题目
科研人员基于合成生物学远离在大肠杆菌中构建了合成产物Z的完整途径，其基因表达载体如图（a），基因1、2和3为该途径的必须基因，基因大小分别为2650bp、1240bp和3476bp。回答下列问题。引物1 引物2引物3 bp Ma rker菌落A菌落B菌落C-|||-基因1 基因2 基因3 5000-|||-引物4引物5 引物6 3000-|||-2000-|||-启动子 终止子 1000-|||-750 一-|||-500-|||-250-|||-x 100-|||-卡那霉素-|||-抗性基因 Marker:已知分子量的DNA片段-|||-图(a) 图(b)（1）图（a）中，构建基因表达载体时用到的酶是 ____ ，片段X是 ____ 。（2）基因表达载体导入大肠杆菌前，需要用Ca2+处理大肠杆菌使其处于一种 ____ 的生理状态，导入后在含卡那霉素的培养基上筛选到3个抗性菌落，分别对其所含DNA进行PCR和琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图（b）。据图可知，PCR时选用的引物是对图（a）中的 ____ ，选择该引物对进行鉴定的原因是 ____ ；菌落B中未检测到目标条带，其原因是 ____ 。（3）工程菌株合成产物Z的产量受到温度、pH和溶解氧等发酵条件的影响，请针对其中任一因素，探究其对产物Z产量的影响，写出简要的实验思路 ____ 。
科研人员基于合成生物学远离在大肠杆菌中构建了合成产物Z的完整途径，其基因表达载体如图（a），基因1、2和3为该途径的必须基因，基因大小分别为2650bp、1240bp和3476bp。回答下列问题。
（1）图（a）中，构建基因表达载体时用到的酶是 ____ ，片段X是 ____ 。
（2）基因表达载体导入大肠杆菌前，需要用Ca2+处理大肠杆菌使其处于一种 ____ 的生理状态，导入后在含卡那霉素的培养基上筛选到3个抗性菌落，分别对其所含DNA进行PCR和琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图（b）。据图可知，PCR时选用的引物是对图（a）中的 ____ ，选择该引物对进行鉴定的原因是 ____ ；菌落B中未检测到目标条带，其原因是 ____ 。
（3）工程菌株合成产物Z的产量受到温度、pH和溶解氧等发酵条件的影响，请针对其中任一因素，探究其对产物Z产量的影响，写出简要的实验思路 ____ 。
（1）图（a）中，构建基因表达载体时用到的酶是 ____ ，片段X是 ____ 。
（2）基因表达载体导入大肠杆菌前，需要用Ca2+处理大肠杆菌使其处于一种 ____ 的生理状态，导入后在含卡那霉素的培养基上筛选到3个抗性菌落，分别对其所含DNA进行PCR和琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图（b）。据图可知，PCR时选用的引物是对图（a）中的 ____ ，选择该引物对进行鉴定的原因是 ____ ；菌落B中未检测到目标条带，其原因是 ____ 。
（3）工程菌株合成产物Z的产量受到温度、pH和溶解氧等发酵条件的影响，请针对其中任一因素，探究其对产物Z产量的影响，写出简要的实验思路 ____ 。
题目解答
答案
解：（1）构建基因表达载体时用到的酶是限制酶、DNA连接酶，利用限制酶切割质粒和目的基因所在的DNA片段获得相同的黏性末端，然后利用DNA连接酶连接质粒和目的基因获得重组DNA分子。质粒上一般包含启动子、终止子、复制原点、标记基因（抗性基因），结合图a分析，片段X是复制原点。
（2）基因表达载体导入大肠杆菌前，需要用Ca2+处理大肠杆菌使其处于一种感受态的生理状态，这样有利于重组DNA分子的导入。
导入后在含卡那霉素的培养基上筛选到3个抗性菌落，分别对其所含DNA进行PCR和琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图b。电泳检测的目的判断3个抗性菌落是否都含有目的基因（基因1、2和3），电泳结果显示，菌落A和C电泳条带显示基因大小介于2000～3000之间，结合目的基因上的引物分析，应该选择引物2和引物5，两种引物扩增了基因2（1240bp）以及基因1和基因3的部分片段，片段大小应该在2000～3000之间，且两种引物扩增的区段包含了完整的基因2、基因1和基因3的部分片段，这样可以很好的判断大肠杆菌中是否成功导入了目的基因。菌落B中未检测到目标条带，即不含目的基因但含抗性基因，其原因是菌落B中导入的是普通质粒而非重组质粒。
（3）本实验的实验目的是探究温度、pH和溶解氧等发酵条件对产物Z产量的影响，实验自变量是温度或pH或溶解氧，检测指标是产物Z产量。因此简要的实验思路是将工程菌株随机分成若干份，分别培养在一系列不同温度（或pH或溶解氧）的培养液中，其它环境条件相同且适宜，一段时间后测定产物Z的产量。
故答案为：
（1）限制酶、DNA连接酶 复制原点
（2）感受态 引物2和引物5 两种引物扩增的区段包含了完整的基因2、基因1和基因3的部分片段 菌落B中导入的是普通质粒而非重组质粒
（3）将工程菌株随机分成若干份，分别培养在一系列不同温度（或pH或溶解氧）的培养液中，其它环境条件相同且适宜，一段时间后测定产物Z的产量
（2）基因表达载体导入大肠杆菌前，需要用Ca2+处理大肠杆菌使其处于一种感受态的生理状态，这样有利于重组DNA分子的导入。
导入后在含卡那霉素的培养基上筛选到3个抗性菌落，分别对其所含DNA进行PCR和琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图b。电泳检测的目的判断3个抗性菌落是否都含有目的基因（基因1、2和3），电泳结果显示，菌落A和C电泳条带显示基因大小介于2000～3000之间，结合目的基因上的引物分析，应该选择引物2和引物5，两种引物扩增了基因2（1240bp）以及基因1和基因3的部分片段，片段大小应该在2000～3000之间，且两种引物扩增的区段包含了完整的基因2、基因1和基因3的部分片段，这样可以很好的判断大肠杆菌中是否成功导入了目的基因。菌落B中未检测到目标条带，即不含目的基因但含抗性基因，其原因是菌落B中导入的是普通质粒而非重组质粒。
（3）本实验的实验目的是探究温度、pH和溶解氧等发酵条件对产物Z产量的影响，实验自变量是温度或pH或溶解氧，检测指标是产物Z产量。因此简要的实验思路是将工程菌株随机分成若干份，分别培养在一系列不同温度（或pH或溶解氧）的培养液中，其它环境条件相同且适宜，一段时间后测定产物Z的产量。
故答案为：
（1）限制酶、DNA连接酶 复制原点
（2）感受态 引物2和引物5 两种引物扩增的区段包含了完整的基因2、基因1和基因3的部分片段 菌落B中导入的是普通质粒而非重组质粒
（3）将工程菌株随机分成若干份，分别培养在一系列不同温度（或pH或溶解氧）的培养液中，其它环境条件相同且适宜，一段时间后测定产物Z的产量