Question

5．回答下列有關遺傳信息傳遞與表達的問題．
天然存在的野生型質粒由于分子量大、單一酶切位點少、遺傳標記不理想等缺陷，不能滿足作為運載體的要求，因此往往需要以多種野生型質粒為基礎進行人工構建新質粒．
假設下列三種質粒A、B、D，分別含有抗生素抗性基因r、s，及酶a、b的酶切位點．現需要通過基因工程大量表達目的基因M的產物．

（1）組成目的基因M的基本單體有哪幾種胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、腺嘌呤脫氧核苷酸．切割目的基因的酶b稱為限制性核酸內切酶．
（2）作為基因工程的運載體，必須具備的條件是A、B、C、E．（多選）
A．具有一個或多個限制酶切位點，以供外源基因插入其中
B．具有標記基因，以檢測重組DNA分子是否導入受體細胞
C．能在宿主細胞中復制并穩定保存
D．必須是細菌的質�；蚴删�體
E．對宿主細胞無害
（3）目的基因與運載體通過DNA連接酶連接形成重組DNA分子．
（4）如果選擇質粒A作為目的基因M的運載體，其缺陷是目的基因M可以插入酶b位點，可檢測受體細胞中的抗性基因r而確定是否導入了質粒A，但無法檢測是否導入了重組質粒A；如果選擇質粒B作為目的基因M的運載體，其缺陷是目的基因M可以插入酶b位點，抗性基因s被破壞，無法檢測是否導入了質粒B．
為解決上述野生型質粒作為運載體的缺陷，進行人工構建新質粒．
（5）如果用酶a分別切割質粒A、B，形成人工構建的新質粒（X），X是否是較理想的目的基因運載體，為什么？是．用酶a切割質粒A、B后，能形成具有一個抗性基因r和一個抗性基因s的X；用酶b切割目的基因M和X后形成重組質粒，含重組質粒的受體細胞可表現抗r抗性，但失去了抗s抗性；如果未導入質粒，則無任何抗性；如果導入的質粒未成功重組M，則表現抗r與抗s抗性；由此可篩選出受體細胞是否含有M重組質粒．如果用酶a分別切割質粒A、D，形成人工構建的新質粒（Y），Y是否是較理想的目的基因運載體，為什么？否．用酶a切割質粒A、B后，能形成具有一個抗性基因r和二個抗性基因s的Y，用酶b切割目的基因M和X后形成重組質粒，含重組質粒的受體細胞可表現抗r抗性，如果其中一個抗性基因s因導入目的基因M被破壞，而另一抗s基因自身環化，仍具抗性，會影響檢測．

Answer 1

分析 1、基因工程的操作工具包括限制酶、DNA連接酶、運載體．
2、“分子運輸車”--載體
（1）載體具備的條件：①能在受體細胞中復制并穩定保存．
②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入．
③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇．
（2）最常用的載體是質粒，它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復制能力的雙鏈環狀DNA分子．
（3）其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒．

解答 解：（1）基因是有遺傳效應的DNA片段，因此基因M的基本單體有胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、腺嘌呤脫氧核苷酸．切割目的基因的酶b稱為限制性核酸內切酶．
（2）A、運載體應具有一個或多個限制酶切位點，以供外源基因插入其中，A正確；
B、運載體應具有標記基因，以檢測重組DNA分子是否導入受體細胞，B正確；
C、運載體要能在宿主細胞中復制并穩定保存，C正確；
D、運載體可以是細菌的質粒、動植物病毒或噬菌體的衍生物，D錯誤；
E、運載體必須對宿主細胞無害，E正確．
（3）目的基因與運載體通過DNA連接酶連接形成重組DNA分子．
（4）分析圖解可知，質粒A上有一個抗性基因r，如果選擇質粒A作為目的基因M的運載體，目的基因M可以插入酶b位點，可檢測受體細胞中的抗性基因r而確定是否導入了質粒A，但無法檢測是否導入了重組質粒A；如果選擇質粒B作為目的基因M的運載體，目的基因M可以插入酶b位點，抗性基因s被破壞，無法檢測是否導入了質粒B．因此為解決上述野生型質粒作為運載體的缺陷，進行人工構建新質粒．
（5）用酶a切割質粒A、B后，能形成具有一個抗性基因r和一個抗性基因s的X；用酶b切割目的基因M和X后形成重組質粒，含重組質粒的受體細胞可表現抗r抗性，但失去了抗s抗性；如果未導入質粒，則無任何抗性；如果導入的質粒未成功重組M，則表現抗r與抗s抗性；由此可篩選出受體細胞是否含有M重組質粒，因此X是否是較理想的目的基因運載體．
用酶a切割質粒A、B后，能形成具有一個抗性基因r和二個抗性基因s的Y，用酶b切割目的基因M和X后形成重組質粒，含重組質粒的受體細胞可表現抗r抗性，如果其中一個抗性基因s因導入目的基因M被破壞，而另一抗s基因自身環化，仍具抗性，會影響檢測，因此Y不是較理想的目的基因運載體．
故答案為：
（1）胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、腺嘌呤脫氧核苷酸    限制性核酸內切
（2）A、B、C、E
（3）DNA連接
（4）目的基因M可以插入酶b位點，可檢測受體細胞中的抗性基因r而確定是否導入了質粒A，但無法檢測是否導入了重組質粒A
    目的基因M可以插入酶b位點，抗性基因s被破壞，無法檢測是否導入了質粒B   
（5）是  用酶a切割質粒A、B后，能形成具有一個抗性基因r和一個抗性基因s的X；用酶b切割目的基因M和X后形成重組質粒，含重組質粒的受體細胞可表現抗r抗性，但失去了抗s抗性；如果未導入質粒，則無任何抗性；如果導入的質粒未成功重組M，則表現抗r與抗s抗性；由此可篩選出受體細胞是否含有M重組質粒．
否  用酶a切割質粒A、B后，能形成具有一個抗性基因r和二個抗性基因s的Y，用酶b切割目的基因M和X后形成重組質粒，含重組質粒的受體細胞可表現抗r抗性，如果其中一個抗性基因s因導入目的基因M被破壞，而另一抗s基因自身環化，仍具抗性，會影響檢測

點評 本題考查了基因工程的有關知識，要求考生能夠說識記基因工程的操作工具，識記運載體的種類以及作為運載體必須符合的條件，能夠根據圖中質粒的結構確定合成的基因表達載體．