Question

12．如圖是利用工程菌（大腸桿菌）生產(chǎn)人生長激素（由人垂體細胞產(chǎn)生的一種蛋白質類激素）的實驗流程．所用的pBR322質粒含有限制酶pasⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ的切點各一個，且三種酶切割形成的黏性末端各不相同，而Amp^r表示青霉素抗性基因，Tet^r表示四環(huán)素抗性基因．請據(jù)圖回答以下相關問題：

（1）過程①所用細胞是人垂體細胞，過程②所用的原料和酶分別是（四種）脫氧核苷酸、逆轉錄（反轉錄）酶．
（2）人生長激素基因在經(jīng)③處理之前需經(jīng)過PCR擴增，擴增前需要人工合成2種引物備用，擴增時應在PCR擴增儀中加入熱穩(wěn)定DNA聚合酶用以催化互補鏈的合成．
（3）若人生長激素基因兩端具有限制酶pstⅠ識別序列，切割人生長激素基因和pBR322質粒時只用限制酶pstⅠ的目的是確保產(chǎn)生相同的黏性末端，切割時斷開的鍵是磷酸二酯鍵．
（4）過程④所用的酶是DNA連接酶；過程⑤應選擇對青霉素和四環(huán)素敏感型的大腸桿菌作為受體細胞，為提高轉化率，首先用Ca²⁺處理大腸桿菌使其成為感受態(tài)細胞．
（5）若用限制酶PstⅠ切割，完成過程④、⑤后，將三角瓶內(nèi)的大腸桿菌先接種到甲培養(yǎng)基上，再將甲培養(yǎng)基上的單個大腸桿菌接種到丙培養(yǎng)基上，待形成12個菌落后，將相應菌落的一部分轉接到乙培養(yǎng)基的相同位置上．一段時間后，菌落的生長狀況如圖乙、丙所示．將三角瓶內(nèi)的大腸桿菌接種到甲培養(yǎng)基上的目的是篩選含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌；接種到培養(yǎng)基乙上能存活的是導入含完整的pBR322質�；蚝�有Amp^r、Tet^r的質粒的大腸桿菌．生產(chǎn)人生長激素的工程菌應從丙培養(yǎng)基的菌落中選取，選取的依據(jù)是在丙中能存活，在乙中不能存活．

Answer 1

分析 1、分析題圖：①表示從人垂體組織細胞提取人生長激素mRNA，②表示反轉錄形成cDNA，③表示獲取人的生長激素基因，④表示基因表達載體的構建，⑤表示將基因表達載體導入大腸桿菌．
2、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粒，而且目的基因插入質粒后，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①表示從人垂體組織細胞提取人生長激素mRNA，故所用的細胞是人垂體細胞，過程②表示反轉錄形成cDNA，故所用的原料是（四種）脫氧核苷酸，酶是逆轉錄（反轉錄）酶．
（2）采用PCR技術擴增目的基因需要兩種引物．PCR擴增時需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶的催化．
（3）若人生長激素基因兩端具有限制酶pstⅠ識別序列，切割人生長激素基因和pBR322質粒時只用限制酶pstⅠ的目的是確保產(chǎn)生相同的黏性末端，切割時斷開的鍵是磷酸二酯鍵．
（4）過程④表示基因表達載體的構建，所用的酶是DNA連接酶；過程⑤表示將基因表達載體導入大腸桿菌，應選擇對青霉素和四環(huán)素敏感型的大腸桿菌作為受體細胞．首先用Ca²⁺處理大腸桿菌使其成為感受態(tài)細胞，可以提高轉化率．
（5）在甲中能生長的是具有四環(huán)素抗性的細菌，因此含有四環(huán)素抗性基因；在乙培養(yǎng)基上也能存活的大腸桿菌還含有青霉素抗性基因，即在乙培養(yǎng)基上能存活的大腸桿菌含有兩種抗性基因，因此其導入的是完整的pBR322質�；蚝�有Amp^r、Tet^r的質粒；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粒，而且目的基因插入質粒后，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，即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）人垂體細胞          （四種）脫氧核苷酸、逆轉錄（反轉錄）酶
（2）2     熱穩(wěn)定DNA聚合酶
（3）相同的黏性末端         磷酸二酯鍵
（4）DNA連接酶       對青霉素和四環(huán)素敏感        Ca²⁺
（5）四環(huán)素抗性        完整的pBR322質�；蚝�有Amp^r、Tet^r的     在丙中能存活，在乙中不能存活

點評 本題考查了基因工程和胚胎干細胞的相關知識，考生要能夠通過菌落培養(yǎng)的情況確定重組質粒中破壞的抗性基因，進而確定使用的限制酶，要求考生具有一定的析圖能力和理解判斷能力，難度適中．