Question

大肠杆菌是生物学及医学实验研究中最有代表性的模式生物之一。

（1）大肠杆菌与饮水安全。

    国家规定，每升饮用水中大肠菌数不得超过3个。有人测定某饮用水中的大肠杆菌（群）数：先将1升饮用水水样浓缩至10毫升，然后各取浓缩水样的2毫升，涂布到5个培养皿中进行培养，培养后计数的菌落数分别是9、12、5、8、6。请回答下列问题：

1）根据上述结果计算，被检水样大肠菌群数为________，水样________ （能、不能）达标。2）检测过程中需要培养大肠菌菌群，培养基配方如下：

琼脂	蛋白胨	乳糖	蔗糖	K2HPO4	伊红	美蓝	蒸馏水	pH
15 g	10 g	5 g	5 g	2 g	0.4 g	0. 065 g	1000 mL	7.2

    从培养基配方可以确定大肠杆菌的营养类型是                 ；从培养基功能可以确定其类型是              培养基，理由是                                    。

3）培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是_______________________________________________________。

（2）大肠杆菌与基因工程。

大肠杆菌pUC118质粒的某限制酶唯一酶切序列，位于该质粒的lacZ基因中。lacZ基因中如果没有插入外源基因，lacZ基因便可表达出b-半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和X-gal时，X-gal便会被b-半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落；如果lacZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达b-半乳糖苷酶，培养基中的X-gal不会被水解成蓝色，大肠杆菌将形成白色菌落。pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因。下图是利用lacZ基因筛选重组质粒示意图。据图回答问题：

1）质粒结构特点是                       。

2）作为受体大肠杆菌应不含氨苄青霉素抗性基因，原因是                             。

3）试管Ⅱ中用氯化钙溶液处理（增加其细胞壁的通透性）过的受体大肠杆菌，并在培养基中加入                                   。

3）将上述处理后的大肠杆菌置于图中培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒，请预测菌落的颜色，并分析结果：

①                                                                               。

②                                                                               。

（3）选择大肠杆菌作为研究材料，主要原因是：它体积小、结构简单、             、

             等。

Answer 1

（1）1）30、不能           

     2）异养型      选择      大肠杆菌菌落能被伊红美蓝染色成为金属光泽的紫黑色

     3）将未接种的培养基在适宜的温度下放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生

（2）1）双链闭环DNA分子

2）便于筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌     

3）IPTG、X-gal、氨苄青霉素

4）①如果长出蓝色菌落，说明运载体pUC118质粒已转入受体菌，但目的基因没有接入运载体（或说明重组质粒没导入受体大肠杆菌）

②如果长出白色菌落，说明重组质粒已导入受体大肠杆菌

（3）易培养、生活周期短、变异类型容易选择等

解析:

（1）1）根据浓缩前后的比例及其培养后获得的菌落数可以计算出被检水样大肠菌群数，并依此做出判断。2）根据碳源为乳糖和蔗糖等有机碳源可以判断出大肠杆菌的营养类型是异养型。由于加入了伊红和美蓝，所以从培养基功能可以确定其类型是选择培养基。3）检测培养基是否被污染的方法是设置空白对照，即将未接种的培养基在适宜的温度下放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生。（2）1）质粒是小型闭环双链DNA 分子。2）基因工程的受体细胞一般不含有标记基因，以便于筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌。3）根据题中的信息和质粒上带有的标记基因，可以判断出在培养基中应加入IPTG、X-gal、氨苄青霉素。4）根据题干信息可以作出如下判断：如果长出蓝色菌落，说明运载体pUC118质粒已转入受体菌，但目的基因没有接入运载体；如果长出白色菌落，说明重组质粒已导入受体大肠杆菌。（3）选择大肠杆菌作为研究材料，主要原因是：它体积小、结构简单、易培养、生活周期短、变异类型容易选择等。