Question

【题目】科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。但在进行基因工程的操作过程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—，请据图回答：

（1）过程①所需要的酶是_________________

（2）在构建基因表达载体的过程中，应用限制酶______切割质粒，用限制酶______切割目的基因。用限制酶切割目的基因和载体后形成的黏性末端通过__________________原则进行连接。人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是_______________________

（3）在过程③中一般将受体大肠杆菌用Cacl2溶液进行处理，用以增大细胞壁的通透性，使________________________容易进入受体细胞。

（4）将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，得到如图a所示的结果（圆点表示菌落），该结果说明能够生长的大肠杆菌中已导入了____________________，反之则没有导入；再将灭菌绒布按到培养基a上，使绒布表面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图b所示的结果（圆圈表示与图a中培养基上对照无菌落的位置）。与图b圆圈相对应的图a中的菌落表现型是__________________________，这些大肠杆菌中导入了________________。

Answer 1

【答案】 逆转录酶 Ⅰ Ⅱ 碱基互补配对 人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同 含有目的基因的重组质粒 普通质粒或重组质粒 抗氨苄青霉素而不抗四环素 重组质粒

【解析】分析题图：图示表示利用基因工程培育抗虫棉过程，其中①表示通过mRNA为模板合成目的基因的逆转录过程；②表示基因表达载体的构建过程，该过程需要限制酶和DNA连接酶；③表示将目的基因导入受体细胞。

（1）过程①是以mRNA为模板形成目的基因的过程，属于逆转录，此过程需要逆转录酶的催化。

（2）在构建基因表达载体时，需用限制酶对目的基因和质粒进行切割以形成相同的黏性末端。质粒如果用限制酶Ⅱ来切割的话，将会在质粒在出现两个切口且抗生素抗性基因全被破坏，故质粒只能用限制酶Ⅰ切割（破坏四环素抗性基因而保留氨苄青霉素抗性基因，即将来形成的重组质粒能在含氨苄青霉素的培养基中生存而在含四环素的培养基中不能生存）；目的基因两端都出现黏性末端时才能和质粒发生重组，故目的基因只有用限制酶Ⅱ切割时，才会在两端都出现黏性末端。黏性末端其实是被限制酶切开的DNA两条单链的切口，这个切口上带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好通过碱基互补配对进行连接。来源不同的DNA之所以能发生重新组合，主要原因是两者的结构基础相同，都是双螺旋结构，基本组成单位都是脱氧核苷酸等。

（3）如果受体细胞是细菌，常用CaCl2溶液处理细胞，以增大细胞壁的通透性，使细胞处于一种能吸收周围环境中含有目的基因的重组质粒的生理状态，即感受态。

（4）如果大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基中能生存的话，说明该细菌已获得抗该抗生素的能力，体内已导入了该抗生素的基因（普通质粒或重组质粒都含有该基因）；图a中能生存的菌落为抗氨苄青霉素的菌落，转移到含四环素培养基的菌落不变，但有的菌落不能生存，说明这些菌落抗氨苄青霉素而不抗四环素；那么这些大肠杆菌体内导入的应是重组质粒，如果是普通质粒的话，应该既抗氨苄青霉素又抗四环素，在图a、b中都应该存在。