Question

1．許多大腸桿菌的質(zhì)粒上含有l(wèi)acZ基因，其編碼的產(chǎn)物β-半乳糖苷酶在X-gal和IPTG存在下，可以產(chǎn)生藍色沉淀，使菌落呈現(xiàn)藍色，否則菌落呈現(xiàn)白色．基因工程中常利用該原理從導(dǎo)入質(zhì)粒的受體細胞中篩選出真正導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細胞，過程如圖．請據(jù)圖回答：

（1）基因工程中，構(gòu)建基因表達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達和發(fā)揮作用．
（2）限制酶EcoRⅠ的識別序列和切點是-G^↓AATTC-，SmaⅠ的識別序列和切點是-CCC^↓GGG-．圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前，需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端，連接的末端序列是-----TTAA，連接過程中需要的基本工具是DNA連接酶．
（3）轉(zhuǎn)化過程中，大腸桿菌應(yīng)先用Ca²⁺處理，使其處于能吸收周圍DNA的狀態(tài)．
（4）菌落的顏色為白色的是菌落③，原因是lacZ標記基因區(qū)插入外源基因，不能表達出β-半乳糖苷酶，故菌落為白色．
（5）菌落③中的目的基因是否能表達，可采用的檢測辦法是抗原-抗體雜交．

Answer 1

分析 分析題圖：目的基因的左側(cè)有限制酶EcoRI的識別序列，右側(cè)是限制酶SmaI的識別序列，而質(zhì)粒上只有限制酶EcoRI的識別序列，所以需要用限制酶EcoRI來切割質(zhì)粒，用限制酶EcoRI和SmaI來切割含有目的基因的外源DNA分子，這樣就使目的基因右側(cè)無法與質(zhì)粒連接，所以目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前，需在目的基因的右側(cè)連接限制酶EcoRI切割形成的末端，即-TTAA．用限制酶EcoRI切割質(zhì)粒時，會破壞質(zhì)粒上的lacZ'基因，但切割后的質(zhì)粒自身環(huán)化后，lacZ'基因又被修復(fù)，能表達產(chǎn)生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，可以產(chǎn)生藍色沉淀，使菌落呈現(xiàn)藍色，所以菌落①②呈現(xiàn)藍色；菌落③導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒，其lacZ'基因被破壞，不能表達產(chǎn)生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，菌落顏色為白色．

解答 解：（1）基因工程中，構(gòu)建基因表達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達和發(fā)揮作用．
（2）由圖可知，目的基因的左側(cè)有限制酶EcoRI的識別序列，右側(cè)是限制酶Sma I的識別序列，而質(zhì)粒上只有限制酶EcoRI的識別序列，所以需要用限制酶EcoRI來切割質(zhì)粒，用限制酶EcoRI和Sma I來切割含有目的基因的外源DNA分子，這樣就使目的基因右側(cè)無法與質(zhì)粒連接，所以目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前，需在目的基因的右側(cè)連接限制酶EcoRI切割形成的末端，即-TTAA．連接過程中需要DNA連接酶．
（3）將目的基因?qū)�入大腸桿菌細胞之前，應(yīng)先用Ca²⁺處理大腸桿菌，使其處于能吸收周圍DNA的感受態(tài)．
（4）用限制酶EcoRI切割質(zhì)粒時，會破壞質(zhì)粒上的lacZ'基因，但切割后的質(zhì)粒自身環(huán)化后，lacZ'基因又被修復(fù)，能表達產(chǎn)生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，可以產(chǎn)生藍色沉淀，使菌落呈現(xiàn)藍色，所以菌落①②呈現(xiàn)藍色；菌落③導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒，其lacZ'基因被破壞，不能表達產(chǎn)生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，菌落顏色為白色．
（5）檢測目的基因是否表達產(chǎn)生蛋白質(zhì)，可采用抗原一抗體雜交法．
故答案為：
（1）使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達和發(fā)揮作用
（2）-----TTAA      DNA連接酶
（3）Ca²⁺
（4）菌落③lacZ標記基因區(qū)插入外源基因，不能表達出β-半乳糖苷酶，故菌落為白色
（5）抗原-抗體雜交

點評 本題結(jié)合題圖，考查基因工程的相關(guān)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(xué)知識要點，把握知識間內(nèi)在聯(lián)系的能力；能運用所學(xué)知識解決生物學(xué)問題的能力．