Question

13．人工合成的大肠杆菌puc118质粒中含有lacZ基因外，还含有氨苄青霉素抗性基因．若lacZ基因完整，便可表达出β-半乳糖苷酶，β-半乳糖苷酶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．此实验方法可以用于鉴别转基因实验是否获得成功．如图所示是利用基因工程生产胰岛素的示意图，据图回问题． 

（1）获得胰岛素基因有两条途径：一是以mRNA为模板，在逆转录 酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下合成cDNA；二是根据胰岛素的氨基酸 序列，推测其DNA的脱氧核苷酸序列，再通过化学方法合成所需基因．采用PCR技术在短时间内能获得较多的目的基因，该技术原理是DNA双链复制．
（2）图中的培养基中除含有大肠杆菌必须营养成分外，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大肠杆菌．
（3）为检验大肠杆菌是否导入质粒及质粒的种类，将经增殖培养的大肠杆菌接种到培养基上．若不形成菌落，说明质粒没有导入；若菌落为白色，说明导入的是重组质粒；若菌落为蓝色，说明导入的是没有目的基因的空质粒．
（4）如果检验发现目的基因被成功导入了受体细胞，但却没有检测到胰岛素，应考虑位于目的基因首端和末端的启动之和终止子是否设计好，并进一步修饰．

Answer 1

分析 分析题图：大肠杆菌pUC18质粒含有氨苄青霉素抗性基因和LacZ基因，但限制酶的切割位点位于LacZ基因上，所以构建成的重组质粒含有氨苄青霉素抗性基因，但LacZ基因被破坏，不能产生β一半乳糖苷酶．图中①表示用限制酶切割质粒，②表示用限制酶切割含有目的基因的外源DNA，③④表示构建基因表达载体，⑤表示将目的基因导入受体细胞，⑥⑦表示筛选，⑧表示扩大培养．

解答 解：（1）获得目的基因有两条途径：一是以目的基因的mRNA为模板，在逆转录酶的催化下，合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的脱氧核苷酸序列，再通过人工合成（化学）方法合成所需基因．PCR的原理是DNA双链复制．
（2）本题是利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒，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大肠杆菌．
（3）重组质粒上的LacZ基因被破坏，不能产生β一半乳糖苷酶，若大肠杆菌中已成功导入了重组质粒，则其在含有IPTG和X-gal的培养基中形成白色菌落．如果长出蓝色菌落，说明没有目的基因的空质粒已转入受体菌，但重组质粒没导入受体大肠杆菌．
（4）如果检验发现目的基因被成功导入了受体细胞，但却没有检测到胰岛素，说明目的基因没有成功表达，而基因表达离不开启动子和终止子，因此应考虑位于目的基因首端和末端的启动之和终止子是否设计好，并进一步修饰．
故答案为：
（1）逆转录     氨基酸      脱氧核苷酸      DNA双链复制
（2）IPTG、X-gal、氨苄青霉素
（3）重组质粒       没有目的基因的空质粒
（4）启动之和终止子

点评 本题结合流程图，考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的具体操作步骤及相关细节，能结合题中和图中信息准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查．