Question

18．许多大肠杆菌的质粒上含有lacZ′基因（内含EcoRI的酶切位点），其编码的产物β-半乳糖苷酶在X-gal 和IPTG存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色．基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如图所示．请据图回答：
（1）限制酶EcoRⅠ的识别序列和酶切位点是-G^↓AATTC-，SmaⅠ的识别序列和酶切位点是-CCC^↓GGG-．图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是-TTAA．
（2）转化过程中，大肠杆菌应先用Ca²⁺处理，使其成为细胞．
（3）菌落①②③中颜色为白色的是菌落③，原因是lacZ′标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出β?半乳糖苷酶，故菌落为白色．
（4）菌落③中的目的基因是否表达，可采用的检测办法是抗原-抗体杂交．

Answer 1

分析 分析题图：目的基因的左侧有限制酶EcoRI的识别序列，右侧是限制酶SmaI的识别序列，而质粒上只有限制酶EcoRI的识别序列，所以需要用限制酶EcoRI来切割质粒，用限制酶EcoRI和SmaI来切割含有目的基因的外源DNA分子，这样就使目的基因右侧无法与质粒连接，所以目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接限制酶EcoRI切割形成的末端，即-TTAA．用限制酶EcoRI切割质粒时，会破坏质粒上的lacZ'基因，但切割后的质粒自身环化后，lacZ'基因又被修复，能表达产生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，所以菌落①②呈现蓝色；菌落③导入的是重组质粒，其lacZ'基因被破坏，不能表达产生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，菌落颜色为白色．

解答 解：（1）由图可知，目的基因的左侧有限制酶EcoRI的识别序列，右侧是限制酶Sma I的识别序列，而质粒上只有限制酶EcoRI的识别序列，所以需要用限制酶EcoRI来切割质粒，用限制酶EcoRI和Sma I来切割含有目的基因的外源DNA分子，这样就使目的基因右侧无法与质粒连接，所以目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接限制酶EcoRI切割形成的末端，即-TTAA．
（2）将目的基因导入大肠杆菌细胞之前，应先用Ca²⁺处理大肠杆菌，使其处于能吸收周围DNA的感受态细胞．
（3）用限制酶EcoRI切割质粒时，会破坏质粒上的lacZ'基因，但切割后的质粒自身环化后，lacZ'基因又被修复，能表达产生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，所以菌落①②呈现蓝色；菌落③导入的是重组质粒，其lacZ'基因被破坏，不能表达产生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，菌落颜色为白色．
（4）检测目的基因是否表达产生蛋白质，可采用抗原一抗体杂交法．
故答案为：
（1）-TTAA
（2）Ca²⁺感受态细胞
（3）菌落③lacZ′标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出β?半乳糖苷酶，故菌落为白色
（4）抗原-抗体杂交

点评 本题结合题图，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，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识解决生物学问题的能力．