Question

【題目】ch1L基因是藍細菌(藍藻)DNA上控制葉綠素合成的基因，為研究該基因對葉綠素合成的控制，需要構建該種生物缺失ch1L基因的變異株細胞。技術路線如圖甲所示，請據圖分析回答問題。

（1）與真菌相比較，藍細菌在結構上最主要的特點是________。

（2）①②過程中均使用的工具酶有________。

（3）構建重組質粒B在整個操作過程中的目的是______________和_________。

（4）若含有ch1L基因的DNA片段和選用的質粒上的限制酶切割位點如圖乙所示。請回答問題：

①構建含ch1L基因的重組質粒A時，應選用的限制酶是________，對質粒和含ch1L基因的DNA進行切割。

②同時用酶1和酶4切割圖乙中的質粒，則產生含有1500對堿基和8200對堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時切割此質粒，則產生含有500對堿基和8200對堿基的兩種片段；若換用酶1和酶3同時切割此質粒，則產生的片段是________________。

（5）可用PCR技術對ch1L基因擴增時，需一對引物I、II，從理論上推測，該DNA分子通過PCR擴增四次，產物中含有引物I的DNA片段所占的比例為___________。

Answer 1

【答案】沒有核膜包被的細胞核 限制性核酸內切酶和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對堿基和8700對堿基的兩種片段 15/16

【解析】

1、分析圖示可知，圖甲過程中①為基因表達載體的構建過程，②為插入抗性基因的過程，③是將重組質粒B導入受體細胞的過程，圖乙中目的基因的兩端含有酶1和3的識別位點，在目的基因的內部含有酶2的切割位點。故獲取目的基因時，可同時使用酶1和3切割。

2、PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術，所利用的原理為DNA分子的復制，因此PCR技術一般用于基因擴增。PCR技術的原理是DNA半保留復制。

（1）藍細菌是原核生物，與真菌相比，藍細菌無核膜包被的細胞核。

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

（3）過程②是使重組質粒含有標記基因和構建缺失chlL基因，故重組質粒B在整個操作過程中的目的是改變ch1l基因的結構和便于篩選出導入重組質粒B的藍細菌。

（4）①由于目的基因內部含有酶2的酶切位點，使用酶2會使目的基因被切斷，因此不能使用酶2進行切割，故構建含ch1L基因的重組質粒A時，應選用的限制酶是1和3，對質粒和含ch1L基因的DNA進行切割。

②由題意“同時用酶1和酶4切割圖乙中的質粒，則產生含有1500對堿基和8200對堿基的兩種片段”，可知位點1和4之間短的一段為1500對堿基，用圖中四種酶同時切割此質粒，則產生含有500對堿基和8200對堿基的兩種片段，說明酶1至酶4之間短的一段被酶2和酶3切成了三個等份都是500對堿基，而酶1和酶4切割的另一較長片段為8200對堿基，若用酶1和酶3同時切割此質粒，則產生兩個片段，1和3之間較短的一段為500+500=1000對堿基，而較長的一段為8200+500=8700對堿基，故用酶1和酶3同時切割此質粒，則產生的是含有1000對堿基和8700對堿基的兩種片段。

（5）根據DNA的半保留復制可知，由原來的每條母鏈為模板合成的兩個新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，兩種引物都含有，故第四輪循環共產生16個DNA分子，其中2個分子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。