Question

1．回答下列有關基因工程問題．
圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度（bp即堿基對）和部分堿基序列，圖2表示一種質粒的結構和部分堿基序列．現有MspI、BamHI、MboI、SmaI 4種限制性核酸內切它們識別的堿基序列和酶切位點分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG．
（1）若用限制酶SmaI完全切割圖1中DNA片段，其產物長度分別為537bp、790bp、661bp．
若圖1中虛線方框內的堿基對被T-A堿基對替換，那么基因D就突變為基因d．從隱形純合子中分離出圖1及其對應的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，產物中共有2種不同長度的DNA片段．
（2）為了提高試驗成功率，需要通過PCR技術擴增目的基因，以獲得目的基因的大量拷貝．該方法也是檢測遺傳（基因）多樣性的最簡單方法．
（3）若將圖2中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接，形成重組質粒，那么應選用的限制酶是BamH1．
（4）為了篩選出成功導入含目的基因D的重組質粒的大腸桿菌，首先將大腸桿菌在含抗生素B的培養基上培養，得到如圖3的菌落．再將滅菌絨布按到培養基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含抗生素A的培養基上培養，得到如圖4的結果（空圈表示與圖3對照無菌落的位置）．
（5）在選出的大腸桿菌內基因D能成功表達的原因是生物界共用一套遺傳密碼子．其表達產物是一條多肽鏈，如考慮終止密碼，則其至少含有的氧原子數為340．

Answer 1

分析 分析圖1：圖中DNA片段含有2個限制酶MspⅠ和SmaⅠ切割位點，也含有兩個限制酶BamHⅠ和MboⅠ切割位點．基因D兩側序列為GGATCC，可被限制酶BamHⅠ切割．
分析圖2：質粒含有CCGG序列、GGATCC序列和GATC序列，其中CCGG序列可被限制酶MspⅠ切割，GGATCC序列和GATC序列可被限制酶MboⅠ切割．用限制酶BamHⅠ切割破壞了抗生素A抗性基因，但沒有破環抗生素B抗性基因，因此含有重組質粒的大腸桿菌能抗抗生素B，但不能抗抗生素A．

解答 解：（1）圖1中DNA片段含有兩個SmaⅠ酶切位點，被SmaⅠ酶完全切割后出現三個長度的片段，分別是537bp、790bp、661bp．隱形純合子的d基因片段只有一個SmaⅠ酶切位點，完全切割后出現兩個片段長度分別是1327bp、661bp，即被限制酶SmaⅠ完全切割后形成會2種不同的DNA片段．
（2）為了提高試驗成功率，需要通過PCR技術擴增目的基因，以獲得目的基因的大量拷貝．該方法也是檢測遺傳多樣性的最簡單方法．
（3）限制酶MspⅠ和SmaⅠ的切割位點位于目的基因D上，若用這兩種酶切割會被破壞目的基因D；運載體的兩個標記基因上都有限制酶MboⅠ的切割位點，用該酶切割會破壞這兩個標記基因，因此只能選用限制酶BamHⅠ切割外源DNA分子和運載體．
（4）用限制酶BamHⅠ切割質粒后，用限制酶BamHⅠ切割破壞了抗生素A抗性基因，但沒有破環抗生素B抗性基因，因此首先用含有抗生素B的培養基培養大腸桿菌，能生存下來的是含有普通質粒和重組質粒的大腸桿菌；再用含有抗生素A的培養基培養，能生存下來的是含有普通質粒的大腸桿菌．最后能在培養皿1上生存，但不能在培養皿2上生存的大腸桿菌菌落進行培養，即可得到含重組質粒的大腸桿菌．圖4中空心圈在圖3中對應的位置是含目的基因的重組質粒的大腸桿菌的菌落．
（5）不同生物共用一套遺傳密碼子，所以基因D能再大腸桿菌內成功表達．基因D含有1020對堿基，最多能翻譯形成含有1020÷3-1（終止密碼子）=339個氨基酸的多肽鏈．多肽鏈含有O原子數=肽鍵數+2肽鏈數+R基中的O原子數，所以該多肽至少含有O原子數為338+2×1=340個．
故答案為：
（1）537bp、790bp、661bp 2
（2）遺傳（基因）
（3）BamH1
（4）抗生素B 抗生素A
（5）生物界共用一套遺傳密碼子 340

點評 本題結合基因結構圖和運載體結構圖，考查基因工程的技術和原理，要求考生認真分析圖1和圖2，根據圖1中信息計算限制酶SmaⅠ切割產生的片段的種類及長度；根據圖1和圖2中限制酶的給切割位點，明確構建基因表達載體只能用限制酶BamHⅠ，再運用所學的知識答題即可．