Question

λ噬菌体有极强的侵染能力，能在细菌中快速进行DNA复制，产生子代噬菌体。在转基因技术中常用λ噬菌体构建基因表达载体，使其在受体细菌中大量扩增外源DNA，以备研究使用，相关操作如下图所示，请回答下列问题：

（1）入噬菌体DNA上通常没有合适的标记基因，因此人工改造时需加装合适的标记基因，如上图λgt10载体中的imm434基因。在构建基因表达载体时，需用到的酶是___________，外源DNA的插入位置应位于imm434基因____________（填“之中”或“之外”），原因是_______________________。

（2）上述过程中的λ噬菌体也可以用同位素标记侵染细菌法来证明其遗传物质是DNA，推测体外包装用的蛋白质含有的化学元素至少有_________种。λ噬菌体与新型冠状病毒的主要相同点（结构上）与区别之处分别是______________________。

（3）利用体外包装好的噬菌体进行侵染培养时，常常选用大肠杆菌这类原核生物，原因有____________（答出2点）。侵染前应对大肠杆菌进行的处理是___________，即大肠杆菌转化为感受态细胞。

Answer

限制酶和DNA连接酶 之外 保证标记基因的完整性，便于标记基因的表达 5 都无细胞结构；λ噬菌体的遗传物质是DNA，新型冠状病毒的遗传物质是RNA 原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等 用Ca2+处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态

【解析】

1．基因工程技术的基本步骤：

（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；

（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

2．基因工程的工具：

（1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。

（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

（3）运载体：常用的运载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。

（1）题意显示imm434基因是人工改造时加装在λgt10载体上的标记基因，在构建基因表达载体时，通常需要用到的酶是限制酶和DNA连接酶，外源DNA的插入位置需要插入imm434基因之外，目的是保证保证标记基因的完整性，便于标记基因的表达。

（2）可以用同位素标记侵染细菌法来证明其遗传物质是DNA的噬菌体中DNA的特有元素是磷元素，蛋白质中的特有元素是S元素，基于上述分析，本题中的λ噬菌体也可以用于上述实验，说明其DNA和蛋白质的特性也是各有特殊元素P和S，即体外包装用的蛋白质含有的化学元素至少有C、H、O、N、S共5种。λ噬菌体与新型冠状病毒在结构上的相同点表现为都是非细胞生物，二者的区别之处在于遗传物质不同，前者的遗传物质是DNA，后者的遗传物质是RNA。

（3）由于大肠杆菌为单细胞原核生物，且具有结构简单、繁殖快和遗传物质相对较少的特点，因此在利培养体外包装好的噬菌体时，常常选用大肠杆菌这类生物。在侵染前，通常用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，即使其转化为感受态细胞。