Question

18．微生物与基因工程：
以下是以大肠杆菌为材料的实验．下表是大肠杆菌培养基的配方．

成分	蛋白胨	牛肉膏	NaCl	蒸馏水	pH
含量	10g	5g	10g	1000ml	7.0

（1）表中各项成分中，能承担生长因子作用的是牛肉膏能提供氮源的是蛋白胨（牛肉膏）
利用转基因技术可以生产出更多廉价的胰岛素．如图为转基因实验过程示意图，其中中数字表示相应过程．
天然大肠杆菌质粒一般含有lacZ基因而不含氨苄青霉素抗性基因；人工合成的大肠杆菌puc118质粒中含有lacZ基因外，还含有含氨苄青霉素抗性基因．

若lacZ基因完整，便可表达出β-半乳糖苷酶，β-半乳糖苷酶能将培养基中含有的IPTG和X-gal水解成蓝色，形成蓝色菌落圈；若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β-半乳糖苷酶，将形成白色菌落．此实验方法可以用于鉴别转基因实验是否获得成功．
（2）目的基因是胰岛素基因
（3）过程①②一般需要能产生相同粘性末端的限制性内切酶；过程③④需要DNA连接酶酶
（4）用于目的基因受体的大肠杆菌质粒应选择不含氨苄青霉素抗性基因，原因是以便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌
（5）图中的培养基中除含有大肠杆菌必需营养成分外，还应加入IPTG、X-gal、氨苄青霉素等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌．
（6）将上述处理后的大肠杆菌置于图中培养皿内培养，为保证获得单个菌落，常用的接种方法是划线接种法和稀释涂布
（7）以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒．培养一段时间后出现三种类型：菌落处有蓝色、菌落处有白色、菌落不能生长．
成功导入重组质粒的菌落圈的表现是长出白色菌落
那些在培养基中不能生长的原因是未导入任何人工合成质粒的大肠杆菌或大肠杆菌中无人工合成的质粒．

Answer 1

分析 1、微生物常见的接种的方法
①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养．在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落．
②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落．
2、分析题图：图示表示利用lacZ基因筛选重组质粒的过程，其中①②表示用限制酶切割运载体和含有目的基因的外源DNA分子；③④表示用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA；⑤表示将目的基因导入受体细胞；⑥表示培养增殖；⑦表示分离纯化；⑧表示扩大培养．

解答 解：（1）表中各项成分中，能承担生长因子作用的是牛肉膏，能提供氮源的是蛋白胨（牛肉膏）．
（2）由图可知，目的基因是胰岛素基因．
（3）过程①②一般需要用同种限制酶切割，以产生相同的粘性末端；过程③④需要DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组质粒．
（4）氨苄青霉素抗性基因为标记基因，因此用于目的基因受体的大肠杆菌质粒应选择不含氨苄青霉素抗性基因，以便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌．
（5）本题是利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒，结合题干信息“若lacZ基因完整，便可表达出β-半乳糖苷酶，并能将培养基中含有的IPTG和X-gal水解成蓝色，形成蓝色菌落；若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β-半乳糖苷酶，将形成白色菌落；pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因．”可知，图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入IPTG、X-gal、氨苄青霉素等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌．
（6）接种微生物常用划线接种法和稀释涂布法．
（7）如果长出蓝色菌落，说明自连的运载体PUC118质粒已转入受体菌，但重组质粒没导入受体大肠杆菌；如果长出白色菌落，说明重组质粒已导入受体大肠杆菌．那些在培养基中不能生长的原因是未导入任何人工合成质粒的大肠杆菌或大肠杆菌中无人工合成的质粒．
故答案为：
（1）牛肉膏        蛋白胨（牛肉膏）
（2）胰岛素基因
（3）相同粘性末端     DNA连接酶
（4）以便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌
（5）IPTG、X-gal、氨苄青霉素
（6）划线接种法和稀释涂布
（7）长出白色菌落     未导入任何人工合成质粒的大肠杆菌或大肠杆菌中无人工合成的质粒

点评 本题结合图表，考查微生物的分离和培养、基因工程，要求考生识记接种微生物常用的两种方法；识记基因工程的原理、操作工具及操作步骤，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题．