Question

【題目】乳糖不耐癥是由于乳糖酶（LCT）分泌少，不能完全消化分解母乳或牛乳中的乳糖所引起的非感染性腹瀉�？蒲泄ぷ髡呃�用生物技術(shù)培育出轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛新品種，給患乳糖不耐癥患者帶來福音。下圖1為轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛培育流程，圖2是使用限制酶BamHI切割DNA產(chǎn)生的結(jié)果。請(qǐng)分析回答問題：

（1）科學(xué)家在構(gòu)建重組質(zhì)粒T時(shí)，首先采用PCR技術(shù)對(duì)LCT基因進(jìn)行擴(kuò)增，在擴(kuò)增目的基因的操作過程中，加入的物質(zhì)有：模板DNA、引物、4種脫氧核苷酸以及___________酶；若一個(gè)該DNA分子在PCR儀中經(jīng)過4次循環(huán)，需要___________個(gè)引物，產(chǎn)物中共有___________個(gè)等長(zhǎng)的LCT基因片段。

（2）圖1中的牛胎兒成纖維細(xì)胞無法直接發(fā)育成個(gè)體，需要利用去核卵母細(xì)胞構(gòu)建重組細(xì)胞才能培育出新個(gè)體，其依據(jù)的原理是___________。

（3）據(jù)圖2分析，BamHⅠ的識(shí)別序列以及切割位點(diǎn)（用“↓”表示）是___________。

（4）圖1中，切割質(zhì)粒S用的酶是_____________，切割后形成1．8kb和8．2kb（1kb=1000對(duì)堿基）兩種片段。若用BamH I和EcoR I兩種酶切割重組質(zhì)粒T，獲得1．6kb和8．8kb兩種片段，則轉(zhuǎn)入的LCT基因長(zhǎng)度為____________kb。

（5）在轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛的乳腺細(xì)胞中，可檢測(cè)到的物質(zhì)有___________。（填編號(hào)）

A．LCT基因 B．LCT mRNA C．LCT

Answer 1

【答案】TaqDNA聚合酶（Taq酶） 30 8 動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性 BamHⅠ和HindⅢ 2．2 ABC

【解析】

據(jù)圖分析，用限制酶分別切割質(zhì)粒和含目的基因的DNA，然后用DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接在一起構(gòu)成基因表達(dá)載體，把含有目的基因的基因表達(dá)載體導(dǎo)入牛胎兒成纖維細(xì)胞，再通過核移植技術(shù)獲得重組細(xì)胞，最后通過早期胚胎培養(yǎng)培育出轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛新品種。

（1）PCR技術(shù)擴(kuò)增時(shí)需要的條件有板DNA、引物、4種脫氧核苷酸以及Taq酶；由于PCR擴(kuò)增DNA片段過程經(jīng)過n次擴(kuò)增，形成的DNA分子數(shù)是2n個(gè)，單鏈數(shù)2n+1，其中只有2條單鏈不含有引物，所以循環(huán)4次，理論上至少需要25-2=30個(gè)引物；根據(jù)PCR過程的特點(diǎn)繪制PCR過程示意圖如圖所示：

由圖示可知，第一、二輪循環(huán)合成的子鏈長(zhǎng)度均不同，根據(jù)半保留復(fù)制特點(diǎn)可知，前兩輪循環(huán)產(chǎn)生的四個(gè)DNA分子的兩條鏈均不等長(zhǎng)，第三輪循環(huán)產(chǎn)生的DNA分子存在等長(zhǎng)的兩條核苷酸鏈，經(jīng)過4次循環(huán)，產(chǎn)物中共有8個(gè)等長(zhǎng)的LCT基因片段。

（2）牛胎兒成纖維細(xì)胞是高度分化的動(dòng)物細(xì)胞，其全能性受到限制，但細(xì)胞核仍保持著全能性，離體的動(dòng)物細(xì)胞經(jīng)過核移植形成重組細(xì)胞，在適宜條件下才能發(fā)育成完整個(gè)體。由于去核卵母細(xì)胞具備豐富的細(xì)胞質(zhì)（包括各種細(xì)胞器），分化程度低，能夠發(fā)揮出最大的分裂分化潛能，在其誘導(dǎo)下，重組細(xì)胞容易表現(xiàn)出全能性。

（3）據(jù)圖分析可知，BamHⅠ的識(shí)別序列時(shí)GGATCC，且在G和G之間進(jìn)行切割，故其識(shí)別序列以及切割位點(diǎn)。

（4）圖1中，切割質(zhì)粒S用的酶是BamHⅠ和HindⅢ，因?yàn)?/span>EcoRⅠ可把目的基因切成兩部分，因此不能用EcoRⅠ；據(jù)圖分析可知，質(zhì)粒S用BamHⅠ和HindⅢ聯(lián)合酶切后形成1.8kb和8.2kb（1kb=1000對(duì)堿基）兩種片段，如圖所示（以下圖中弧線長(zhǎng)度均沿著順時(shí)針方向閱讀），AB的長(zhǎng)度為1.8kb，BA的長(zhǎng)度為8.2kb，若用BamHⅠ和EcoRⅠ聯(lián)合酶切重組質(zhì)粒T，獲得1.6kb和8.8kb兩種片段，如圖所示：圖中的CD的長(zhǎng)度為1.6kb，DC的長(zhǎng)度為8.8kb，LCT基因的長(zhǎng)度即CE的長(zhǎng)度=CD+DE，結(jié)合這兩個(gè)圖看，DE的長(zhǎng)度=DC的長(zhǎng)度-BA的長(zhǎng)度=8.8-8.2=0.6kb，因此LCT基因的長(zhǎng)度即CE的長(zhǎng)度=CD+DE=1.6+0.6=2.2kb。

（5）由于通過基因工程把LCT基因?qū)�入牛胎兒成纖維細(xì)胞，再通過胚胎工程獲得了轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛，故牛胎兒成纖維細(xì)胞以及轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛乳腺細(xì)胞都含有LCT基因，但是由于基因的選擇性表達(dá)，只是在轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛的乳腺細(xì)胞中含有LCTmRNA與LCT，）在轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛的乳腺細(xì)胞中，可檢測(cè)到的物質(zhì)有LCT基因、LCT mRNA和LCT。