Question

10．我國基因工程藥物的研制和生產(chǎn)發(fā)展迅猛，如圖是利用基因工程方法生產(chǎn)重組人生長激素的示意圖．圖中質(zhì)粒表示基因工程中經(jīng)常選用的載體-pBR322質(zhì)粒，Amp^r表示青霉素抗性基因，Tet^r表示四環(huán)素抗性基因．根據(jù)上圖回答下列問題（限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ切割形成的末端均不相同）：

（1）過程②必需的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶，這種獲取目的基因的方式是人工合成，除此之外目的基因的獲取方法還有從基因文庫中獲取，PCR擴增．過程④必需的酶是DNA連接酶．⑤過程中為提高成功率，常用CaCl₂溶液處理大腸桿菌．基因工程中載體除了質(zhì)粒還有動植物病毒、噬菌體．
（2）如果用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ對質(zhì)粒pBR322進行切割，用一種酶、兩種酶和三種酶分別切割時，則形成的DNA片段共9種，其中含有完整四環(huán)素抗性基因的DNA片段的比例是$\frac{1}{3}$．
（3）如果只用限制酶PstI切割目的基因和質(zhì)粒pBR322，完成過程④、⑤后，將三角瓶內(nèi)的大腸桿菌（不含Amp^r、Tet^r抗性質(zhì)粒）先接種到甲培養(yǎng)基上，形成菌落后用無菌牙簽挑取甲上的單個菌落，分別接種到乙和丙兩個培養(yǎng)基的相同位置上，一段時間后，菌落的生長狀況如圖所示．接種到甲培養(yǎng)基上的目的是篩選含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌，含有目的基因的大腸桿菌在乙、丙培養(yǎng)基上的存活狀態(tài)分別是死亡，存活．

Answer 1

分析 據(jù)圖分析，①表示人生長激素mRNA，②表示反轉(zhuǎn)錄形成cDNA，③形成人的生長激素基因，④表示基因表達載體的構(gòu)建，⑤表示導入大腸桿菌．與丙相比，乙培養(yǎng)基中少了兩個菌落，說明丙培養(yǎng)基中這兩個菌落中的大腸桿菌成功導入了重組質(zhì)粒，而且目的基因插入質(zhì)粒后，破壞了青霉素抗性基因，但沒有破環(huán)四環(huán)素抗性基因，因此含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，但不能在含有青霉素的培養(yǎng)基上生長．

解答 解：（1）過程②中人生長激素信使RNA形成cDNA，表示逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶，除了這種人工合成目的基因的方法外，還有從基因文庫中獲取、PCR擴增技術(shù)等；過程④質(zhì)粒和基因連接形成重組質(zhì)粒．需要DNA連接酶發(fā)揮作用；⑤過程為轉(zhuǎn)化，需要CaCl₂使大腸桿菌處于易于吸收外界DNA的感受態(tài)．基因工程中載體有質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體．
（2）PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ分3種酶分別用1，2，3表示，一種酶酶切時，一共可以得到3種不同長片段；兩種酶酶切時，可得到1-2，2-1，2-3，3-2，1-3，3-1六種片段；三種酶酶切，可得到1-2，2-3，3-1三種片段，與前面重復(fù)，因此一種可形成9種片段，其中含有完整四環(huán)素抗性的有3種，單獨用1酶切，單獨用2酶切，1和2同時酶切得到的片段，占總數(shù)的$\frac{1}{3}$．
（3）在甲中能生長的是具有四環(huán)素抗性的細菌，含有四環(huán)素抗性基因；與丙相比，乙培養(yǎng)基中少了兩個菌落，說明丙培養(yǎng)基中這兩個菌落中的大腸桿菌成功導入了重組質(zhì)粒，而且目的基因插入質(zhì)粒后，破壞了青霉素抗性基因，使含有目的基因的大腸桿菌不能在含有青霉素的乙培養(yǎng)基上生長，但四環(huán)素基因是完好的，則含有目的基因的大腸桿菌能在含有四環(huán)素的丙培養(yǎng)基上生長．
故答案為：
（1）逆轉(zhuǎn)錄酶 人工合成 從基因文庫中獲取 PCR擴增 DNA連接酶 CaCl₂ 動植物病毒、噬菌體
（2）9 $\frac{1}{3}$
（3）含四環(huán)素抗性基因 死亡 存活

點評 本題考查基因工程的操作等知識點，意在考查學生的識圖和理解能力，屬于中檔題，解題的關(guān)鍵是理解標記基因結(jié)構(gòu)完整，則能在對應(yīng)培養(yǎng)基中生長．