Question

7．入噬菌體有極強(qiáng)的侵染能力，并能在細(xì)菌中快速地進(jìn)行DNA的復(fù)制，最終導(dǎo)致細(xì)菌破裂（稱為溶菌狀態(tài)），或者整合到細(xì)菌基因組中潛伏起來(lái)，不產(chǎn)生子代噬菌體（稱為溶原狀態(tài)）．在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中常用λ噬菌體構(gòu)建基因克隆載體，使其在受體細(xì)菌中大量擴(kuò)增外源DNA，進(jìn)而構(gòu)建基因文庫(kù)．相關(guān)操作如下圖．請(qǐng)分析回答相關(guān)問(wèn)題：

（1）組裝噬菌體時(shí)，可被噬菌體蛋白質(zhì)包裝的DNA長(zhǎng)度約為36-51kb，則λgtl0載體可插入的外源DNA的長(zhǎng)度范圍為0-7.6kb，為獲得較大的插入能力，在改造載體時(shí)可刪除噬菌體DNA組成中的中部序列以縮短其長(zhǎng)度．
（2）λ噬菌體DNA上通常沒(méi)有合適的標(biāo)記基因，故人工改造時(shí)需加裝合適的標(biāo)記基因，如上圖λgtl0載體中的imm434基因．該基因編碼一種阻止λ噬菌體進(jìn)入溶菌狀態(tài)的阻遏物．可見(jiàn)，構(gòu)建基因克隆載體時(shí)，外源DNA的插入位置是imm434基因之中（之中或之外）．培養(yǎng)后處于溶菌狀態(tài)表明已成功導(dǎo)入目的基因．
（3）包裝用的蛋白質(zhì)與DNA相比，特有的化學(xué)元素是S，若對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記并做侵染實(shí)驗(yàn)，可獲得的結(jié)論是蛋白質(zhì)外殼不進(jìn)入細(xì)菌中．
（4）舉一例生物界中與溶原狀態(tài)相似的現(xiàn)象．HIV逆轉(zhuǎn)錄后DNA整合到人T細(xì)胞的DNA中
（5）分離純化噬菌體重組DNA時(shí)，將經(jīng)培養(yǎng)10小時(shí)左右的大腸桿菌一噬菌體的培養(yǎng)液超速離心，從上清液部位獲得噬菌體．苯酚抽提，釋放噬菌體重組DNA．最后，需用乙醇析出DNA，該操作依據(jù)的原理是DNA不溶于酒精．

Answer 1

分析 本題題圖為切入點(diǎn)，噬菌體屬于病毒，病毒的繁殖過(guò)程為：吸附→注入→合成→組裝→釋放等五個(gè)步驟．在吸附過(guò)程中，DNA分子注入細(xì)菌體內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼留在外面．

解答 解：（1）由于組裝噬菌體時(shí)，可被噬菌體蛋白質(zhì)包裝的DNA最大長(zhǎng)度是51kb，經(jīng)人工改造的λgt10載體的長(zhǎng)度為43.4kb，那么插入的外源DNA的最大長(zhǎng)度是7.6kb．由于λ噬菌體DNA中分為三段，左臂是含有編碼蛋白質(zhì)外殼的序列，中臂是控制溶原生長(zhǎng)的序列，而右臂是含重要調(diào)控序列，所以人工改造載體時(shí)，可刪除的是中臂．
（2）由于采用的標(biāo)記基因，即imm434基因，能編碼一種阻止λ噬菌體進(jìn)入溶菌狀態(tài)的阻遏物，所以外源DNA應(yīng)該插入該基因之中，這樣就使得經(jīng)侵染培養(yǎng)后的受體菌處于溶菌，狀態(tài)．
（3）蛋白質(zhì)的元素組成主要為C、H、O、N，有的還有S、P，而DNA只含C、H、O、N、P，因此蛋白質(zhì)特有的化學(xué)元素是S元素．采用放射性同位素標(biāo)記方法，用被標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌，短時(shí)保溫后攪拌、離心，可檢測(cè)到放射性物質(zhì)主要分布在試管的上清液中，因?yàn)槭删�體中含有S的蛋白質(zhì)外殼是不進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的．
（4）溶原是指噬菌體的DNA整合到細(xì)菌基因組中潛伏起來(lái)，不產(chǎn)生子代噬菌體，與HIV逆轉(zhuǎn)錄后DNA整合到人T細(xì)胞的DNA中很相似．
（5）經(jīng)培養(yǎng)10h后的噬菌體已經(jīng)從大腸桿菌中釋放出來(lái)，因此在離心過(guò)程中，由于噬菌體的比重較輕留在了上清液中，而大腸桿菌比重較大沉在沉淀物中．在提取DNA分子時(shí)，由于蛋白質(zhì)等其他雜質(zhì)可以溶于酒精，而DNA不溶于酒精故而析出．
故答案為：
（1）0-7.6kb    中部
（2）之中  溶菌
（3）S  蛋白質(zhì)外殼不進(jìn)入細(xì)菌中
（4）HIV逆轉(zhuǎn)錄后DNA整合到人T細(xì)胞的DNA中
（5）上清液    DNA不溶于酒精

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查基因工程和DNA是主要遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，意在考查考生能理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系的能力．