Question

4．科學家為了研究一種蜂鳥β-球蛋白基因的功能，將該基因?qū)�入到大腸桿菌（菌落為白色）細胞進行復制和表達（如圖1）．所使用的質(zhì)粒中有amp^Ⅱ和lacZ兩種標記基因，前者讓受體細胞具有抗氨芐青霉素的能力，后者表達的半乳糖苷酶會使一種被稱為X-gal的物質(zhì)呈現(xiàn)藍色．

（1）將蜂鳥的β-球蛋白基因?qū)�入大腸桿菌，需要先用同種限制酶酶處理蜂鳥的DNA和質(zhì)粒，并用DNA連接酶酶進一步處理以期得到重組質(zhì)粒，最后再與經(jīng)Ca²⁺處理得到的感受態(tài)大腸桿菌混合；
（2）使用添加了氨芐青霉素和X-gal的培養(yǎng)基培養(yǎng)經(jīng)上述處理的大腸桿菌，選擇白色色的菌落克隆培養(yǎng)，就獲得了導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌；
（3）提取已經(jīng)確認導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌的DNA，用圖2中的B和D兩種引物完成PCR擴增，能說明重組質(zhì)粒中整合的外源DNA片段包含了蜂鳥β-球蛋白基因；
（4）用上述方法可以獲得導入蜂鳥各種基因的諸多大腸桿菌的克隆，形成蜂鳥的基因文庫，但是，導入大腸桿菌的蜂鳥基因可能無法表達正常功能的蛋白質(zhì)，原因是大腸桿菌無法正常完成蜂鳥基因表達的肽鏈的加工（蜂鳥基因中包含了非編碼序列，答案合理即可）（寫出一項即可）．

Answer 1

分析 基因工程技術的基本步驟：
（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成．
（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等．
（3）將目的基因?qū)�入受體細胞：根據(jù)受體細胞不同，導入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物細胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物細胞的方法是感受態(tài)細胞法．
（4）目的基因的檢測與鑒定：（1）分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術．（2）個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：（1）將蜂鳥的β-球蛋白基因?qū)�入大腸桿菌前，需先構建基因表達載體，即先用同種限制酶處理蜂鳥的DNA和質(zhì)粒，并用DNA連接酶酶進一步處理以期得到重組質(zhì)粒；將目的基因?qū)�入微生物細胞常用感受態(tài)細胞法，即用Ca²⁺處理微生物細胞，使其處于易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)．
（2）質(zhì)粒中有amp^Ⅱ和lacZ兩種標記基因，前者讓受體細胞具有抗氨芐青霉素的能力，后者表達的半乳糖苷酶會使一種被稱為X-gal的物質(zhì)呈現(xiàn)藍色．在構建基因表達載體時，amp^Ⅱ基因完好，而lacZ基因被破壞，因此使用添加了氨芐青霉素和X-gal的培養(yǎng)基培養(yǎng)經(jīng)上述處理的大腸桿菌，選擇白色的菌落克隆培養(yǎng)，就獲得了導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌．
（3）提取已經(jīng)確認導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌的DNA，用圖2中的B和D兩種引物完成PCR擴增（子鏈延伸的方向是5′→3′），能說明重組質(zhì)粒中整合的外源DNA片段包含了蜂鳥β-球蛋白基因．
（4）基因組文庫包含某種生物所有的基因，而部分基因文庫只包含該生物部分基因．所以，用上述方法可以獲得導入蜂鳥各種基因的諸多大腸桿菌的克隆，形成蜂鳥的基因文庫；導入大腸桿菌的蜂鳥基因可能無法表達正常功能的蛋白質(zhì)，原因是大腸桿菌無法正常完成蜂鳥基因表達的肽鏈的加工（蜂鳥基因中包含了非編碼序列，答案合理即可）．
故答案為：
（1）限制酶    DNA連接酶    Ca²⁺
（2）氨芐青霉素   X-gal  白色
（3）DNA    B和D
（4）基因文庫    大腸桿菌無法正常完成蜂鳥基因表達的肽鏈的加工（蜂鳥基因中包含了非編碼序列，答案合理即可）

點評 本題結合圖解，考查基因工程的相關知識，要求考生識記基因工程的原理及操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細節(jié)問題，能結合題中和圖中信息準確答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．