Question

有關(guān)基因工程的問題
mtDNA是存在于人類細胞線粒體中雙鏈閉合環(huán)狀的DNA分子，具有自我復制、轉(zhuǎn)錄和控制合成蛋白質(zhì)的功能．mtDNA的類型具有明顯的種族特異性．若用兩種識別切割序列完全不同的限制酶M和N切割某人的mtDNA，通過凝膠電泳分離分析得下表．限制酶M和N的識別序列和切割位點如圖1所示．

凝膠電泳結(jié)果 （1kb=1000對堿基）（+表示該片段的存在以及含量）
分子量（kb）	酶M	酶N	酶M+酶N
1.0	+		+
2.0			+
3.0			+
4.0			+
5.0	+
6.0			+
7.0		+
9.0		+
10.0	+

1）該mtDNA的長度為

 

kb．在該DNA分子中，M酶與N酶的切割位點分別有

 

個．
2）M酶與N酶切出的能相互粘連的末端能在

 

酶的作用下相互連接，請將連接的結(jié)果表示出來：

 

．連接后的序列是否可以用M酶、N酶進行切割，并簡述理由：

 

．
3）有人認為mtDNA能成為研究人類起源與進化的一個有力工具，請簡述理由：

 

．如圖2為真核細胞的某基因的結(jié)構(gòu)圖以及限制酶M和N的切割位點．
4）現(xiàn)用該基因作為目的基因，若采用直接從供體細胞中分離，具體方法是：

 

．這個方法雖操作方便，但切割下的基因中含有不能指導蛋白質(zhì)合成的區(qū)域．因此，目前往往采用逆轉(zhuǎn)錄的人工合成的方法，其基本步驟是：

 

．
5）已知Ⅱ區(qū)的堿基數(shù)是2000個，其中陰影區(qū)域堿基數(shù)是800個，空白區(qū)域中G和C的總數(shù)共有400個，則由該區(qū)轉(zhuǎn)錄的mRNA中A和U總數(shù)是

 

．

Answer 1

考點：基因工程的應用

專題：

分析：分析表格和審清題意是解答本題的切入點．題干中提出，mtDNA是存在于人類細胞線粒體中雙鏈閉合環(huán)狀的DNA分子，因此限制酶在切割時，用酶M得到3個片段，則有3個切點，用酶N得到2個片段，則有2個切點．圖1中可以看出，兩種限制酶切割形成的黏性末端相同，因此可以在DNA連接酶的作用下相互連接．由于酶的專一性，連接后不能再用M酶、N酶進行切割，因為連接后的序列不是M酶和N酶所能識別的特定的堿基序列．

解答： 解：（1）由于ctDNA為環(huán)狀DNA，用酶M得到3個片段，則有3個切點，用酶N得到2個片段，則有2個切點．長度分別為7和9，則該mtDNA的長度為16Kb．
（2）M酶和N酶切割能得到相同的黏性末端，可以用DNA連接酶催化連接．當連接后，沒有了兩種酶的識別序列，因此兩種酶不能再切割了．
（3）mtDNA是存在于線粒體上的DNA，不遵循孟德爾遺傳定律符合母系遺傳．可研究種族的母系進化史．
（4）從供體細胞中獲得目的基因最常用的方法是一定的限制酶切割．但這樣得到的基因中含有不能指導蛋白質(zhì)合成的片段．因此常用逆轉(zhuǎn)錄的人工合成．其過程是先得到相應的mRNA，再用逆轉(zhuǎn)錄酶催化得到相應的DNA．
（5）Ⅱ區(qū)的堿基數(shù)減去陰影部分得到空白區(qū)的堿基數(shù)為1200個，該區(qū)段能指導蛋白質(zhì)合成，其中C和G占400個，則A和T點800個，每條鏈有400個，因此轉(zhuǎn)錄得到的RNA中有A和U為400個．
故答案為：
（1）16kb；       3、2；  
（2）DNA連接酶    否，連接后的序列不是M酶和N酶所能識別的特定的堿基序列 
（3）mtDNA的類型具有明顯的種族特異性或者mtDNA嚴格的母系遺傳（不遵循孟德爾遺傳定律、細胞質(zhì)遺傳等），對其類型的分析可以直接反映出人群或種族的母系進化史．
（4）選用限制酶N來切割；   從表達該基因的細胞中分裂出mRNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，形成單鏈DNA，再經(jīng)過復制形成雙鏈DNA
（5）400

點評：本題考查了基因工程、基因結(jié)構(gòu)的知識，意在考查學生對能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論．考查學生分析圖表的能力．