Question

【題目】營(yíng)養(yǎng)缺陷型大腸桿菌需在基本培養(yǎng)基中添加某些物質(zhì)才能生長(zhǎng)。 A菌株為甲硫氨酸（met-）和生物素（bio-）缺陷型突變體，B菌株為蘇氨酸（thr-）、亮氨酸（leu-）、硫胺素（thi-）缺陷型突變體。用A、B兩種菌株進(jìn)行4組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)條件和結(jié)果如下圖所示。

（1）培養(yǎng)基為細(xì)菌生長(zhǎng)提供水、無機(jī)鹽、________。乙組培養(yǎng)基出現(xiàn)菌落的頻率為10-7，大腸桿菌單個(gè)基因發(fā)生突變的幾率約為10-7，科學(xué)家判斷乙組出現(xiàn)菌落不是基因突變的結(jié)果，其理由是________。推測(cè)基本培養(yǎng)基出現(xiàn)菌落是由于基因的轉(zhuǎn)移和重組，丁組實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明這種基因的轉(zhuǎn)移需要兩種菌株細(xì)胞________。

（2）科學(xué)家用某種藥物處理A或B菌株使其停止分裂（但不致死），混合并培養(yǎng)，過程及結(jié)果如下。

I:處理過的B菌株+未處理的A菌株→基本培養(yǎng)基上無菌落

II: 處理過的A菌株+未處理的B菌株→基本培養(yǎng)基上有菌落

結(jié)果說明兩菌株DNA轉(zhuǎn)移的方向是________。

a．AB b．A B c．A B d．不確定

（3）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)某些菌株擬核上有一段DNA序列（F因子），其上有復(fù)制原點(diǎn)（oriT）。細(xì)菌混合后，F(xiàn)因子的一條鏈由供體菌逐步轉(zhuǎn)移至受體菌，在受體菌中復(fù)制后整合到擬核DNA上，發(fā)生基因重組。留在供體菌中的F因子單鏈通過自我復(fù)制恢復(fù)雙鏈。若無F因子則不能發(fā)生DNA轉(zhuǎn)移。

①由此推測(cè)上述（2）中實(shí)驗(yàn)Ι基本培養(yǎng)基無菌落的原因是________。

②上述DNA轉(zhuǎn)移和復(fù)制過程可用下圖________表示。

（4）A菌株（met-、bio-）對(duì)鏈霉素敏感，B菌株（thr-、leu-、thi-）具有鏈霉素抗性。將A、B菌株混合，在不同時(shí)間點(diǎn)攪拌混合菌液，以中斷DNA轉(zhuǎn)移。之后將各時(shí)間點(diǎn)中斷轉(zhuǎn)移的菌液接種在含如下物質(zhì)的基本培養(yǎng)基上選擇培養(yǎng)，分別記錄出現(xiàn)菌落的最短混合時(shí)間。

培養(yǎng)基	所含物質(zhì)	最短混合時(shí)間
1	鏈霉素+亮氨酸（leu）+硫胺素（thi）	9min
2	鏈霉素+蘇氨酸（thr）+硫胺素（thi）	11min
3	鏈霉素+蘇氨酸（thr）+亮氨酸（leu）	18min

①培養(yǎng)基中均加入鏈霉素的目的是________。1號(hào)培養(yǎng)基出現(xiàn)菌落的原因是____。

②在選擇培養(yǎng)基上出現(xiàn)菌落所需的最短混合時(shí)間反映了相關(guān)基因與oriT間的距離。在下圖中oriT右側(cè)畫出A菌株thr+、leu+、thi+基因在擬核上的位置____。

Answer 1

【答案】碳源、氮源 若是基因突變，則出現(xiàn)菌落的頻率應(yīng)為10-14或10-21（或基因突變具有隨機(jī)性和不定向性、低頻性等特點(diǎn)，在同一細(xì)菌中出現(xiàn)這幾種突變的可能性極低） （直接）接觸 c B菌株無F因子 b 淘汰A菌株或篩選出B菌株 thr+基因已經(jīng)轉(zhuǎn)移到受體菌（B菌株）

【解析】

根據(jù)題干信息已知，A菌株為甲硫氨酸（met-）和生物素（bio-）缺陷型突變體，B菌株為蘇氨酸（thr-）、亮氨酸（leu-）、硫胺素（thi-）缺陷型突變體。據(jù)圖分析，將A菌株、B菌株單獨(dú)培養(yǎng)的甲和丙都沒有菌落產(chǎn)生，將兩者混合培養(yǎng)的乙則有菌落產(chǎn)生，而將兩者放在U型管的兩側(cè)培養(yǎng)的丁也沒有菌落產(chǎn)生。

（1）細(xì)菌的培養(yǎng)基可以為其提供水、無機(jī)鹽、碳源和氮源；乙組培養(yǎng)基出現(xiàn)菌落的頻率為10-7，大腸桿菌單個(gè)基因發(fā)生突變的幾率約為10-7，科學(xué)家判斷乙組出現(xiàn)菌落不是基因突變的結(jié)果，因?yàn)槿魹榛�因突變的結(jié)果，則出現(xiàn)菌落的頻率應(yīng)為10-14或10-21；該培養(yǎng)基出現(xiàn)菌落可能是由于于基因的轉(zhuǎn)移和重組，丁組實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明這種基因的轉(zhuǎn)移需要兩種菌株細(xì)胞直接接觸才行。

（2）根據(jù)題意分析，科學(xué)家用某種藥物處理A或B菌株使其停止分裂（但不致死），處理過的B菌株(不分裂）+未處理的A菌株→基本培養(yǎng)基上無菌落，說明DNA轉(zhuǎn)移方向?yàn)锳→B；而處理過的A菌株（不分裂）+未處理的B菌株→基本培養(yǎng)基上有菌落，說明DNA轉(zhuǎn)移的方向是A→B，故選c。

（3）①根據(jù)題意分析，由于B菌株無F因子，所以上述（2）中實(shí)驗(yàn)I基本培養(yǎng)基無菌落。

②據(jù)圖分析，F(xiàn)因子的一條鏈由供體菌逐步轉(zhuǎn)移至受體菌，在受體菌中復(fù)制后整合到擬核DNA上，發(fā)生基因重組，因此上述DNA轉(zhuǎn)移和復(fù)制過程可用圖b表示。

（4）①根據(jù)題干信息已知，A菌株對(duì)鏈霉素敏感，B菌株具有鏈霉素抗性，因此培養(yǎng)基中均加入鏈霉素的目的是淘汰A菌株或篩選出B菌株；1號(hào)培養(yǎng)基出現(xiàn)菌落的原因是thr+基因已經(jīng)轉(zhuǎn)移到受體菌（B菌株）。

②在選擇培養(yǎng)基上出現(xiàn)菌落所需的最短混合時(shí)間反映了相關(guān)基因與oriT間的距離，因此三個(gè)基因在下圖中oriT右側(cè)的位置如圖：