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2020佛山市外国语学校高一分班考试情况

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L­肉碱具有参与脂肪氧化、抗疲劳、延迟患阿尔茨海默综合征等功能。据报道大肠杆菌能将巴豆甜菜碱转化成L­肉碱,但效率较低。科研人员通过基因工程将BCD基因、F基因以及T基因导入到大肠杆菌细胞内以提高L­肉碱的转化率。实验过程及结果如图所示,分析并回答下列问题:

(1)实验过程中用PCR技术获得目的基因,PCR反应体系需要加入的有机物有DNA模板、dNTP、耐高温DNA聚合酶和________。实验过程中不能将BCD基因、F基因以及T基因直接导入大肠杆菌细胞内,而是构建重组质粒后再导入大肠杆菌,原因是____________________________________________,并能遗传给下一代。图中两个重组质粒目的基因的首端都含有启动子T7,T7是______________识别和结合的部位,能驱动基因转录。

(2)将重组质粒1和重组质粒2导入大肠杆菌时,应用________处理大肠杆菌,使细胞处于______________________的感受态。

(3)为了筛选出同时含有BCD基因、F基因以及T基因的大肠杆菌,实验的思路是__________________________________________________________。

(4)研究发现巴豆甜菜碱转化成L­肉碱是一个可逆反应过程,得到的工程菌在含有巴豆甜菜碱培养基中培养2小时后,L­肉碱的含量基本稳定,此时可以________________________________,以提高产量。

解析:(1)多聚酶链式反应(PCR),是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。它可看作生物体外的特殊DNA复制,PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加。PCR反应体系需要加入的有机物有DNA模板、dNTP、耐高温DNA聚合酶和(两种)引物。由于目的基因无法直接在受体细胞中表达,因此为了使目的基因在受体细胞中稳定存在并能够表达,实验过程中不能将BCD基因、F基因以及T基因直接导入大肠杆菌细胞内,而是构建重组质粒后再导入大肠杆菌,使其能遗传给下一代。图中两个重组质粒目的基因的首端都含有启动子T7,T7是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录。(2)使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内,主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。一般将受体大肠杆菌用Ca2+处理,使细胞处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态,有利于含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。(3)重组质粒1上含有BCD基因、卡那霉素抗性基因,重组质粒2上含有F基因、T基因及氯霉素抗性基因,因此在同时含有卡那霉素和氯霉素培养基上挑选单克隆大肠杆菌,就是同时含有BCD基因、F基因以及T基因的大肠杆菌。(4)研究发现巴豆甜菜碱转化成L­肉碱是一个可逆反应过程,在可逆反应中,减少生成物浓度,可使反应向正方向进行。因此得到的工程菌在含有巴豆甜菜碱培养基中培养2小时后,L­肉碱的含量基本稳定,此时可以及时移除产物(更换培养液),使反应向生成L­肉碱的方向进行,以提高产量。

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