题目内容

15．科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达．但在进行基因工程的操作过程中，需使用特定的限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选．已知限制性核酸内切酶I的识别序列和切点是-G↓GATCC-，限制性核酸内切酶II的识别序列和切点是-↓GATC-，据图回答：

（1）过程①表示的是采取反转录（人工合成）的方法来获取目的基因．
（2）根据图示分析，在构建重组质粒过程中，应用限制性核酸内切酶Ⅰ（Ⅰ或II）切割质粒，用限制性核酸内切酶Ⅱ（Ⅰ或II）切割目的基因．用限制性核酸内切酶切割目的基因和运载体后形成的黏性末端通过碱基互补配对原则进行连接．
（3）人的基因之所以能与大肠杆菌的质粒进行重组，原因是人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同．
（4）将重组质粒导入细菌B之前，要将细菌B放入一定浓度的CaCl2溶液中处理，目的是增大细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞．
（5）要筛选出含目的基因的受体细胞应将大肠杆菌培养在含氨苄青霉素的培养基上
（6）人体的生长激素基因能在细菌体内成功表达是因为共同一套（遗传）密码子．
写出目的基因导入细菌中表达的过程生长激素基因$\stackrel{转录}{→}$mRNA$\stackrel{翻译}{→}$生长激素．

分析 获得目的基因的方法：①从基因文库中获取 ②利用PCR技术扩增 ③人工合成（化学合成）．据图分析可知，人的生长激素基因是人工合成的，采取的方法是利用人的生长激素基因的mRNA为模板，进行反转录．
目的基因能插入宿主DNA，与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是它们的成分和结构相同，都是由四种脱氧核苷酸组成的双螺旋结构．所有的生物都共用一套密码子，所以人体的生长激素基因能在细菌体内的核糖体上成功表达．
将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，因质粒上有抗氨苄青霉素基因，且重组质粒上的抗氨苄青霉素基因，也没有被破坏，所以如果大肠杆菌B能够生长，说明已导入了含抗氨苄青霉素基因的普通质粒或重组质粒，反之则没有导入．

解答 解：（1）过程①是以mRNA为模板形成基因的过程，属于反转录，此过程需要逆转录酶的参与．
（2）在构建基因表达载体时，需用限制酶对目的基因和质粒进行切割以形成相同的黏性末端．质粒如果用限制酶Ⅱ来切割的话，将会在质粒在出现两个切口且抗生素抗性基因全被破坏，故质粒只能用限制酶Ⅰ切割（破坏四环素抗性而保留氨苄青霉素抗性，即将来形成的重组质粒能在含氨苄青霉素的培养基中生存，而在含四环素的培养基中不能生存）；目的基因两端都出现黏性末端时才能和质粒发生重组，故目的基因只有用限制酶Ⅱ切割时，才会在两端都出现黏性末端．黏性末端其实是被限制酶切开的DNA两条单链的切口，这个切口上带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好通过碱基互补配对进行连接．
（3）来源不同的DNA之所以能发生重新组合，主要原因是两者的结构基础相同，都是双螺旋结构，基本组成单位都是脱氧核苷酸等．
（4）将重组质粒导入细菌B之前，要将细菌B放入一定浓度的CaCl2溶液中处理，目的是增大细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞．
（5）用限制酶Ⅰ切割质粒后会破四环素抗性基因，不会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此能在含氨苄青霉素的培养基上生存的大肠杆菌已经成功导入普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入．
（6）所有的生物都共用一套密码子，所以人体的生长激素基因能在细菌体内成功表达，过程是生长激素基因$\stackrel{转录}{→}$mRNA$\stackrel{翻译}{→}$生长激素．
故答案为：
（1）反转录（人工合成）　
（2）ⅠⅡ碱基互补配对
（3）人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同
（4）CaCl2   增大细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞
（5）氨苄青霉素
（6）共同一套（遗传）密码子　生长激素基因$\stackrel{转录}{→}$mRNA$\stackrel{翻译}{→}$生长激素

点评 本题结合转基因棉花培育过程图，考查基因工程、植物组织培养等知识，要求考生识记基因工程的工程及操作步骤，能根据限制酶识别序列选择合适的限制酶，并能准确判断图中各过程的名称，再结合所学的知识准确答题．

练习册系列答案
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