Question

有關(guān)基因工程的問(wèn)題
mtDNA是存在于人類細(xì)胞線粒體中雙鏈閉合環(huán)狀的DNA分子，具有自我復(fù)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(shí)別切割序列完全不同的限制酶M和N切割某人的mtDNA，通過(guò)凝膠電泳分離分析得下表．限制酶M和N的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)如圖1所示．

凝膠電泳結(jié)果 （1kb=1000對(duì)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(zhǎng)度為

 

kb．在該DNA分子中，M酶與N酶的切割位點(diǎn)分別有

 

個(gè)．
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(qǐng)將連接的結(jié)果表示出來(lái)：

 

．連接后的序列是否可以用M酶、N酶進(jìn)行切割，并簡(jiǎn)述理由：

 

．
3）有人認(rèn)為mtDNA能成為研究人類起源與進(jìn)化的一個(gè)有力工具，請(qǐng)簡(jiǎn)述理由：

 

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

 

．這個(gè)方法雖操作方便，但切割下的基因中含有不能指導(dǎo)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(gè)，其中陰影區(qū)域堿基數(shù)是800個(gè)，空白區(qū)域中G和C的總數(shù)共有400個(gè)，則由該區(qū)轉(zhuǎn)錄的mRNA中A和U總數(shù)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：基因工程的應(yīng)用

專題：

分析：分析表格和審清題意是解答本題的切入點(diǎn)．題干中提出，mtDNA是存在于人類細(xì)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(shí)，用酶M得到3個(gè)片段，則有3個(gè)切點(diǎn)，用酶N得到2個(gè)片段，則有2個(gè)切點(diǎn)．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(jìn)行切割，因?yàn)檫B接后的序列不是M酶和N酶所能識(shí)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(gè)片段，則有3個(gè)切點(diǎn)，用酶N得到2個(gè)片段，則有2個(gè)切點(diǎn)．長(zhǎng)度分別為7和9，則該mtDNA的長(zhǎng)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(dāng)連接后，沒(méi)有了兩種酶的識(shí)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?tīng)栠z傳定律符合母系遺傳．可研究種族的母系進(jìn)化史．
（4）從供體細(xì)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(dǎo)蛋白質(zhì)合成的片段．因此常用逆轉(zhuǎn)錄的人工合成．其過(guò)程是先得到相應(yīng)的mRNA，再用逆轉(zhuǎn)錄酶催化得到相應(yīng)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(gè)，該區(qū)段能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，其中C和G占400個(gè)，則A和T點(diǎn)800個(gè)，每條鏈有400個(gè)，因此轉(zhuǎn)錄得到的RNA中有A和U為400個(gè)．
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(shí)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(yán)格的母系遺傳（不遵循孟德?tīng)栠z傳定律、細(xì)胞質(zhì)遺傳等），對(duì)其類型的分析可以直接反映出人群或種族的母系進(jìn)化史．
（4）選用限制酶N來(lái)切割；   從表達(dá)該基因的細(xì)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(guò)復(fù)制形成雙鏈DNA
（5）400

點(diǎn)評(píng)：本題考查了基因工程、基因結(jié)構(gòu)的知識(shí)，意在考查學(xué)生對(duì)能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與觀點(diǎn)，通過(guò)比較、分析與綜合等方法對(duì)某些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論．考查學(xué)生分析圖表的能力．