Question

chlL基因是野生型蓝藻中控制叶绿素合成的基因，科学家为研究其功能，需要构建缺失chlL基因的突变型蓝藻，实验过程如图所示．图中细菌质粒pUC118 带有氨苄青霉素的抗性基因（ampR）；其上的lacZ基因编码的蛋白质可以让细菌在含有半乳糖的培养基上形成蓝色菌落，该基因被切断时菌落呈白色．细菌质粒pRL-425带有红霉素的抗性基因（Er）．请回答：
（1）与酵母菌相比，蓝藻在结构上最主要的特点是

 

，二者均具有的细胞器是

 

．
（2）科学家首先需要通过

 

扩增出大的生型蓝藻的chlL基因，其反应体系主要包括模板 DNA、导入野生型蓝藻，替换 chlL 基因，获得缺失chlL基因的突变型蓝藻dCTP、dATP、dGTP、dTTP，含酶促反应离子的缓冲液，

 

和

 

．
（3）将chlL基因导入质粒pUC118，在含有半乳糖的培养基上，成功导入组质粒1的菌体形成的菌落呈

 

色．使用含有

 

的培养基可筛选出缺失chlL基因的突变型蓝藻．
（4）已知蓝藻叶绿素的合成有两条途径--依赖光的合成和不依赖光的合成，分别提取在光下和黑暗环境中培养的 生型和突变型蓝藻的叶绿素，其含见表：

项目 蓝藻	叶绿素含/?gOD?（730-1 ）
	光下培养	黑暗中培养
生型	4.22	3.34
突变型	4.22	0.08

由上表数据可以推测：蓝藻chlL基因控制的是叶绿素

 

的合成途径．

Answer 1

考点：基因工程的原理及技术,原核细胞和真核细胞的形态和结构的异同,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

专题：

分析：分析题图：目的基因插入质粒pUC118后，lacZ基因被破坏，因此导入重组质粒1的细菌在含有半乳糖的平板上，形成白色菌落．Er基因插入重组质粒1后，破坏了chlL基因，导入重组质粒2的突变型蓝藻含有红霉素抗性基因，而野生型蓝藻不含红霉素抗性基因，所以将在含有红霉素的培养基中培养时，可筛选出缺失chlL基因的突变型蓝藻．
分析表格：野生型蓝藻在光下培养和在黑暗中培养时，叶绿素的含量相差不大，而突变型蓝藻蓝藻在光下培养和在黑暗中培养时，叶绿素的含量相差很大．

解答： 解：（1）酵母菌是真核生物，由真核细胞构成的．蓝藻是原核生物，由原核细胞构成的．原核细胞结构比较简单，没有由核膜包围的细胞核；没有染色体，只有一种细胞器核糖体．
（2）PCR技术能在短时间内大量扩增目的基因（野生型蓝藻的chlL基因）．PCR扩增过程中需要模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）．
（3）由图可知，目的基因插入质粒pUC118后，lacZ基因被破坏，因此导入重组质粒1的细菌在含有半乳糖的平板上，形成白色菌落．野生型蓝藻不含带有红霉素的抗性基因，而Er基因插入重组质粒1后，破坏了chlL基因，导入重组质粒2的突变型蓝藻含有红霉素抗性基因，所以将野生型蓝藻和突变型蓝藻分别放在含有红霉素的培养基中培养时，野生型蓝藻会死亡，可筛选出缺失chlL基因的突变型蓝藻．
（4）由表格可知，野生型蓝藻在光下培养和在黑暗中培养时，叶绿素的含量相差不大，而突变型蓝藻蓝藻在光下培养和在黑暗中培养时，叶绿素的含量相差很大，说明蓝藻的chlL基因调控的是叶绿素不依赖光的合成途径．
故答案为：
（1）无核膜包围的细胞核   核糖体 
（2）PCR（或：聚合酶链式反应）  引物  热稳定DNA聚合酶
（3）白   红霉素
（4）蓝藻的chlL基因调控的是叶绿素不依赖光的合成途径（或：蓝藻的chlL基因缺失会阻挡叶绿素不依赖光的合成途径）

点评：本题结合图表，考查基因工程及探究实验，意在考查考生分析图表提取有效信息的能力；能理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理．