安徽 王 米

2016年全國(guó)Ⅰ卷第40題探究

安徽 王 米

原題：40.[生物—選修3：現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題]（15分）

某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活（Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因）。有人將此質(zhì)粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。回答下列問(wèn)題：

（1）質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有_________（答出兩點(diǎn)即可），而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。

（2）如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞不能區(qū)分的，其原因是__________；并且__________和__________的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是____________________。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有__________的固體培養(yǎng)基。

（3）基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來(lái)自于_________。

【考點(diǎn)】質(zhì)粒載體應(yīng)具備的基本條件；如何利用抗性基因篩選含重組質(zhì)粒的細(xì)胞；病毒的生命活動(dòng)離不開(kāi)細(xì)胞。

【專(zhuān)題】生物選修3《現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題》專(zhuān)題一基因工程

【解析】（1）此小題考查的是質(zhì)粒載體應(yīng)具備的基本條件：能自我復(fù)制；具有標(biāo)記基因；具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)等。

（2）此小題考查的是如何利用抗性基因篩選含重組質(zhì)粒的細(xì)胞。由題意可知，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，只有具有Ampr的大腸桿菌才能夠生長(zhǎng)，而Ampr位于質(zhì)粒載體上，故未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌細(xì)胞中無(wú)Ampr，因此兩者在氨芐青霉素的培養(yǎng)基均不能生長(zhǎng)；含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌均具有Ampr，因此兩者在氨芐青霉素的培養(yǎng)基均能生長(zhǎng)。

目的基因的插入破壞了質(zhì)粒載體的Tetr，因此含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，而含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌能在四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，從而區(qū)分開(kāi)。

（3）此小題考查的是病毒的生命活動(dòng)離不開(kāi)細(xì)胞。噬菌體屬于病毒，是專(zhuān)門(mén)寄生在細(xì)菌細(xì)胞中的病毒，在侵染細(xì)菌時(shí)，噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，蛋白質(zhì)外殼留在外面，因此其DNA復(fù)制所需的原料來(lái)自于宿主細(xì)胞。題意中某些改造后噬菌體是作為載體，構(gòu)建好基因表達(dá)載體后要導(dǎo)入的是受體細(xì)胞，因此答案是受體細(xì)胞。

【答案】（1）能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因 （2）二者均不含氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不能生長(zhǎng) 含有質(zhì)粒載體 含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒（或答含有重組質(zhì)粒） 二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長(zhǎng) 四環(huán)素 （3）受體細(xì)胞

【進(jìn)一步探究】我們的學(xué)生做完這道題以后，提出一些疑問(wèn)：

疑問(wèn)1：第1小題的答案能不能寫(xiě)對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)害，分子大小應(yīng)合適等，題目考查的是基本條件，應(yīng)優(yōu)先從質(zhì)粒載體必備的三個(gè)條件著手。

疑問(wèn)2：第2小題最后一空，即填四環(huán)素的那個(gè)空，學(xué)生提出：含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌在四環(huán)素的培養(yǎng)基不能生長(zhǎng)，當(dāng)知道它是含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌，但它已經(jīng)不存在了，篩選還有什么意義。其實(shí)這時(shí)我們可以采用影印平板培養(yǎng)法，它是一種能達(dá)到在一系列培養(yǎng)皿的相同位置上出現(xiàn)相同遺傳型菌落的接種培養(yǎng)方法。具體做法是把長(zhǎng)有許多菌落的母種培養(yǎng)皿倒置于包有滅菌絲絨布的木質(zhì)圓柱印章上，使其沾上來(lái)自平板上的菌落。然后可把這一“印章”上的菌落一一接種到其他選擇性培養(yǎng)基平板上。待這些平板培養(yǎng)后，對(duì)各平板相同位置上的菌落作對(duì)比，就可以找到所需的菌落。

例如：這題我們可以把未被轉(zhuǎn)化、已被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌都放在普通培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，過(guò)一段時(shí)間讓其長(zhǎng)成菌落，視為母種培養(yǎng)皿，然后長(zhǎng)有許多菌落的母種培養(yǎng)皿倒置于包有滅菌絲絨布的木質(zhì)圓柱印章上，然后可把這一“印章”上的菌落一一接種到含有氨芐青霉素、四環(huán)素的培養(yǎng)基上。如圖：

由圖可知：左上角那個(gè)菌落就是在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能正常生長(zhǎng)而在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上不能正常生長(zhǎng)，即含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。雖然在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上找不到，但在普通培養(yǎng)基上和含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基均可以找到該菌落，這就是應(yīng)用了影印平板培養(yǎng)法，目前它已廣泛應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選以及抗藥性菌株篩選等研究工作中。

疑問(wèn)3：第3小問(wèn)的答案能不能填宿主細(xì)胞、細(xì)菌、大腸桿菌，因?yàn)檫@道題它想考查的是某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，構(gòu)建好基因表達(dá)載體后，接下來(lái)要導(dǎo)入的是受體細(xì)胞，結(jié)合基因工程的操作步驟，受體細(xì)胞這個(gè)答案是最符合題意的，我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范答題。

（作者單位：安徽省碭山中學(xué)）