Question

4．科学家为了研究一种蜂鸟β-球蛋白基因的功能，将该基因导入到大肠杆菌（菌落为白色）细胞进行复制和表达（如图1）．所使用的质粒中有amp^Ⅱ和lacZ两种标记基因，前者让受体细胞具有抗氨苄青霉素的能力，后者表达的半乳糖苷酶会使一种被称为X-gal的物质呈现蓝色．

（1）将蜂鸟的β-球蛋白基因导入大肠杆菌，需要先用同种限制酶酶处理蜂鸟的DNA和质粒，并用DNA连接酶酶进一步处理以期得到重组质粒，最后再与经Ca²⁺处理得到的感受态大肠杆菌混合；
（2）使用添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基培养经上述处理的大肠杆菌，选择白色色的菌落克隆培养，就获得了导入重组质粒的大肠杆菌；
（3）提取已经确认导入重组质粒的大肠杆菌的DNA，用图2中的B和D两种引物完成PCR扩增，能说明重组质粒中整合的外源DNA片段包含了蜂鸟β-球蛋白基因；
（4）用上述方法可以获得导入蜂鸟各种基因的诸多大肠杆菌的克隆，形成蜂鸟的基因文库，但是，导入大肠杆菌的蜂鸟基因可能无法表达正常功能的蛋白质，原因是大肠杆菌无法正常完成蜂鸟基因表达的肽链的加工（蜂鸟基因中包含了非编码序列，答案合理即可）（写出一项即可）．

Answer 1

分析 基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成．
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等．
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法．
（4）目的基因的检测与鉴定：（1）分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等．

解答 解：（1）将蜂鸟的β-球蛋白基因导入大肠杆菌前，需先构建基因表达载体，即先用同种限制酶处理蜂鸟的DNA和质粒，并用DNA连接酶酶进一步处理以期得到重组质粒；将目的基因导入微生物细胞常用感受态细胞法，即用Ca²⁺处理微生物细胞，使其处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态．
（2）质粒中有amp^Ⅱ和lacZ两种标记基因，前者让受体细胞具有抗氨苄青霉素的能力，后者表达的半乳糖苷酶会使一种被称为X-gal的物质呈现蓝色．在构建基因表达载体时，amp^Ⅱ基因完好，而lacZ基因被破坏，因此使用添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基培养经上述处理的大肠杆菌，选择白色的菌落克隆培养，就获得了导入重组质粒的大肠杆菌．
（3）提取已经确认导入重组质粒的大肠杆菌的DNA，用图2中的B和D两种引物完成PCR扩增（子链延伸的方向是5′→3′），能说明重组质粒中整合的外源DNA片段包含了蜂鸟β-球蛋白基因．
（4）基因组文库包含某种生物所有的基因，而部分基因文库只包含该生物部分基因．所以，用上述方法可以获得导入蜂鸟各种基因的诸多大肠杆菌的克隆，形成蜂鸟的基因文库；导入大肠杆菌的蜂鸟基因可能无法表达正常功能的蛋白质，原因是大肠杆菌无法正常完成蜂鸟基因表达的肽链的加工（蜂鸟基因中包含了非编码序列，答案合理即可）．
故答案为：
（1）限制酶    DNA连接酶    Ca²⁺
（2）氨苄青霉素   X-gal  白色
（3）DNA    B和D
（4）基因文库    大肠杆菌无法正常完成蜂鸟基因表达的肽链的加工（蜂鸟基因中包含了非编码序列，答案合理即可）

点评 本题结合图解，考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节问题，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．