Question

【題目】ch1L基因是藍(lán)細(xì)菌(藍(lán)藻)DNA上控制葉綠素合成的基因，為研究該基因?qū)θ~綠素合成的控制，需要構(gòu)建該種生物缺失ch1L基因的變異株細(xì)胞。技術(shù)路線如圖甲所示，請(qǐng)據(jù)圖分析回答問(wèn)題。

（1）與真菌相比較，藍(lán)細(xì)菌在結(jié)構(gòu)上最主要的特點(diǎn)是________。

（2）①②過(guò)程中均使用的工具酶有________。

（3）構(gòu)建重組質(zhì)粒B在整個(gè)操作過(guò)程中的目的是______________和_________。

（4）若含有ch1L基因的DNA片段和選用的質(zhì)粒上的限制酶切割位點(diǎn)如圖乙所示。請(qǐng)回答問(wèn)題：

①構(gòu)建含ch1L基因的重組質(zhì)粒A時(shí)，應(yīng)選用的限制酶是________，對(duì)質(zhì)粒和含ch1L基因的DNA進(jìn)行切割。

②同時(shí)用酶1和酶4切割圖乙中的質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有1500對(duì)堿基和8200對(duì)堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有500對(duì)堿基和8200對(duì)堿基的兩種片段；若換用酶1和酶3同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生的片段是________________。

（5）可用PCR技術(shù)對(duì)ch1L基因擴(kuò)增時(shí)，需一對(duì)引物I、II，從理論上推測(cè)，該DNA分子通過(guò)PCR擴(kuò)增四次，產(chǎn)物中含有引物I的DNA片段所占的比例為___________。

Answer 1

【答案】沒(méi)有核膜包被的細(xì)胞核 限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 破壞ch1L基因 操作成功后篩選出該變異株 酶1和酶3 含有1000對(duì)堿基和8700對(duì)堿基的兩種片段 15/16

【解析】

1、分析圖示可知，圖甲過(guò)程中①為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，②為插入抗性基因的過(guò)程，③是將重組質(zhì)粒B導(dǎo)入受體細(xì)胞的過(guò)程，圖乙中目的基因的兩端含有酶1和3的識(shí)別位點(diǎn)，在目的基因的內(nèi)部含有酶2的切割位點(diǎn)。故獲取目的基因時(shí)，可同時(shí)使用酶1和3切割。

2、PCR全稱(chēng)為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)，所利用的原理為DNA分子的復(fù)制，因此PCR技術(shù)一般用于基因擴(kuò)增。PCR技術(shù)的原理是DNA半保留復(fù)制。

（1）藍(lán)細(xì)菌是原核生物，與真菌相比，藍(lán)細(xì)菌無(wú)核膜包被的細(xì)胞核。

（2）過(guò)程①為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，過(guò)程②為基因表達(dá)載體加上紅霉素抗性基因的過(guò)程，由于該基因插入到了ch1L基因內(nèi)部，所以ch1L基因被破壞。①②過(guò)程中均需要使用限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，并用DNA連接酶將其連接。

（3）過(guò)程②是使重組質(zhì)粒含有標(biāo)記基因和構(gòu)建缺失chlL基因，故重組質(zhì)粒B在整個(gè)操作過(guò)程中的目的是改變ch1l基因的結(jié)構(gòu)和便于篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒B的藍(lán)細(xì)菌。

（4）①由于目的基因內(nèi)部含有酶2的酶切位點(diǎn)，使用酶2會(huì)使目的基因被切斷，因此不能使用酶2進(jìn)行切割，故構(gòu)建含ch1L基因的重組質(zhì)粒A時(shí)，應(yīng)選用的限制酶是1和3，對(duì)質(zhì)粒和含ch1L基因的DNA進(jìn)行切割。

②由題意“同時(shí)用酶1和酶4切割圖乙中的質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有1500對(duì)堿基和8200對(duì)堿基的兩種片段”，可知位點(diǎn)1和4之間短的一段為1500對(duì)堿基，用圖中四種酶同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有500對(duì)堿基和8200對(duì)堿基的兩種片段，說(shuō)明酶1至酶4之間短的一段被酶2和酶3切成了三個(gè)等份都是500對(duì)堿基，而酶1和酶4切割的另一較長(zhǎng)片段為8200對(duì)堿基，若用酶1和酶3同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生兩個(gè)片段，1和3之間較短的一段為500+500=1000對(duì)堿基，而較長(zhǎng)的一段為8200+500=8700對(duì)堿基，故用酶1和酶3同時(shí)切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生的是含有1000對(duì)堿基和8700對(duì)堿基的兩種片段。

（5）根據(jù)DNA的半保留復(fù)制可知，由原來(lái)的每條母鏈為模板合成的兩個(gè)新DNA分子中，只含有引物I或引物II，而以新合成的子鏈為模板合成新DNA分子時(shí)，兩種引物都含有，故第四輪循環(huán)共產(chǎn)生16個(gè)DNA分子，其中2個(gè)分子DNA只含有1種引物，因此含有引物I的DNA片段所占的比例為15/16。