Question

5．大肠杆菌PUC118质粒的有某限制性核酸内切酶唯一酶切序列，位于该质粒的lacZ基因中．如果lacZ基因没有插入外源基因，该基因能表达出β-半乳糖苷酶，当培养基中含有IPTG和X-gal时，X-gal会被β-半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落；如果lacZ基因中插入了外源基因，带有PUC118质粒的大肠杆菌便不能表达出β-半乳糖苷酶，培养基中的X-gal不会被水解成蓝色，大肠杆菌将形成白色菌落．PUC118质粒还携带氨苄青霉素抗性基因．图是利用lacZ基因的插入失活筛选导入重组质粒大肠杆菌示意图．
（1）作为受体的大肠杆菌应该无氨苄青霉素抗性基因，以方便筛选已导入重组质粒的大肠杆菌．在试管Ⅱ中常加入氯化钙溶液，作用是增加细胞某结构的通透性；并加入试管Ⅰ中制备的DNA
（2）图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的各种营养物质外，还应加入氨苄青霉素、IPTG、X-gal
（3）将上述处理后的大肠杆菌置于图中选择培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒，请预测结果和结论：
①若菌落为蓝色，则大肠杆菌未导入重组质粒
②若菌落为白色，则大肠杆菌导入重组质粒．

Answer 1

分析 分析题图：图示表示利用lacZ基因筛选重组质粒的过程，其中试管Ⅰ中进行的是基因表达载体的构建过程，试管Ⅱ是将目的基因导入受体细胞的过程；培养基用于用于筛选含有重组质粒的大肠杆菌；试管Ⅲ表示扩大培养重组菌．

解答 解：（1）由图可知质粒上的氨苄青霉素抗性基因为标记基因，因此作为受体的大肠杆菌应不含氨苄青霉素抗性基因，以便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌．将目的基因导入微生物细胞时常采用感受态细胞法，即用氯化钙溶液处理微生物细胞以增加其细胞壁的通透性，使受体细胞处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态．
（2）结合题干信息“若lacZ基因完整，便可表达出β-半乳糖苷酶，并能将培养基中含有的IPTG和X-gal水解成蓝色，形成蓝色菌落；若lacZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达β-半乳糖苷酶，将形成白色菌落；pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因．”可知，图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入IPTG、X-gal、氨苄青霉素等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌．
（3）如果长出蓝色菌落，说明自连的运载体PUC118质粒已转入受体菌，但目的基因没有接入运载体或说明重组质粒没导入受体大肠杆菌；如果长出白色菌落，说明重组质粒已导入受体大肠杆菌．
故答案为：
（1）无氨苄青霉素抗性基因    氯化钙     试管Ⅰ中制备的DNA
（2）氨苄青霉素、IPTG、X-gal
（3）①若菌落为蓝色，则大肠杆菌未导入重组质粒  
②若菌落为白色，则大肠杆菌导入重组质粒

点评 本题结合图表，考查基因工程的原理及技术、微生物的培养和分离等知识，要求考生识记基因工程的原理及操作过程，能根据图中和题中信息答题；识记微生物的培养和分离，能分析表格提取有效信息并得出正确的结论．