Question

18．微生物與基因工程：
以下是以大腸桿菌為材料的實(shí)驗(yàn)．下表是大腸桿菌培養(yǎng)基的配方．

成分	蛋白胨	牛肉膏	NaCl	蒸餾水	pH
含量	10g	5g	10g	1000ml	7.0

（1）表中各項(xiàng)成分中，能承擔(dān)生長(zhǎng)因子作用的是牛肉膏能提供氮源的是蛋白胨（牛肉膏）
利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以生產(chǎn)出更多廉價(jià)的胰島素．如圖為轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)過(guò)程示意圖，其中中數(shù)字表示相應(yīng)過(guò)程．
天然大腸桿菌質(zhì)粒一般含有l(wèi)acZ基因而不含氨芐青霉素抗性基因；人工合成的大腸桿菌puc118質(zhì)粒中含有l(wèi)acZ基因外，還含有含氨芐青霉素抗性基因．

若lacZ基因完整，便可表達(dá)出β-半乳糖苷酶，β-半乳糖苷酶能將培養(yǎng)基中含有的IPTG和X-gal水解成藍(lán)色，形成藍(lán)色菌落圈；若lacZ基因中插入了外源基因，帶有puc118質(zhì)粒的大腸桿菌便不能表達(dá)β-半乳糖苷酶，將形成白色菌落．此實(shí)驗(yàn)方法可以用于鑒別轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)是否獲得成功．
（2）目的基因是胰島素基因
（3）過(guò)程①②一般需要能產(chǎn)生相同粘性末端的限制性內(nèi)切酶；過(guò)程③④需要DNA連接酶酶
（4）用于目的基因受體的大腸桿菌質(zhì)粒應(yīng)選擇不含氨芐青霉素抗性基因，原因是以便篩選已導(dǎo)入重組質(zhì)粒的受體大腸桿菌
（5）圖中的培養(yǎng)基中除含有大腸桿菌必需營(yíng)養(yǎng)成分外，還應(yīng)加入IPTG、X-gal、氨芐青霉素等物質(zhì)，用以篩選導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的受體大腸桿菌．
（6）將上述處理后的大腸桿菌置于圖中培養(yǎng)皿內(nèi)培養(yǎng)，為保證獲得單個(gè)菌落，常用的接種方法是劃線接種法和稀釋涂布
（7）以檢測(cè)受體大腸桿菌是否導(dǎo)入重組質(zhì)粒．培養(yǎng)一段時(shí)間后出現(xiàn)三種類型：菌落處有藍(lán)色、菌落處有白色、菌落不能生長(zhǎng)．
成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的菌落圈的表現(xiàn)是長(zhǎng)出白色菌落
那些在培養(yǎng)基中不能生長(zhǎng)的原因是未導(dǎo)入任何人工合成質(zhì)粒的大腸桿菌或大腸桿菌中無(wú)人工合成的質(zhì)粒．

Answer 1

分析 1、微生物常見(jiàn)的接種的方法
①平板劃線法：將已經(jīng)熔化的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿制成平板，接種，劃線，在恒溫箱里培養(yǎng)．在線的開(kāi)始部分，微生物往往連在一起生長(zhǎng)，隨著線的延伸，菌數(shù)逐漸減少，最后可能形成單個(gè)菌落．
②稀釋涂布平板法：將待分離的菌液經(jīng)過(guò)大量稀釋后，均勻涂布在培養(yǎng)皿表面，經(jīng)培養(yǎng)后可形成單個(gè)菌落．
2、分析題圖：圖示表示利用lacZ基因篩選重組質(zhì)粒的過(guò)程，其中①②表示用限制酶切割運(yùn)載體和含有目的基因的外源DNA分子；③④表示用DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體連接形成重組DNA；⑤表示將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞；⑥表示培養(yǎng)增殖；⑦表示分離純化；⑧表示擴(kuò)大培養(yǎng)．

解答 解：（1）表中各項(xiàng)成分中，能承擔(dān)生長(zhǎng)因子作用的是牛肉膏，能提供氮源的是蛋白胨（牛肉膏）．
（2）由圖可知，目的基因是胰島素基因．
（3）過(guò)程①②一般需要用同種限制酶切割，以產(chǎn)生相同的粘性末端；過(guò)程③④需要DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體連接形成重組質(zhì)粒．
（4）氨芐青霉素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，因此用于目的基因受體的大腸桿菌質(zhì)粒應(yīng)選擇不含氨芐青霉素抗性基因，以便篩選已導(dǎo)入重組質(zhì)粒的受體大腸桿菌．
（5）本題是利用lacZ基因的插入失活篩選重組質(zhì)粒，結(jié)合題干信息“若lacZ基因完整，便可表達(dá)出β-半乳糖苷酶，并能將培養(yǎng)基中含有的IPTG和X-gal水解成藍(lán)色，形成藍(lán)色菌落；若lacZ基因中插入了外源基因，帶有pUC118質(zhì)粒的大腸桿菌便不能表達(dá)β-半乳糖苷酶，將形成白色菌落；pUC118還攜帶了氨芐青霉素抗性基因．”可知，圖中的選擇培養(yǎng)基中除含有大腸桿菌必需的葡萄糖、氮源、無(wú)機(jī)鹽、水、生長(zhǎng)因子等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還應(yīng)加入IPTG、X-gal、氨芐青霉素等物質(zhì)，用以篩選導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的受體大腸桿菌．
（6）接種微生物常用劃線接種法和稀釋涂布法．
（7）如果長(zhǎng)出藍(lán)色菌落，說(shuō)明自連的運(yùn)載體PUC118質(zhì)粒已轉(zhuǎn)入受體菌，但重組質(zhì)粒沒(méi)導(dǎo)入受體大腸桿菌；如果長(zhǎng)出白色菌落，說(shuō)明重組質(zhì)粒已導(dǎo)入受體大腸桿菌．那些在培養(yǎng)基中不能生長(zhǎng)的原因是未導(dǎo)入任何人工合成質(zhì)粒的大腸桿菌或大腸桿菌中無(wú)人工合成的質(zhì)粒．
故答案為：
（1）牛肉膏        蛋白胨（牛肉膏）
（2）胰島素基因
（3）相同粘性末端     DNA連接酶
（4）以便篩選已導(dǎo)入重組質(zhì)粒的受體大腸桿菌
（5）IPTG、X-gal、氨芐青霉素
（6）劃線接種法和稀釋涂布
（7）長(zhǎng)出白色菌落     未導(dǎo)入任何人工合成質(zhì)粒的大腸桿菌或大腸桿菌中無(wú)人工合成的質(zhì)粒

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖表，考查微生物的分離和培養(yǎng)、基因工程，要求考生識(shí)記接種微生物常用的兩種方法；識(shí)記基因工程的原理、操作工具及操作步驟，能正確分析題圖，再結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．