Question

10．我国基因工程药物的研制和生产发展迅猛，如图是利用基因工程方法生产重组人生长激素的示意图．图中质粒表示基因工程中经常选用的载体-pBR322质粒，Amp^r表示青霉素抗性基因，Tet^r表示四环素抗性基因．根据上图回答下列问题（限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ切割形成的末端均不相同）：

（1）过程②必需的酶是逆转录酶，这种获取目的基因的方式是人工合成，除此之外目的基因的获取方法还有从基因文库中获取，PCR扩增．过程④必需的酶是DNA连接酶．⑤过程中为提高成功率，常用CaCl₂溶液处理大肠杆菌．基因工程中载体除了质粒还有动植物病毒、噬菌体．
（2）如果用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ对质粒pBR322进行切割，用一种酶、两种酶和三种酶分别切割时，则形成的DNA片段共9种，其中含有完整四环素抗性基因的DNA片段的比例是$\frac{1}{3}$．
（3）如果只用限制酶PstI切割目的基因和质粒pBR322，完成过程④、⑤后，将三角瓶内的大肠杆菌（不含Amp^r、Tet^r抗性质粒）先接种到甲培养基上，形成菌落后用无菌牙签挑取甲上的单个菌落，分别接种到乙和丙两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示．接种到甲培养基上的目的是筛选含四环素抗性基因的大肠杆菌，含有目的基因的大肠杆菌在乙、丙培养基上的存活状态分别是死亡，存活．

Answer 1

分析 据图分析，①表示人生长激素mRNA，②表示反转录形成cDNA，③形成人的生长激素基因，④表示基因表达载体的构建，⑤表示导入大肠杆菌．与丙相比，乙培养基中少了两个菌落，说明丙培养基中这两个菌落中的大肠杆菌成功导入了重组质粒，而且目的基因插入质粒后，破坏了青霉素抗性基因，但没有破环四环素抗性基因，因此含有重组质粒的大肠杆菌能在含有四环素的培养基上生长，但不能在含有青霉素的培养基上生长．

解答 解：（1）过程②中人生长激素信使RNA形成cDNA，表示逆转录，需要逆转录酶，除了这种人工合成目的基因的方法外，还有从基因文库中获取、PCR扩增技术等；过程④质粒和基因连接形成重组质粒．需要DNA连接酶发挥作用；⑤过程为转化，需要CaCl₂使大肠杆菌处于易于吸收外界DNA的感受态．基因工程中载体有质粒、动植物病毒、噬菌体．
（2）PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ分3种酶分别用1，2，3表示，一种酶酶切时，一共可以得到3种不同长片段；两种酶酶切时，可得到1-2，2-1，2-3，3-2，1-3，3-1六种片段；三种酶酶切，可得到1-2，2-3，3-1三种片段，与前面重复，因此一种可形成9种片段，其中含有完整四环素抗性的有3种，单独用1酶切，单独用2酶切，1和2同时酶切得到的片段，占总数的$\frac{1}{3}$．
（3）在甲中能生长的是具有四环素抗性的细菌，含有四环素抗性基因；与丙相比，乙培养基中少了两个菌落，说明丙培养基中这两个菌落中的大肠杆菌成功导入了重组质粒，而且目的基因插入质粒后，破坏了青霉素抗性基因，使含有目的基因的大肠杆菌不能在含有青霉素的乙培养基上生长，但四环素基因是完好的，则含有目的基因的大肠杆菌能在含有四环素的丙培养基上生长．
故答案为：
（1）逆转录酶 人工合成 从基因文库中获取 PCR扩增 DNA连接酶 CaCl₂ 动植物病毒、噬菌体
（2）9 $\frac{1}{3}$
（3）含四环素抗性基因 死亡 存活

点评 本题考查基因工程的操作等知识点，意在考查学生的识图和理解能力，属于中档题，解题的关键是理解标记基因结构完整，则能在对应培养基中生长．