题目内容

20．图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列．现有MspI、BamHI、MboI、SmaI 4种限制性核酸内切它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG．

（1）若用限制酶SmaI完全切割图1中DNA片段，其产物长度分别为537、790、661．
若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d．从隐形纯合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，产物中共有4种不同长度的DNA片段．
（2）为了提高试验成功率，需要通过PCR技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝．该方法也是检测遗传多样性的最简单方法．
（3）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是BamHⅠ．
（4）在选出的大肠杆菌内基因D能成功表达的原因是生物共用一套遗传密码子．其表达产物是一条多肽链，如考虑终止密码，则其至少含有的氧原子数为341．
（5）为了筛选出成功导入含目的基因D的重组质粒的大肠杆菌，首先将大肠杆菌在含抗生素B的培养基上培养，得到如图3的菌落． 再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含另一种抗生素的培养基上培养，得到如图4的结果（空圈表示与图3对照无菌落的位置）．请在图3中圈出一个含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落．
．

分析 分析图1：图中DNA片段含有2个限制酶MspⅠ和SmaⅠ切割位点，也含有两个限制酶BamHⅠ和MboⅠ切割位点．基因D两侧序列为GGATCC，可被限制酶BamHⅠ切割．
分析图2：质粒含有CCGG序列、GGATCC序列和GATC序列，其中CCGG序列可被限制酶MspⅠ切割，GGATCC序列和GATC序列可被限制酶MboⅠ切割．用限制酶BamHⅠ切割破坏了抗生素A抗性基因，但没有破环抗生素B抗性基因，因此含有重组质粒的大肠杆菌能抗抗生素B，但不能抗抗生素A．

解答 解：（1）限制酶SmaⅠ的酶切位点是CCC↓GGG，其切割产生的是平末端．图1中DNA片段含有两个SmaⅠ酶切位点，被SmaⅠ酶完全切割后出现三个长度的片段，分别是537bp、790bp、661bp．杂合子的基因型为Dd，其中D基因片段有两个SmaⅠ酶切位点，完全切割后出现三个片段长度分别是537bp、790bp、661bp，发生基因突变后的d基因片段只有一个SmaⅠ酶切位点，完全切割后出现两个片段长度分别是1327bp、661bp，所以从杂合子中分离的DNA片段被限制酶SmaⅠ完全切割后形成会四种不同的DNA片段．
（2）为了提高试验成功率，需要通过PCR技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝．该方法也是检测遗传多样性的最简单方法．
（3）基因表达载体构建的过程中需要利用限制酶和DNA连接酶．限制酶MspⅠ和SmaⅠ的切割位点位于目的基因D上，若用这两种酶切割会被破坏目的基因D；运载体的两个标记基因上都有限制酶MboⅠ的切割位点，用该酶切割会破坏这两个标记基因，因此只能选用限制酶BamHⅠ切割外源DNA分子和运载体．
（4）不同生物共用一套遗传密码子，所以基因D能再大肠杆菌内成功表达．基因D含有1020对碱基，能翻译形成含有1020÷3=340个氨基酸的多肽链．多肽链含有O原子数=肽键数+2肽链数+R基中的O原子数，所以该多肽至少含有O原子数为341个．
（5）用限制酶BamHⅠ切割质粒后，用限制酶BamHⅠ切割破坏了抗生素A抗性基因，但没有破环抗生素B抗性基因，因此首先用含有抗生素B的培养基培养大肠杆菌，能生存下来的是含有普通质粒和重组质粒的大肠杆菌．一个含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落如图：

故答案为：
（1）537、790、661     4
（2）PCR    遗传
（3）BamHⅠ
（4）生物共用一套遗传密码子      341
（5）抗生素B

点评 本题结合基因结构图和运载体结构图，考查基因工程的技术和原理，要求考生认真分析图1和图2，根据图1中信息计算限制酶SmaⅠ切割产生的片段的种类及长度；根据图1和图2中限制酶的给切割位点，明确构建基因表达载体只能用限制酶BamHⅠ，再运用所学的知识答题即可．

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