Question

【題目】大腸桿菌β-半乳糖苷酶（Z酶）可催化底物（X-gal）水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ′ 編碼Z酶氨基端的一個(gè)片段（稱為α-肽），該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識(shí)別位點(diǎn)如圖甲所示。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú)Z酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出Z酶活性。利用圖乙中的DNA片段與pUC18質(zhì)粒進(jìn)行基因工程操作。

（1）限制酶能催化雙鏈DNA分子中___（填化學(xué)鍵名稱）的斷裂。本實(shí)驗(yàn)可使用限制酶___處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段，再通過(guò)DNA連接酶連接，獲得含目的基因的重組質(zhì)粒。

（2）用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒(méi)有該質(zhì)粒，因而不具有___，在該培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于___培養(yǎng)基。

（3）當(dāng)上述培養(yǎng)基中含有X-gal時(shí)，生長(zhǎng)出的菌落有藍(lán)色和白色兩種類型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為___，這是因?yàn)?/span>___。為保證能通過(guò)菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是___。

Answer 1

【答案】磷酸二酯鍵 SalI 氨芐青霉素抗性 選擇 白色 目的基因與質(zhì)粒連接后使lacZ′ 被破壞，不能合成α-肽 編碼α-肽的DNA序列缺失，其他序列正常

【解析】

基因工程是狹義的遺傳工程，基因工程的基本原理是讓人們感興趣的基因（即目的基因）在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定高效地表達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)基因工程的目標(biāo)，通常要有多種工具酶、目的基因、載體和宿主細(xì)胞等基本要素，并按照一定的程序進(jìn)行操作，它包括目的基因的獲得、重組DNA的形成，重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞也稱（宿主）細(xì)胞、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞和目的基因的表達(dá)等幾個(gè)方面。基因表達(dá)載體的構(gòu)建（即目的基因與運(yùn)載體結(jié)合）是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。其構(gòu)建目的是使目的基因能在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

（1）限制酶能催化雙鏈DNA分子中磷酸二酯鍵的斷裂，將DNA降解。從圖中可知，酶HindIII可破壞目的基因，而質(zhì)粒和目的基因兩側(cè)都有酶SalI識(shí)別位點(diǎn)，因此本實(shí)驗(yàn)可使用限制酶SalI處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段。

（2）重組質(zhì)粒上有氨芐青霉素抗性基因，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒(méi)有該質(zhì)粒，因而不具有氨芐青霉素抗性，在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基，選擇了含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。

（3）從圖中可知，重組質(zhì)粒是用酶SalI分別處理過(guò)的質(zhì)粒和目的基因片段形成的，重組質(zhì)粒的lacZ′基因被破壞，不能合成β-半乳糖苷酶（Z酶），不能催化底物（X-gal）水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)，故呈菌落白色。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú)Z酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出Z酶活性，為保證能通過(guò)菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是編碼α-肽的DNA序列缺失，其他序列正常。