Question

10．大腸桿菌pUC18質粒是基因工程中常用的運載體．某限制酶在此質粒上的唯一酶切位點位于LacZ基因中，如果沒有插入外源基因，LacZ基因便可表達出β-半乳糖苷酶．當培養基中含有IPTG和X-gal時，X-gal便會被β-半乳糖苷酶水解成藍色，大腸桿菌將形成藍色菌落，反之，則形成白色菌落．如圖表示利用此質粒實施基因工程的主要流程．

請分析并回答：
（1）已獲得的目的基因可利用PCR技術進行擴增．
（2）目的基因插入質粒構建重組質粒的過程中，需要DNA連接酶恢復磷酸二酯鍵．
（3）將試管Ⅰ中的物質和大腸桿菌共同置于試管Ⅱ的目的是進行轉化；大腸桿菌需事先用Ca²⁺進行處理，目的是使大腸桿菌細胞處于感受態．
（4）將試管Ⅱ中的菌液接種于選擇培養基上培養，培養基中應含有大腸桿菌必需的營養物質碳源、氮源、無機鹽、水和生長因子，還應加入IPTG、X-gal以及氨芐青霉素，其中加入氨芐青霉素的作用是篩選出導入pUC18質粒的大腸桿菌．
（5）若觀察到培養基上出現白色菌落，則說明大腸桿菌中已成功導入了重組質粒．如果作為受體細胞的大腸桿菌也含有LacZ基因，則不利于重組質粒的篩選，原因是無論大腸桿菌是否導入重組質粒，均會呈現藍色菌落．

Answer 1

分析 分析題圖：大腸桿菌pUC18質粒含有氨芐青霉素抗性基因和LacZ基因，但限制酶的切割位點位于LacZ基因上，所以構建成的重組質粒含有氨芐青霉素抗性基因，但LacZ基因被破壞，不能產生β一半乳糖苷酶．試管Ⅰ中是基因表達載體，試管Ⅱ中是大腸桿菌，將試管I中的物質和大腸桿菌共同置于試管Ⅱ的目的是進行轉化，最后用選擇培養基進行篩選．

解答 解：（1）PCR技術能在短時間內大量擴增目的基因，所以已獲得的目的基因可利用PCR技術進行擴增．
（2）DNA連接酶連接形成的是磷酸二酯鍵．
（3）將試管I中的物質和大腸桿菌共同置于試管Ⅱ的目的是使目的基因進人受體細胞內，并在受體細胞內維持穩定和表達，即進行轉化；大腸桿菌需事先用Ca²⁺進行處理，增大細胞壁的通透性，使之處于易于吸收周圍環境中DNA分子的感受態．
（4）培養基中應含有大腸桿菌必需的營養物質包括碳源、氮源、無機鹽、水和生長因子．由于質粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此導入質粒的大腸桿菌能抗氨芐青霉素，所以培養基中還應加入氨芐青霉素，作用是篩選出導入pUC18質粒的大腸桿菌．此外培養基中還應加入IPTG、X-gal．
（5）重組質粒上的LacZ基因被破壞，不能產生β一半乳糖苷酶，若大腸桿菌中已成功導入了重組質粒，則其在含有IPTG和X-gal的培養基中形成白色菌落．如果作為受體細胞的大腸桿菌也含有LacZ基因，則無論大腸桿菌是否導入重組質粒，均會呈現藍色菌落，這樣不利于重組質粒的篩選．
故答案為：
（1）PCR
（2）磷酸二酯
（3）進行轉化      使大腸桿菌細胞處于感受態
（4）導入pUC18質粒的大腸桿菌
（5）白      無論大腸桿菌是否導入重組質粒，均會呈現藍色菌落

點評 本題結合流程圖，考查基因工程的相關知識，要求考生識記基因工程的具體操作步驟及相關細節，能結合題中和圖中信息準確答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．