Question

有关基因工程的问题
mtDNA是存在于人类细胞线粒体中双链闭合环状的DNA分子，具有自我复制、转录和控制合成蛋白质的功能．mtDNA的类型具有明显的种族特异性．若用两种识别切割序列完全不同的限制酶M和N切割某人的mtDNA，通过凝胶电泳分离分析得下表．限制酶M和N的识别序列和切割位点如图1所示．

凝胶电泳结果 （1kb=1000对碱基）（+表示该片段的存在以及含量）
分子量（kb）	酶M	酶N	酶M+酶N
1.0	+		+
2.0			+
3.0			+
4.0			+
5.0	+
6.0			+
7.0		+
9.0		+
10.0	+

1）该mtDNA的长度为

 

kb．在该DNA分子中，M酶与N酶的切割位点分别有

 

个．
2）M酶与N酶切出的能相互粘连的末端能在

 

酶的作用下相互连接，请将连接的结果表示出来：

 

．连接后的序列是否可以用M酶、N酶进行切割，并简述理由：

 

．
3）有人认为mtDNA能成为研究人类起源与进化的一个有力工具，请简述理由：

 

．如图2为真核细胞的某基因的结构图以及限制酶M和N的切割位点．
4）现用该基因作为目的基因，若采用直接从供体细胞中分离，具体方法是：

 

．这个方法虽操作方便，但切割下的基因中含有不能指导蛋白质合成的区域．因此，目前往往采用逆转录的人工合成的方法，其基本步骤是：

 

．
5）已知Ⅱ区的碱基数是2000个，其中阴影区域碱基数是800个，空白区域中G和C的总数共有400个，则由该区转录的mRNA中A和U总数是

 

．

Answer 1

考点：基因工程的应用

专题：

分析：分析表格和审清题意是解答本题的切入点．题干中提出，mtDNA是存在于人类细胞线粒体中双链闭合环状的DNA分子，因此限制酶在切割时，用酶M得到3个片段，则有3个切点，用酶N得到2个片段，则有2个切点．图1中可以看出，两种限制酶切割形成的黏性末端相同，因此可以在DNA连接酶的作用下相互连接．由于酶的专一性，连接后不能再用M酶、N酶进行切割，因为连接后的序列不是M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列．

解答： 解：（1）由于ctDNA为环状DNA，用酶M得到3个片段，则有3个切点，用酶N得到2个片段，则有2个切点．长度分别为7和9，则该mtDNA的长度为16Kb．
（2）M酶和N酶切割能得到相同的黏性末端，可以用DNA连接酶催化连接．当连接后，没有了两种酶的识别序列，因此两种酶不能再切割了．
（3）mtDNA是存在于线粒体上的DNA，不遵循孟德尔遗传定律符合母系遗传．可研究种族的母系进化史．
（4）从供体细胞中获得目的基因最常用的方法是一定的限制酶切割．但这样得到的基因中含有不能指导蛋白质合成的片段．因此常用逆转录的人工合成．其过程是先得到相应的mRNA，再用逆转录酶催化得到相应的DNA．
（5）Ⅱ区的碱基数减去阴影部分得到空白区的碱基数为1200个，该区段能指导蛋白质合成，其中C和G占400个，则A和T点800个，每条链有400个，因此转录得到的RNA中有A和U为400个．
故答案为：
（1）16kb；       3、2；  
（2）DNA连接酶    否，连接后的序列不是M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列 
（3）mtDNA的类型具有明显的种族特异性或者mtDNA严格的母系遗传（不遵循孟德尔遗传定律、细胞质遗传等），对其类型的分析可以直接反映出人群或种族的母系进化史．
（4）选用限制酶N来切割；   从表达该基因的细胞中分裂出mRNA，在逆转录酶的作用下，形成单链DNA，再经过复制形成双链DNA
（5）400

点评：本题考查了基因工程、基因结构的知识，意在考查学生对能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论．考查学生分析图表的能力．