Question

20．如圖是利用工程菌（大腸桿菌）生產(chǎn)人生長激素的實驗流程．所用的pBR322質粒含有限制酶pstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ的切點各一個，Amp^r表示青霉素抗性基因，Tet^r表示四環(huán)素抗性基因．請回答以下相關問題：

（1）過程①所用到的組織細胞是人垂體組織細胞，①過程不能利用人的皮膚細胞，其原因是基因的選擇性表達（或皮膚細胞不能合成生長激素的mRNA）．獲得人的生長激素基因，一般可采用PCR技術進行擴增，此基因在基因工程中稱為目的基因．
（2）如果從限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ中任選兩種酶對質粒進行切割，均會將質粒切成兩段，則切割形成的DNA片段共有6種，其中含有完整四環(huán)素抗性基因的DNA片段占$\frac{1}{6}$．
（3）如果只用限制酶PstI切割目的基因和質粒，完成過程④、⑤后（受體大腸桿菌不含Ampr、Tetr質粒），將三角瓶內的大腸桿菌先接種到甲培養(yǎng)基上，形成菌落后用無菌牙簽挑取培養(yǎng)基甲上的單個菌落，分別接種到乙和丙兩個培養(yǎng)基的相同位置上，一段時間后，菌落的生長狀況如圖乙、丙所示．接種到甲培養(yǎng)基上的目的是篩選含含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌；接種到培養(yǎng)基乙上的大腸桿菌菌落，能存活的大腸桿菌在培養(yǎng)基乙和丙上的生存情況是在丙中能存活，在乙中不能存活．
（4）也可將基因表達載體導入胚胎干細胞，形成早期胚胎后，移植入動物體內獲得轉基因小動物，所用的胚胎干細胞可以從早期胚胎或原始性腺（原始生殖腺）中分離出來．將該細胞培養(yǎng)在添加了抑制因子的培養(yǎng)液中，是為了能夠維持其不分化的狀態(tài)，以保持干細胞的全能性．

Answer 1

分析 據(jù)圖分析，①表示從人垂體組織細胞提取人生長激素mRNA，②表示反轉錄形成cDNA，③復制形成人的生長激素基因，④表示基因表達載體的構建，⑤表示導入大腸桿菌．
與丙相比，乙培養(yǎng)基中少了兩個菌落，說明丙培養(yǎng)基中這兩個菌落中的大腸桿菌成功導入了重組質粒，而且目的基因插入質粒后，破壞了青霉素抗性基因，但沒有破環(huán)四環(huán)素抗性基因，因此含有重組質粒的大腸桿菌能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，但不能在含有青霉素的培養(yǎng)基上生長．

解答 解：（1）生長激素基因只在垂體細胞中表達，因此過程①要獲得人生長激素mRNA，應該選用人垂體組織細胞．獲得人的生長激素基因，一般可采用PCR技術進行擴增，此基因在基因工程中稱為目的基因．
（2）如果用三種酶同時切割，會形成a（PstⅠ、EcoRⅠ）、b、c三種片段，因此如果從限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ中任選兩種酶對質粒進行切割，均會將質粒切成兩段，則切割形成的DNA片段共有a、bc、b、ca、c、ab共6種，其中只有ca片中含有完整四環(huán)素抗性基因的DNA片段，占$\frac{1}{6}$．
（3）在甲中能生長的是具有四環(huán)素抗性的細菌，含有四環(huán)素抗性基因；與丙相比，乙培養(yǎng)基中少了兩個菌落，說明丙培養(yǎng)基中這兩個菌落中的大腸桿菌成功導入了重組質粒，而且目的基因插入質粒后，破壞了青霉素抗性基因，使含有目的基因的大腸桿菌不能在含有青霉素的乙培養(yǎng)基上生長，但四環(huán)素基因是完好的，則含有目的基因的大腸桿菌能在含有四環(huán)素的丙培養(yǎng)基上生長．
（4）也可將基因表達載體導入胚胎干細胞，形成早期胚胎后，移植入動物體內獲得轉基因小動物，所用的胚胎干細胞可以從早期胚胎或原始性腺（原始生殖腺）中分離出來．將該細胞培養(yǎng)在添加了抑制因子的培養(yǎng)液中，是為了能夠維持其不分化的狀態(tài)，以保持干細胞的全能性．
故答案為：
（1）人垂體組織細胞    基因的選擇性表達（或皮膚細胞不能合成生長激素的mRNA）    PCR         目的基因
（2）6     $\frac{1}{6}$
（3）含四環(huán)素抗性基因       完整的PBR322質粒或含有Ampr、Tetr  
在丙中能存活，在乙中不能存活     
（4）原始性腺（原始生殖腺）        不分化

點評 本題考查了基因工程和胚胎干細胞的相關知識，考生要能夠通過菌落培養(yǎng)的情況確定重組質粒中破壞的抗性基因，進而確定使用的限制酶，要求考生具有一定的析圖能力和理解判斷能力，難度適中．