Question

8．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）在构建基因表达载体的过程中，除了目的基因外，还必须有启动子和终止子、复制原点和标记基因等．
（3）菌落①②③中颜色为白色的是③，原因是lacZ′标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出半乳糖苷酶，故菌落为白色．
（4）菌落中的目的基因是否表达，可采用抗原一抗体杂交技术进行检测．

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）基因表达载体的组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子．
（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）启动子和终止子
（3）③lacZ′标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出半乳糖苷酶，故菌落为白色
（4）抗原一抗体杂交

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、操作工具及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能紧扣题干信息“lacZ′基因编码的产物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”准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查．