Question

ch1L基因是蓝细菌(蓝藻)DNA上控制叶绿素合成的基因，为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。技术路线如图甲所示，请据图分析回答问题。

（1）与真菌相比较，蓝细菌在结构上最主要的特点是________。

（2）①②过程中均使用的工具酶有________。

（3）构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是______________和_________。

（4）若含有ch1L基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所示。请回答问题：

①构建含ch1L基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是________，对质粒和含ch1L基因的DNA进行切割。

②同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1500对碱基和8200对碱基的两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有500对碱基和8200对碱基的两种片段；若换用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生的片段是________________。

（5）可用PCR技术对ch1L基因扩增时，需一对引物I、II，从理论上推测，该DNA分子通过PCR扩增四次，产物中含有引物I的DNA片段所占的比例为___________。

Answer

没有核膜包被的细胞核 限制性核酸内切酶和DNA连接酶 破坏ch1L基因 操作成功后筛选出该变异株 酶1和酶3 含有1000对碱基和8700对碱基的两种片段 15/16

【解析】

1、分析图示可知，图甲过程中①为基因表达载体的构建过程，②为插入抗性基因的过程，③是将重组质粒B导入受体细胞的过程，图乙中目的基因的两端含有酶1和3的识别位点，在目的基因的内部含有酶2的切割位点。故获取目的基因时，可同时使用酶1和3切割。

2、PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，所利用的原理为DNA分子的复制，因此PCR技术一般用于基因扩增。PCR技术的原理是DNA半保留复制。

（1）蓝细菌是原核生物，与真菌相比，蓝细菌无核膜包被的细胞核。

（2）过程①为基因表达载体的构建过程，过程②为基因表达载体加上红霉素抗性基因的过程，由于该基因插入到了ch1L基因内部，所以ch1L基因被破坏。①②过程中均需要使用限制酶切割目的基因和质粒，并用DNA连接酶将其连接。

（3）过程②是使重组质粒含有标记基因和构建缺失chlL基因，故重组质粒B在整个操作过程中的目的是改变ch1l基因的结构和便于筛选出导入重组质粒B的蓝细菌。

（4）①由于目的基因内部含有酶2的酶切位点，使用酶2会使目的基因被切断，因此不能使用酶2进行切割，故构建含ch1L基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是1和3，对质粒和含ch1L基因的DNA进行切割。

②由题意“同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1500对碱基和8200对碱基的两种片段”，可知位点1和4之间短的一段为1500对碱基，用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有500对碱基和8200对碱基的两种片段，说明酶1至酶4之间短的一段被酶2和酶3切成了三个等份都是500对碱基，而酶1和酶4切割的另一较长片段为8200对碱基，若用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生两个片段，1和3之间较短的一段为500+500=1000对碱基，而较长的一段为8200+500=8700对碱基，故用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生的是含有1000对碱基和8700对碱基的两种片段。

（5）根据DNA的半保留复制可知，由原来的每条母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物I或引物II，而以新合成的子链为模板合成新DNA分子时，两种引物都含有，故第四轮循环共产生16个DNA分子，其中2个分子DNA只含有1种引物，因此含有引物I的DNA片段所占的比例为15/16。