Question

【題目】營養缺陷型大腸桿菌需在基本培養基中添加某些物質才能生長。 A 菌株為甲硫氨酸（met-）和生物素（bio-）缺陷型突變體，B 菌株為蘇氨酸（thr-）、亮氨酸（leu-）、硫胺素（thi-）缺陷型突變體。用A、B 兩種菌株進行 4組實驗，培養條件和結果如下圖所示。

（1）培養基為細菌生長提供水、無機鹽、________。乙組培養基出現菌落的頻率為 10-7， 大腸桿菌單個基因發生突變的幾率約為10-7，科學家判斷乙組出現菌落不是基因突變 的結果，其理由是________。推測基本培養基出現菌落是由于基因的轉移和重組，丁 組實驗結果說明這種基因的轉移需要兩種菌株細胞________。

（2）科學家用某種藥物處理A 或 B 菌株使其停止分裂（但不致死）， 混合并培養，過程及 結果如下。

Ⅰ：處理過的 B菌株+未處理的 A菌株→基本培養基上無菌落

Ⅱ：處理過的A 菌株+未處理的 B菌株→基本培養基上有菌落

結果說明兩菌株 DNA 轉移的方向是________。

a．A→B b．A←B c．AB d．不確定

（3）進一步研究發現某些菌株擬核上有一段DNA序列（F 因子），其上有復制原點（oriT）。 細菌混合后，F 因子的一條鏈由供體菌逐步轉移至受體菌，在受體菌中復制后整合到擬核 DNA 上，發生基因重組。留在供體菌中的 F 因子單鏈通過自我復制恢復雙鏈。若無 F 因子則不能發生 DNA 轉移。

①由此推測上述（2）中實驗 I 基本培養基無菌落的原因是________。

②上述 DNA 轉移和復制過程可用下圖________表示。

（4）A 菌株（met-、bio-）對鏈霉素敏感，B 菌株（thr-、leu-、thi-）具有鏈霉素抗性。將 A、 B 菌株混合，在不同時間點攪拌混合菌液，以中斷DNA 轉移。之后將各時間點中斷轉移的菌液接種在含如下物質的基本培養基上選擇培養，分別記錄出現菌落的短混合時間。

培養基	所含物質	最短混合時間
1	鏈霉素+亮氨酸（leu））+硫胺素（thi）	9min
2	鏈霉素+蘇氨酸（thr）+硫胺素（thi）	11 min
3	鏈霉素+蘇氨酸（thr） +亮氨酸（leu）	18 min

①培養基中均加入鏈霉素的目的是________。1號培養基出現菌落的原因是________。

②在選擇培養基上出現菌落所需的短混合時間反映了相關基因與oriT 間的距離。在下圖中 oriT右側畫出 A 菌株 thr+ 、leu+ 、thi+基因在擬核上的位置。

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Answer 1

【答案】碳源和氮源 若是基因突變，則出現菌落的頻率應為10-14或10-21 直接接觸 a B菌株無F因子 b 淘汰A菌株或篩選出B菌株 thr+基因已經轉移到受體菌（B菌株）

【解析】

分析題干信息和題圖：A 菌株為甲硫氨酸（met-）和生物素（bio-）缺陷型突變體，B 菌株為蘇氨酸（thr-）、亮氨酸（leu-）、硫胺素（thi-）缺陷型突變體。將A菌株、B菌菌株單獨培養的甲和丙都沒有菌落產生，將兩者混合培養的乙則有菌落產生，而將兩者放在U型兩側培養的丁也沒有菌產生。

（1）培養基為細菌生長提供水、無機鹽、碳源和氮源。乙組培養基出現菌落的頻率為 10-7， 大腸桿菌單個基因發生突變的幾率約為10-7，科學家判斷乙組出現菌落不是基因突變的結果，其理由是若為基因突變的結果，則出現菌落的頻率應為10-14或10-21。推測基本培養基出現菌落是由于基因的轉移和重組，丁組實驗結果說明這種基因的轉移需要兩種菌株細胞直接接觸才行。

（2）根據題干信息：用某種藥物處理A 或 B 菌株使其停止分裂（但不致死）， 混合并培養：處理過的 B菌株+未處理的 A菌株→基本培養基上無菌落，說明DNA不能發生由B→A的轉移；處理過的A 菌株+未處理的 B菌株→基本培養基上有菌落，說明DNA可發生A→B的轉移。故選a。

（3）①根據題意分析推測上述（2）中實驗 I 基本培養基無菌落的原因是B菌株無F因子。

②根據題干信息“F 因子的一條鏈由供體菌逐步轉移至受體菌，在受體菌中復制后整合到擬核 DNA 上，發生基因重組”分析，上述 DNA 轉移和復制過程可用下圖b表示。

（4）①根據題干“A 菌株對鏈霉素敏感，B 菌株具有鏈霉素抗性”，培養基中均加入鏈霉素的目的是淘汰A菌株或篩選B菌株。1號培養基中缺少thr但出現了菌落，說明A菌株中的thr+基因已經轉移到受體菌（B菌株）中。

②在選擇培養基上出現菌落所需的短混合時間反映了相關基因與oriT 間的距離，根據表格數據判斷三個基因在圖中oriT右側的位置如圖：