Question

2．如图是利用生物工程技术生产人生长激素的示意图．质粒上的Amp^r表示青霉素抗性基因，Tet^r表示四环素抗性基因，限制酶PstI、EcoR I和HindⅢ切割形成的末端均不相同．据图回答：

（1）将人生长激素基因导入小鼠体内来生产生长激素．图中对供体雌鼠甲用相关激素处理一段时间后与雄鼠乙交配，然后通过手术的方法从雌鼠甲的输卵管中取出受精卵．
（2）①过程不能利用人的皮肤细胞，其原因是皮肤细胞中不能合成生长激素的mRNA．
（3）为了使目的基因和质粒定向连接并且有利于受体细胞的筛选，切割质粒时应选用的酶是PstI酶和EcoR I酶．
（4）大肠杆菌细胞内应不含Amp^r和Tet^r 基因，以利于筛选出含重组质粒的受体菌．
（5）如果从限制酶Pst I、EcoR I和HindⅢ任选两种酶对质粒进行切割，均会将质粒切成两段，则形成的DNA片段有6种，其中含有完整四环素抗性基因的DNA片段占$\frac{1}{6}$．
（6）按照图示的操作，将三角瓶中的大肠杆菌先接种到甲培养基上，然后分别接种到乙和丙两个培养基的相同位置，一段时间后，菌落的生长状况如乙、丙图所示．据图分析丙培养基中含人生长激素基因的菌落有2个．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：过程②为逆转录，需要逆转录酶；质粒上的抗性基因作为基因工程的标记基因，作用是检测目的基因是否导入受体细胞．含有重组质粒的大肠杆菌能在四环素培养基中生存，但不能在青霉素培养基中生存，可知切割质粒时应选用的酶是限制酶PstI，破坏了青霉素抗性基因．甲、丙培养基中含有四环素，因此能在甲和丙中生长的大肠杆菌含有四环素抗性基因，包括导入普通质粒和重组质粒的大肠杆菌；乙培养基中含有四环素和青霉素，因此能在乙中生长的是导入普通质粒的大肠杆菌．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．

解答 解：（1）精子和卵细胞在输卵管中受精形成受精卵，所以可以通过手术从雌鼠甲的输卵管中取出受精卵，待受精卵发育到桑葚胚或囊胚时，才可以进行胚胎移植．
（2）由于基因表达具有选择性，人生长激素基因只在垂体细胞中表达产生相应的mRNA和生长激素，所以①过程不能利用人的皮肤细胞．
（3）由分析可知，破坏的是青霉素抗性基因，所以用限制酶PstI，而且要保证目的基因和质粒定向连接，所以不能形成相同的黏性末端，故另一种酶选EcoRI酶．
（4）大肠杆菌细胞内应不含Amp^r和Tet^r基因，以利于筛选出含重组质粒的受体菌．
（5）用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ进行切割，只有任意两个位点被切断且每次机会相等，任意两种酶切割会形成2个DNA片段，所以切割三次共有6个片段且这些片段不等，既得到6种．只有同时用PstI酶和FcoRI酶切割时会得到一个完整四环素抗性基因的DNA片段，故概率为$\frac{1}{6}$．
（6）目的基因插入质粒后，破坏了氨苄青霉素抗性基因，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，但不能在含有氨苄青霉素的培养基上生长．甲、丙培养基中含有四环素，因此能在甲和丙中生长的大肠杆菌含有四环素抗性基因，包括导入普通质粒和重组质粒的大肠杆菌；乙培养基中含有四环素和青霉素，因此能在乙中生长的是导入普通质粒的大肠杆菌．与丙相比，乙培养基中少了两个菌落，说明丙培养基中这2个菌落中的大肠杆菌成功导入了重组质粒．
故答案为：
（1）输卵管 
（2）皮肤细胞中不能合成生长激素的mRNA  
（3）PstI酶和EcoR I酶 
（4）Amp^r和Tet^r  
（5）6   $\frac{1}{6}$
（6）2

点评 本题考查基因工程相关知识，要求学生能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题．