Question

3．大肠杆菌Puc18质粒是基因工程中常用的运载体．某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β一半乳糖苷酶．当培养基中含有IPTG和X-gal时，X-gal便会被β-半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落，反之，则形成白色菌落．如图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程．

（1）已获得的目的基因可利用PCR技术进行扩增．
（2）目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复磷酸二酯键．
（3）将试管I中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化；大肠杆菌需事先用Ca²⁺进行处理，目的是使大肠杆菌细胞处于感受态．
（4）将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，还应加入IPTG、X-gal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌．
（5）若观察到培养基上出现白色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒．如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是无论大肠杆菌是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落．

Answer 1

分析 分析题图：大肠杆菌pUC18质粒含有氨苄青霉素抗性基因和LacZ基因，但限制酶的切割位点位于LacZ基因上，所以构建成的重组质粒含有氨苄青霉素抗性基因，但LacZ基因被破坏，不能产生β一半乳糖苷酶．试管Ⅰ中是基因表达载体，试管Ⅱ中是大肠杆菌，将试管I中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化，最后用选择培养基进行筛选．

解答 解：（1）PCR技术能在短时间内大量扩增目的基因，所以已获得的目的基因可利用PCR技术进行扩增．
（2）DNA连接酶连接形成的是磷酸二酯键．
（3）将试管I中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是使目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和表达，即进行转化；大肠杆菌需事先用Ca²⁺进行处理，增大细胞壁的通透性，使之处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态．
（4）将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，还应加入IPTG、X-gal以及氨苄青霉素；由于质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此导入质粒的大肠杆菌能抗氨苄青霉素，所以培养基中加入氨苄青霉素的作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌．
（5）重组质粒上的LacZ基因被破坏，不能产生β一半乳糖苷酶，若大肠杆菌中已成功导入了重组质粒，则其在含有IPTG和X-gal的培养基中形成白色菌落．如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则无论大肠杆菌是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落．
故答案为：
（1）PCR
（2）磷酸二酯
（3）进行转化　           使大肠杆菌细胞处于感受态
（4）碳源、氮源、无机盐、水　             导入pUC18质粒的大肠杆菌
（5）白　         无论大肠杆菌是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落

点评 本题结合流程图，考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的具体操作步骤及相关细节，能结合题中和图中信息准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查．