Question

天然大肠杆菌质粒一般含有lacZ基因而不含氨苄青霉素抗性基因；人工合成的大肠杆菌puc118质粒中含有lacZ基因外，还含有含氨苄青霉素抗性基因。若lacZ基因完整，便可表达出α-半乳糖苷酶，α-半乳糖苷酶能将培养基中含有的IPTG和X-gal水解成蓝色，形成蓝色菌落圈；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α-半乳糖苷酶，将形成白色菌落。此实验方法可以用于鉴别转基因实验是否获得成功。

（1）目的基因是_____________________________。

（2）过程③④需要________________________酶。

（3）图中的培养基中除含有大肠杆菌必需营养成分外，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。

（4）检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒。培养一段时间后出现三种类型：菌落处有蓝色、菌落处有白色、菌落不能生长。成功导入重组质粒的菌落圈的表现是______________。

有些菌落在该培养基中不能生长，原因是_____________________________________。

Answer

胰岛素基因 DNA连接酶 IPTG、X-gal、氨苄青霉素 长出白色菌落 未导入任何人工合成质粒的大肠杆菌或大肠杆菌中无人工合成的质粒

【解析】

分析题图：图示表示利用lacZ基因筛选重组质粒的过程，其中①②表示用限制酶切割运载体和含有目的基因的外源DNA分子；③④表示用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA；⑤表示将目的基因导入受体细胞；⑥表示培养增殖；⑦表示分离纯化；⑧表示扩大培养。

（1）图中表示的是将人类的胰岛素基因与puc118质粒载体连接后，转化到受体细胞，因此目的基因是胰岛素基因。
（2）过程①②一般需要用同种限制酶切割，以产生相同的粘性末端；过程③④需要DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组质粒。
（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”可以知道，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。
（4）如果长出蓝色菌落，说明自连的运载体puc118质粒已转入受体菌，但重组质粒没导入受体大肠杆菌；如果长出白色菌落，说明重组质粒已导入受体大肠杆菌。那些在培养基中不能生长的原因是未导入任何人工合成质粒的大肠杆菌或大肠杆菌中无人工合成的质粒。