Question

【題目】乳糖不耐癥是由于乳糖酶（LCT）分泌少，不能完全消化分解母乳或牛乳中的乳糖所引起的非感染性腹瀉。科研工作者利用生物技術培育出轉基因低乳糖奶牛新品種，給患乳糖不耐癥患者帶來福音。下圖1為轉基因低乳糖奶牛培育流程，圖2是使用限制酶BamHI切割DNA產生的結果。請分析回答問題：

（1）科學家在構建重組質粒T時，首先采用PCR技術對LCT基因進行擴增，在擴增目的基因的操作過程中，加入的物質有：模板DNA、引物、4種脫氧核苷酸以及___________酶；若一個該DNA分子在PCR儀中經過4次循環，需要___________個引物，產物中共有___________個等長的LCT基因片段。

（2）圖1中的牛胎兒成纖維細胞無法直接發育成個體，需要利用去核卵母細胞構建重組細胞才能培育出新個體，其依據的原理是___________。

（3）據圖2分析，BamHⅠ的識別序列以及切割位點（用“↓”表示）是___________。

（4）圖1中，切割質粒S用的酶是_____________，切割后形成1．8kb和8．2kb（1kb=1000對堿基）兩種片段。若用BamH I和EcoR I兩種酶切割重組質粒T，獲得1．6kb和8．8kb兩種片段，則轉入的LCT基因長度為____________kb。

（5）在轉基因低乳糖奶牛的乳腺細胞中，可檢測到的物質有___________。（填編號）

A．LCT基因 B．LCT mRNA C．LCT

Answer 1

【答案】TaqDNA聚合酶（Taq酶） 30 8 動物細胞核具有全能性 BamHⅠ和HindⅢ 2．2 ABC

【解析】

據圖分析，用限制酶分別切割質粒和含目的基因的DNA，然后用DNA連接酶將目的基因與質粒連接在一起構成基因表達載體，把含有目的基因的基因表達載體導入牛胎兒成纖維細胞，再通過核移植技術獲得重組細胞，最后通過早期胚胎培養培育出轉基因低乳糖奶牛新品種。

（1）PCR技術擴增時需要的條件有板DNA、引物、4種脫氧核苷酸以及Taq酶；由于PCR擴增DNA片段過程經過n次擴增，形成的DNA分子數是2n個，單鏈數2n+1，其中只有2條單鏈不含有引物，所以循環4次，理論上至少需要25-2=30個引物；根據PCR過程的特點繪制PCR過程示意圖如圖所示：

由圖示可知，第一、二輪循環合成的子鏈長度均不同，根據半保留復制特點可知，前兩輪循環產生的四個DNA分子的兩條鏈均不等長，第三輪循環產生的DNA分子存在等長的兩條核苷酸鏈，經過4次循環，產物中共有8個等長的LCT基因片段。

（2）牛胎兒成纖維細胞是高度分化的動物細胞，其全能性受到限制，但細胞核仍保持著全能性，離體的動物細胞經過核移植形成重組細胞，在適宜條件下才能發育成完整個體。由于去核卵母細胞具備豐富的細胞質（包括各種細胞器），分化程度低，能夠發揮出最大的分裂分化潛能，在其誘導下，重組細胞容易表現出全能性。

（3）據圖分析可知，BamHⅠ的識別序列時GGATCC，且在G和G之間進行切割，故其識別序列以及切割位點。

（4）圖1中，切割質粒S用的酶是BamHⅠ和HindⅢ，因為EcoRⅠ可把目的基因切成兩部分，因此不能用EcoRⅠ；據圖分析可知，質粒S用BamHⅠ和HindⅢ聯合酶切后形成1.8kb和8.2kb（1kb=1000對堿基）兩種片段，如圖所示（以下圖中弧線長度均沿著順時針方向閱讀），AB的長度為1.8kb，BA的長度為8.2kb，若用BamHⅠ和EcoRⅠ聯合酶切重組質粒T，獲得1.6kb和8.8kb兩種片段，如圖所示：圖中的CD的長度為1.6kb，DC的長度為8.8kb，LCT基因的長度即CE的長度=CD+DE，結合這兩個圖看，DE的長度=DC的長度-BA的長度=8.8-8.2=0.6kb，因此LCT基因的長度即CE的長度=CD+DE=1.6+0.6=2.2kb。

（5）由于通過基因工程把LCT基因導入牛胎兒成纖維細胞，再通過胚胎工程獲得了轉基因低乳糖奶牛，故牛胎兒成纖維細胞以及轉基因低乳糖奶牛乳腺細胞都含有LCT基因，但是由于基因的選擇性表達，只是在轉基因低乳糖奶牛的乳腺細胞中含有LCTmRNA與LCT，）在轉基因低乳糖奶牛的乳腺細胞中，可檢測到的物質有LCT基因、LCT mRNA和LCT。