Question

（10分）mtDNA是存在于人类细胞线粒体中双链闭合环状的DNA分子，具有自我复制、转录和控制合成蛋白质的功能。mtDNA的类型具有明显的种族特异性。现用两种限制性核酸内切酶M和N切割某人的mtDNA（限制酶M和N的识别序列和切割位点如图1所示），然后通过凝胶电泳分离DNA片段（通电状态下，不同分子量的DNA片段在琼脂中的移动距离不同从而被分离），分析后得到下表。

凝胶电泳结果（1kb=1000对碱基） （数字表示该片段的存在以及数量）
分子量（kb）	酶M	酶N	酶M+酶N
1.0	1		1
2.0			1
3.0			1
4.0			1
5.0	1
6.0			1
7.0		1
9.0		1
10.0	1

（1）该mtDNA的长度为___________kb。在该DNA分子中，M酶与N酶的切割位点分别有____________个。
（2）M酶与N酶切出的能相互粘连的末端能在______________酶的作用下相互连接，请将连接的结果表示出来：_______________________。连接后的序列是否可以用M酶、N酶进行切割，请简述理由：________________________________________。
（3）图2为真核细胞的某基因的结构图以及限制酶M和N的切割位点。现用酶切法直接从供体细胞中切割图2中的基因从而获得目的基因，可选用酶______来切割。这个方法虽然操作方便，但切割下的基因中含有不能指导蛋白质合成的区域。因此，目前往往采用逆转录的人工合成的方法，其基本步骤是：__________________。

图2
（4）已知图2中Ⅱ区的碱基数是2000个，其中阴影区域碱基数是800个，空白区域中G 和C的总数共有400个，则由该区转录的mRNA中A和U总数是_____________。

Answer 1

（1）16kb；       3、2
（2）DNA连接酶   否，连接后的序列不是M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列
（3）N；从表达该基因的细胞中分离出mRNA，在逆转录酶的作用下，形成单链DNA，再经过复制形成双链DNA
（4）400

解析试题分析：（1）由酶M切割得到三个片段，三个片段的长度相加即为该DNA的长度：1.0+5.0+10.0=16kb。由切割得到的片段可知酶M在该DNA分子上有3个酶切位点，酶N在该DNA分子上有2个酶切位点。
（2）酶M和酶N切割后产生的黏性末端相同，，可在DNA连接酶的作用下相互连接。两者切割后连接起来的片段如下：
——AGATCC——
——TCTAGG——
由图示可知该序列不是M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列。
（3）基因是具有遗传效应的DNA片段，可指导蛋白质合成，所以依据图示可知：获得目的基因需用酶N切割，酶M会破坏目的基因的结构。目前往往采用逆转录的人工合成的方法，其基本步骤是从表达该基因的细胞中分离出mRNA，在逆转录酶的作用下，形成单链DNA，再经过复制形成双链DNA。
（4）能指导蛋白质合成的序列的碱基总数=2000-800=1200个，转录图如下：

依据图示分析可知信使RNA中A+U的数量=DNA分子在1/2*(A+T)的数量。DNA分子中G+C=400个，所以A+T=1200-400=800个，则信使RNA中A+U的数量=1/2*800=400。
考点：本题考查基因工程和遗传信息表达的相关知识，意在考查运用所学知识与观点并结合题示信息，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。