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.
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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.

练习册系列答案
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