夜雨聆风
【高考题21题】
4-α糖基转移酶（4αGT）在工业生产中发挥重要作用。为实现产业化生产，研究人员利用双酶切法，从重组克隆载体（仅用于目的基因的复制和保存）中获取目的基因，连入表达载体，构建了高效表达4αGT的工程菌，流程如图1所示。回答下列问题：
（1）为确保目的基因正常复制，重组克隆载体和重组表达载体均应含有的元件为________。为确保目的基因正常表达，相较于重组克隆载体，重组表达载体目的基因两端的元件除启动子外，还有________，作用为________。
（2）根据限制酶识别序列和切割位点，以及目的基因片段的黏性末端（图1），判断所使用的限制酶1是________，限制酶2是________。
（3）琼脂糖凝胶电泳中，DNA分子大小与迁移速率成反比。为检验重组表达载体是否构建成功，用限制酶1和限制酶2切割后，进行电泳鉴定。构建成功的重组表达载体酶切产物的电泳结果如图2所示，条带________（填“a”或“b”）对应目的基因片段，理由是________。
（4）将重组表达载体导入受体细胞，获得的工程菌接入液体培养基中培养。定时检测培养液中4αGT的含量，结果如图3所示。阶段2中4αGT含量迅速升高的原因可能是________（答出一点即可）。
【答案】
（1） ①. 复制原点 ②. 终止子 ③. 终止目的基因的转录
（2） ①. XhoⅠ ②. NcoⅠ （3） ①. b ②. 重组表达载体总长度为5129bp，双酶切后得到3617bp的载体片段和1512bp的目的基因片段；DNA分子越小电泳迁移速率越快，目的基因更小，迁移更远，因此条带b对应目的基因 （4）工程菌适应环境后进入快速增殖阶段，菌体数量大量增加，合成的4αGT总量升高
【答案解析】
（1）
第一空：复制原点。复制原点是DNA复制的起始位点，只有含有复制原点，重组克隆载体和重组表达载体才能在宿主细胞中正常复制。
第二空：终止子。
第三空：终止目的基因的转录，使转录过程在适当的位置停止，保证合成的mRNA长度合适，进而正确指导蛋白质的合成。
（2）
限制酶1：XhoⅠ。根据图1中目的基因片段的黏性末端以及限制酶识别序列和切割位点，XhoⅠ切割后产生的黏性末端与图中左侧的黏性末端匹配。
限制酶2：NcoⅠ。同理，NcoⅠ切割后产生的黏性末端与图中右侧的黏性末端匹配。
（3）
条带b对应目的基因片段。理由是：重组表达载体总长度为5129bp，双酶切后得到3617bp的载体片段和1512bp的目的基因片段。由于DNA分子大小与迁移速率成反比，目的基因片段（1512bp）更小，电泳迁移速率更快，所以迁移更远的条带b对应目的基因片段。
（4）
阶段2中4αGT含量迅速升高的原因可能是：工程菌适应环境后进入快速增殖阶段，菌体数量大量增加，合成的4αGT总量升高；或者是培养基中的营养物质充足，环境条件适宜，有利于工程菌合成和分泌4αGT。
【考察意图】
1.基础知识的掌握：本题考查了基因工程中载体的元件、限制酶的选择、DNA电泳的原理以及工程菌培养等基础知识，旨在检验学生对基因工程核心概念和基本操作的理解和掌握程度。
2.知识的综合应用能力：题目将基因工程的多个知识点进行整合，如载体的构建、酶切鉴定、工程菌培养等，要求学生能够将所学知识融会贯通，解决实际问题，培养学生的综合应用能力。
3.获取信息和分析问题的能力：通过给出流程图、电泳图和曲线图等信息，要求学生能够从图表中获取关键信息，并运用所学知识进行分析和推理，得出正确结论，考查学生的信息处理和逻辑思维能力。
【高三复习启示】
1.夯实基础知识：基因工程是生物技术的核心内容，涉及众多的概念和原理。在复习过程中，要对基因工程的基础知识进行系统的梳理和复习，确保学生理解和掌握每个知识点，如载体的元件、限制酶的作用、基因表达的调控等。
2.注重知识的整合与联系：基因工程的知识点之间相互关联，复习时要将各个知识点进行整合，形成知识网络，帮助学生理解它们之间的内在联系。例如，将载体的构建、目的基因的导入、工程菌的培养等知识点串联起来，让学生从整体上把握基因工程的操作流程。
3.加强图表分析和信息处理能力的训练：高考中经常会出现以图表形式呈现信息的题目，因此在复习过程中要加强对图表分析和信息处理能力的训练。让学生学会从图表中提取关键信息，运用所学知识进行分析和推理，提高学生解决实际问题的能力。
4.进行针对性的练习：通过做一些与高考题型相似的练习题，让学生熟悉高考的命题思路和考查方式，提高学生的解题能力和应试技巧。同时，对练习中出现的问题进行及时的总结和分析，找出学生的薄弱环节，进行有针对性的辅导和强化训练。
【克隆载体和表达载体】
区别
联系
1.可插入外源DNA序列：克隆载体和表达载体都可以作为一个“容器”，用于携带和传递外源DNA序列，使其插入到目标细胞中。这些外源DNA序列可以是特定基因、调控元件或其他功能片段，以达到特定的基因工程目的。
2.都需要选择标记基因：两者都含有选择标记基因，如抗生素抗性基因，用于筛选和鉴定含有载体的宿主细胞，便于后续的实验操作。
3.常配合使用：在基因工程研究中，通常先利用克隆载体对目的基因进行大量克隆和扩增，然后再将目的基因亚克隆到表达载体中，实现目的基因的表达和功能研究。
克隆载体的应用
1.基因克隆和保存：用于从复杂的基因组中分离和克隆目的基因，并将其保存起来，以便后续的研究和应用。
2.基因测序：将目的基因插入到克隆载体中，进行基因测序，确定目的基因的核苷酸序列。
3.基因文库的构建：通过将基因组DNA或cDNA片段插入到克隆载体中，构建基因文库，用于筛选和鉴定特定的基因。
表达载体的应用
1.重组蛋白的生产：利用表达载体在宿主细胞中表达目的基因，生产大量的重组蛋白，如胰岛素、干扰素等生物制药产品。
2.基因功能研究：通过将目的基因插入到表达载体中，在宿主细胞中过表达或敲低目的基因的表达，研究目的基因的功能和作用机制。
3.基因治疗：将治疗性基因插入到表达载体中，导入患者体内，使治疗性基因在患者体内表达，达到治疗疾病的目的。
编辑丨常杰
审核丨李娜 吕娜
