Question

大肠杆菌与人类的生产生活密切相关．据图表回答下列有关问题：

接种的菌类	一般培养基	实验处理及结果
A	不生长	添加营养物质甲，能生长
B	不生长	添加营养物质乙，能生长
A+B	能生长	不添加营养物质甲、乙就能生长
表：对大肠杆菌变株A和B的实验过程

（1）科研人员用放射线处理某大肠杆菌获得两个突变株A和B，然后对A和B进行实验，结果如表．
①突变株A不能在一般培养基上生长的直接原因是

 

．将突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中，却能正常生长的最可能原因是

 

．
②根据表可知，营养物质甲、乙对突变株A、B来说属于

 

（成分）
（2）如图是利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒示意图．大肠杆菌pUC118质粒的某限制酶唯一酶切序列位于该质粒的lacZ基因中．若lacZ基因完整，便可表达出β-半乳糖苷酶，并能将培养基中含有的IPTG和X-gal水解成蓝色，形成蓝色菌落；若lacZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达β-半乳糖苷酶，将形成白色菌落；pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因．
①作为受体的大肠杆菌应

 

，以便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌．
②图中获取人体基因时所用到的酶是

 

，其与切割质粒的酶是否相同？

 

；试管Ⅰ中必需加入的酶是

 

．
③图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入

 

等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌．培养基的灭菌处理要求通常是

 

．
④将上述处理后的大肠杆菌置于图中选择培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒，请预测菌落的颜色，并分析结果：（a）

 

．（b）

 

．

Answer 1

考点：基因工程的原理及技术,培养基对微生物的选择作用

专题：

分析：分析表格：突变株A不能在一般培养基上生长，但添加营养物质甲后能生长，说明突变株A自身不能合成物质甲．同理，突变植株B自身不能合成物质乙．
分析题图：题图表示利用lacZ基因筛选重组质粒的过程，其中试管Ⅰ中进行的是基因表达载体的构建过程，试管Ⅱ是将目的基因导入受体细胞的过程；培养基用于用于筛选含有重组质粒的大肠杆菌；试管Ⅲ表示扩大培养重组菌．

解答： 解：（1）①由以上分析可知，突变株A不能在一般培养基上生长的直接原因是其自身不能合成物质甲．突变植物A不能合成物质甲，突变植株B不能合成物质乙，但将突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中，却能正常生长，最可能的原因是突变株A 能合成物质乙，突变株B能合成物质甲，因此一起培养可以相互支持保证必须的营养要素．
②培养基中缺乏物质甲后，突变株A就不能生长，培养基中缺乏物质乙后，突变株B就不能生长，由此可见，营养物质甲、乙对突变株A、B来说属于必须营养物质．
（2）①由图可知质粒上的氨苄青霉素抗性基因为标记基因，因此作为受体的大肠杆菌应不含氨苄青霉素抗性基因，以便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌．
②获取目的基因需要限制酶；切割含有外源基因的DNA分子和切割运载体应该采用同一种限制酶，以产生相同的黏性末端；试管Ⅰ中进行的是基因表达载体的构建过程，该过程需要DNA连接酶将目的基因和质粒连接形成重组质粒．
③本题是利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒，结合题干信息“若lacZ基因完整，便可表达出β-半乳糖苷酶，并能将培养基中含有的IPTG和X-gal水解成蓝色，形成蓝色菌落；若lacZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达β-半乳糖苷酶，将形成白色菌落；pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因．”可知，图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入IPTG、X-gal、氨苄青霉素等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌．对培养基的灭菌采用高压蒸汽灭菌法，即121⁰C，1.05kg/cm²，15-30分钟．
④（a）如果长出白色菌落，说明lacZ基因中插入了外源基因，且重组质粒已导入受体大肠杆菌；
（b）如果未长出菌落，说明大肠杆菌不能抗氨苄青霉素，即重组质粒未导入受体大肠杆菌；
（c）如果长出蓝色菌落，说明lacZ基因中未插入外源基因，但自连的运载体pUC118质粒已转入受体大肠杆菌．
故答案为：
（1）①自身不能合成物质甲    突变株A 能合成物质乙，突变株B能合成物质甲，因此一起培养可以相互支持保证必须的营养要素
②必须营养物质
（2）①不含氨苄青霉素抗性基因（或对氨苄青霉素敏感）
②限制性酶      相同       DNA连接酶
③IPTG、X-gal、氨苄青霉素      121⁰C，1.05kg/cm²，15-30分钟 （高温高压灭菌）
④（a）如果长出白色菌落，说明重组质粒已导入受体大肠杆菌
（b）如果未长出菌落，说明重组质粒未导入受体大肠杆菌
（c）如果长出蓝色菌落，说明自连的运载体pUC118质粒已转入受体大肠杆菌，但目的基因没有接入运载体

点评：本题结合图表，考查基因工程的原理及技术、微生物的培养和分离等知识，要求考生识记基因工程的原理及操作过程，能根据图中和题中信息答题；识记微生物的培养和分离，能分析表格提取有效信息并得出正确的结论．