Question

15．（Ⅰ）．chlL基因是藍藻（藍細菌）DNA上控制葉綠素合成的基因，為研究該基因對葉綠素合成的控制，需要構建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞．技術路線如圖甲所示，請據圖分析回答：

（1）構建重組質粒B在整個操作過程中的目的是改變ch1l基因的結構和便于篩選出導入重組質粒B的藍細菌．
（2）若含有chlL基因的DNA片段和選用的質粒上的限制酶切割位點如圖乙所示．請回答：
①構建含chlL基因的重組質粒A時，應選用的限制酶是酶1和酶3，對質粒和ch1l基因 進行切割．
②同時用酶1和酶4切割圖乙中的質粒，則產生含有1800對堿基和8200對堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時切割此質粒，則產生含有600對堿基和8200對堿基的兩種片段；若換用酶1和酶3同時切割此質粒，則產生的片段是1200對堿基和8800對堿基．
（Ⅱ）．科學家將外源目的基因與大腸桿菌的質粒進行重組，并在大腸桿菌中成功表達．圖表示構建重組質粒和篩選含目的基因的大腸桿菌的過程．請據圖丙回答問題：
（1）圖丙中質粒上有抗氨芐青霉素和抗四環(huán)素兩個標記基因，經過①和②步驟后，有些質粒上的氨芐青霉素抗性基因內插入了外源目的基因，形成重組質粒，由于目的基因的分隔使得該抗性基因失活．
（2）步驟③是將重組質粒導入大腸桿菌的過程，為了促進該過程，應該用CaCl₂處理大腸桿菌．
（3）步驟④：將三角瓶內的大腸桿菌接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基C上培養(yǎng)，目的是含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌篩選，能在C中生長的大腸桿菌有2種．
（4）步驟⑤：用無菌牙簽挑取C上的單個菌落，分別接種到D（含氨芐青霉素和四環(huán)素）和E（含四環(huán)素）兩個培養(yǎng)基的相同位置上，一段時間后，菌落的生長狀況如圖所示，含目的基因的菌落位于E（D、E）上．請在圖中相應的位置上圈出含目的基因的菌落．
．

Answer 1

分析 根據題意和圖示分析可知：
圖甲中：①②是基因表達載體的構建過程，需要限制酶和DNA連接酶；③是將重組質粒導入受體細胞的過程．
圖乙中：含有chlL基因的外源DNA分子含有限制酶1、2和3的切割位點，但限制酶2的切割位點位于目的基因上，所以構建含chlL基因的重組質粒A時，應選用的限制酶1和酶3，對質粒和ch1l基因進行切割．同時用酶1和酶4切割圖乙中的質粒，則產生含有1800對堿基和8200對堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時切割此質粒，則產生含有600對堿基和8200對堿基的兩種片段．說明酶1和酶2之間、酶2和酶3之間、酶3和酶4之間都含有600對堿基．
圖丙中：步驟①是將環(huán)狀質粒切割開，步驟②是將目的基因與質粒連接，步驟③是將目的基因導入受體細胞，④是對大腸桿菌進行培養(yǎng)和篩選，⑤是用選擇培養(yǎng)基進一步篩選菌落．

解答 解：Ⅰ（1）②過程是將紅霉素抗性基因插入chlL基因，這樣可以改變ch1l基因的結構，同時使重組質粒含有標記基因，便于篩選出導入重組質粒B的藍細菌．
（2）①含有chlL基因的外源DNA分子含有限制酶1、2和3的切割位點，但限制酶2的切割位點位于目的基因上，所以構建含chlL基因的重組質粒A時，應選用的限制酶1和酶3，對質粒和ch1l基因進行切割．
②所以換用酶l和酶3同時切割此質粒，則產生的片段是1200對堿基和8800對堿基．
Ⅱ（1）由圖中限制酶切割位置可知，目的基因插入的位置是氨芐青霉素抗性基因中．
（2）步驟③是基因工程第三步：將目的基因導入受體細胞，為了促進此過程，應該用CaCl₂溶液（Ca²⁺）處理大腸桿菌，增大大腸桿菌細胞壁的通透性，使其變成感受態(tài)細胞．
（3）培養(yǎng)基C是選擇培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中有四環(huán)素，專一篩選含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌，能在C中生長的大腸桿菌有兩種，分別是抗四環(huán)素和同時抗四環(huán)素和含氨芐青霉素的大腸桿菌．
（4）D培養(yǎng)基中大腸桿菌對四環(huán)素和含氨芐青霉素都抗，而E中只抗一種四環(huán)素，所以在E中對應區(qū)域（D中沒有菌落的部位），該處為轉基因大腸桿菌．含目的基因的菌落為：

故答案為：
Ⅰ（1）改變ch1l基因的結構 便于篩選出導入重組質粒B的藍細菌
（4）①酶1和酶3 質粒和ch1l基因 ②1200對堿基和8800對堿基
Ⅱ（1）氨芐青霉素抗性
（2）將重組質粒導入大腸桿菌 CaCl₂
（3）含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌 2
（4）E

點評 本題結合流程圖，考查基因工程的相關知識，意在考查考生分析題圖提取有效信息的能力；能理解所學知識要點，把握知識間聯(lián)系的能力；能用文字及數(shù)學方式等多種表達形式準確地描述生物學方面的內容．