Question

大腸桿菌是生物學及醫學實驗研究中最有代表性的模式生物之一。

（1）大腸桿菌與飲水安全。

    國家規定，每升飲用水中大腸菌數不得超過3個。有人測定某飲用水中的大腸桿菌（群）數：先將1升飲用水水樣濃縮至10毫升，然后各取濃縮水樣的2毫升，涂布到5個培養皿中進行培養，培養后計數的菌落數分別是9、12、5、8、6。請回答下列問題：

1）根據上述結果計算，被檢水樣大腸菌群數為________，水樣________ （能、不能）達標。2）檢測過程中需要培養大腸菌菌群，培養基配方如下：

瓊脂	蛋白胨	乳糖	蔗糖	K2HPO4	伊紅	美藍	蒸餾水	pH
15 g	10 g	5 g	5 g	2 g	0.4 g	0. 065 g	1000 mL	7.2

    從培養基配方可以確定大腸桿菌的營養類型是                 ；從培養基功能可以確定其類型是              培養基，理由是                                    。

3）培養大腸桿菌時，在接種前需要檢測培養基是否被污染。對于固體培養基應采用的檢測方法是_______________________________________________________。

（2）大腸桿菌與基因工程。

大腸桿菌pUC118質粒的某限制酶唯一酶切序列，位于該質粒的lacZ基因中。lacZ基因中如果沒有插入外源基因，lacZ基因便可表達出b-半乳糖苷酶。當培養基中含有IPTG和X-gal時，X-gal便會被b-半乳糖苷酶水解成藍色，大腸桿菌將形成藍色菌落；如果lacZ基因中插入了外源基因，帶有pUC118質粒的大腸桿菌便不能表達b-半乳糖苷酶，培養基中的X-gal不會被水解成藍色，大腸桿菌將形成白色菌落。pUC118還攜帶了氨芐青霉素抗性基因。下圖是利用lacZ基因篩選重組質粒示意圖。據圖回答問題：

1）質粒結構特點是                       。

2）作為受體大腸桿菌應不含氨芐青霉素抗性基因，原因是                             。

3）試管Ⅱ中用氯化鈣溶液處理（增加其細胞壁的通透性）過的受體大腸桿菌，并在培養基中加入                                   。

3）將上述處理后的大腸桿菌置于圖中培養基上培養，以檢測受體大腸桿菌是否導入重組質粒，請預測菌落的顏色，并分析結果：

①                                                                               。

②                                                                               。

（3）選擇大腸桿菌作為研究材料，主要原因是：它體積小、結構簡單、             、

             等。

Answer 1

（1）1）30、不能           

     2）異養型      選擇      大腸桿菌菌落能被伊紅美藍染色成為金屬光澤的紫黑色

     3）將未接種的培養基在適宜的溫度下放置一段時間，觀察培養基上是否有菌落產生

（2）1）雙鏈閉環DNA分子

2）便于篩選已導入重組質粒的受體大腸桿菌     

3）IPTG、X-gal、氨芐青霉素

4）①如果長出藍色菌落，說明運載體pUC118質粒已轉入受體菌，但目的基因沒有接入運載體（或說明重組質粒沒導入受體大腸桿菌）

②如果長出白色菌落，說明重組質粒已導入受體大腸桿菌

（3）易培養、生活周期短、變異類型容易選擇等

解析:

（1）1）根據濃縮前后的比例及其培養后獲得的菌落數可以計算出被檢水樣大腸菌群數，并依此做出判斷。2）根據碳源為乳糖和蔗糖等有機碳源可以判斷出大腸桿菌的營養類型是異養型。由于加入了伊紅和美藍，所以從培養基功能可以確定其類型是選擇培養基。3）檢測培養基是否被污染的方法是設置空白對照，即將未接種的培養基在適宜的溫度下放置一段時間，觀察培養基上是否有菌落產生。（2）1）質粒是小型閉環雙鏈DNA 分子。2）基因工程的受體細胞一般不含有標記基因，以便于篩選已導入重組質粒的受體大腸桿菌。3）根據題中的信息和質粒上帶有的標記基因，可以判斷出在培養基中應加入IPTG、X-gal、氨芐青霉素。4）根據題干信息可以作出如下判斷：如果長出藍色菌落，說明運載體pUC118質粒已轉入受體菌，但目的基因沒有接入運載體；如果長出白色菌落，說明重組質粒已導入受體大腸桿菌。（3）選擇大腸桿菌作為研究材料，主要原因是：它體積小、結構簡單、易培養、生活周期短、變異類型容易選擇等。