构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是改变ch1l基因的结构和便于筛选出导入重组质粒B的蓝细菌．
（2）若含有chlL基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所示．请回答：
①构建含chlL基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是酶1和酶3，对质粒和ch1l基因 进行切割．
②同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1800对碱基和8200对碱基的两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有600对碱基和8200对碱基的两种片段；若换用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生的片段是1200对碱基和8800对碱基．
（Ⅱ）．科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并在大肠杆菌中成功表达．图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程．请据图丙回答问题：
（1）图丙中质粒上有抗氨苄青霉素和抗四环素两个标记基因，经过①和②步骤后，有些质粒上的氨苄青霉素抗性基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒，由于目的基因的分隔使得该抗性基因失活．
（2）步骤③是将重组质粒导入大肠杆菌的过程，为了促进该过程，应该用CaCl₂处理大肠杆菌．
（3）步骤④：将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养，目的是含四环素抗性基因的大肠杆菌筛选，能在C中生长的大肠杆菌有2种．
（4）步骤⑤：用无菌牙签挑取C上的单个菌落，分别接种到D（含氨苄青霉素和四环素）和E（含四环素）两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示，含目的基因的菌落位于E（D、E）上．请在图中相应的位置上圈出含目的基因的菌落．
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Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：
图甲中：①②是基因表达载体的构建过程，需要限制酶和DNA连接酶；③是将重组质粒导入受体细胞的过程．
图乙中：含有chlL基因的外源DNA分子含有限制酶1、2和3的切割位点，但限制酶2的切割位点位于目的基因上，所以构建含chlL基因的重组质粒A时，应选用的限制酶1和酶3，对质粒和ch1l基因进行切割．同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1800对碱基和8200对碱基的两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有600对碱基和8200对碱基的两种片段．说明酶1和酶2之间、酶2和酶3之间、酶3和酶4之间都含有600对碱基．
图丙中：步骤①是将环状质粒切割开，步骤②是将目的基因与质粒连接，步骤③是将目的基因导入受体细胞，④是对大肠杆菌进行培养和筛选，⑤是用选择培养基进一步筛选菌落．

解答 解：Ⅰ（1）②过程是将红霉素抗性基因插入chlL基因，这样可以改变ch1l基因的结构，同时使重组质粒含有标记基因，便于筛选出导入重组质粒B的蓝细菌．
（2）①含有chlL基因的外源DNA分子含有限制酶1、2和3的切割位点，但限制酶2的切割位点位于目的基因上，所以构建含chlL基因的重组质粒A时，应选用的限制酶1和酶3，对质粒和ch1l基因进行切割．
②所以换用酶l和酶3同时切割此质粒，则产生的片段是1200对碱基和8800对碱基．
Ⅱ（1）由图中限制酶切割位置可知，目的基因插入的位置是氨苄青霉素抗性基因中．
（2）步骤③是基因工程第三步：将目的基因导入受体细胞，为了促进此过程，应该用CaCl₂溶液（Ca²⁺）处理大肠杆菌，增大大肠杆菌细胞壁的通透性，使其变成感受态细胞．
（3）培养基C是选择培养基，培养基中有四环素，专一筛选含四环素抗性基因的大肠杆菌，能在C中生长的大肠杆菌有两种，分别是抗四环素和同时抗四环素和含氨苄青霉素的大肠杆菌．
（4）D培养基中大肠杆菌对四环素和含氨苄青霉素都抗，而E中只抗一种四环素，所以在E中对应区域（D中没有菌落的部位），该处为转基因大肠杆菌．含目的基因的菌落为：

故答案为：
Ⅰ（1）改变ch1l基因的结构 便于筛选出导入重组质粒B的蓝细菌
（4）①酶1和酶3 质粒和ch1l基因 ②1200对碱基和8800对碱基
Ⅱ（1）氨苄青霉素抗性
（2）将重组质粒导入大肠杆菌 CaCl₂
（3）含四环素抗性基因的大肠杆菌 2
（4）E

点评 本题结合流程图，考查基因工程的相关知识，意在考查考生分析题图提取有效信息的能力；能理解所学知识要点，把握知识间联系的能力；能用文字及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容．