Question

13．人工合成的大腸桿菌puc118質粒中含有l(wèi)acZ基因外，還含有氨芐青霉素抗性基因．若lacZ基因完整，便可表達出β-半乳糖苷酶，β-半乳糖苷酶能將培養(yǎng)基中含有的IPTG和X-gal水解成藍色，形成藍色菌落；若lacZ基因中插入了外源基因，帶有puc118質粒的大腸桿菌便不能表達β-半乳糖苷酶，將形成白色菌落．此實驗方法可以用于鑒別轉基因實驗是否獲得成功．如圖所示是利用基因工程生產胰島素的示意圖，據圖回問題． 

（1）獲得胰島素基因有兩條途徑：一是以mRNA為模板，在逆轉錄 酶的催化下，合成互補的單鏈DNA，然后在DNA聚合酶作用下合成cDNA；二是根據胰島素的氨基酸 序列，推測其DNA的脫氧核苷酸序列，再通過化學方法合成所需基因．采用PCR技術在短時間內能獲得較多的目的基因，該技術原理是DNA雙鏈復制．
（2）圖中的培養(yǎng)基中除含有大腸桿菌必須營養(yǎng)成分外，還應加入IPTG、X-gal、氨芐青霉素等物質，用以篩選導入了重組質粒的大腸桿菌．
（3）為檢驗大腸桿菌是否導入質粒及質粒的種類，將經增殖培養(yǎng)的大腸桿菌接種到培養(yǎng)基上．若不形成菌落，說明質粒沒有導入；若菌落為白色，說明導入的是重組質粒；若菌落為藍色，說明導入的是沒有目的基因的空質粒．
（4）如果檢驗發(fā)現(xiàn)目的基因被成功導入了受體細胞，但卻沒有檢測到胰島素，應考慮位于目的基因首端和末端的啟動之和終止子是否設計好，并進一步修飾．

Answer 1

分析 分析題圖：大腸桿菌pUC18質粒含有氨芐青霉素抗性基因和LacZ基因，但限制酶的切割位點位于LacZ基因上，所以構建成的重組質粒含有氨芐青霉素抗性基因，但LacZ基因被破壞，不能產生β一半乳糖苷酶．圖中①表示用限制酶切割質粒，②表示用限制酶切割含有目的基因的外源DNA，③④表示構建基因表達載體，⑤表示將目的基因導入受體細胞，⑥⑦表示篩選，⑧表示擴大培養(yǎng)．

解答 解：（1）獲得目的基因有兩條途徑：一是以目的基因的mRNA為模板，在逆轉錄酶的催化下，合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據目標蛋白質的氨基酸序列，推測出相應的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測其DNA的脫氧核苷酸序列，再通過人工合成（化學）方法合成所需基因．PCR的原理是DNA雙鏈復制．
（2）本題是利用lacZ基因的插入失活篩選重組質粒，結合題干信息“若lacZ基因完整，便可表達出β-半乳糖苷酶，并能將培養(yǎng)基中含有的IPTG和X-gal水解成藍色，形成藍色菌落；若lacZ基因中插入了外源基因，帶有pUC118質粒的大腸桿菌便不能表達β-半乳糖苷酶，將形成白色菌落；pUC118還攜帶了氨芐青霉素抗性基因．”可知，圖中的選擇培養(yǎng)基中除含有大腸桿菌必需的葡萄糖、氮源、無機鹽、水、生長因子等營養(yǎng)物質外，還應加入IPTG、X-gal、氨芐青霉素等物質，用以篩選導入了重組質粒的大腸桿菌．
（3）重組質粒上的LacZ基因被破壞，不能產生β一半乳糖苷酶，若大腸桿菌中已成功導入了重組質粒，則其在含有IPTG和X-gal的培養(yǎng)基中形成白色菌落．如果長出藍色菌落，說明沒有目的基因的空質粒已轉入受體菌，但重組質粒沒導入受體大腸桿菌．
（4）如果檢驗發(fā)現(xiàn)目的基因被成功導入了受體細胞，但卻沒有檢測到胰島素，說明目的基因沒有成功表達，而基因表達離不開啟動子和終止子，因此應考慮位于目的基因首端和末端的啟動之和終止子是否設計好，并進一步修飾．
故答案為：
（1）逆轉錄     氨基酸      脫氧核苷酸      DNA雙鏈復制
（2）IPTG、X-gal、氨芐青霉素
（3）重組質粒       沒有目的基因的空質粒
（4）啟動之和終止子

點評 本題結合流程圖，考查基因工程的相關知識，要求考生識記基因工程的具體操作步驟及相關細節(jié)，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．