Question

1．基因敲除是應(yīng)用DNA重組原理發(fā)展起來的一門新興技術(shù)．“基因敲除細(xì)胞”的構(gòu)建過程如下：
第一步：從小鼠囊胚中分離出胚胎干細(xì)胞（ES），在培養(yǎng)基中擴(kuò)增．這些細(xì)胞中需要改造的基因稱為“靶基因”．
第二步：構(gòu)建基因表達(dá)載體．取與靶基因序列同源的目的基因（同源臂），在同源臂上接入新霉素抵抗基因等．由于同源臂與靶基因的DNA正好配對(duì)，所以能像“準(zhǔn)星”一樣，將表達(dá)載體準(zhǔn)確地帶到靶基因的位置．
第三步：將表達(dá)載體導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞，并與其內(nèi)靶基因同源重組，完成胚胎干細(xì)胞的基因改造．
第四步：基因改造后的胚胎干細(xì)胞增殖、篩選．
基本原理如圖所示．

請(qǐng)根據(jù)上述資料，回答下列問題：
（1）在把與靶基因序列同源的目的基因?qū)�入受體細(xì)胞前，應(yīng)首先完成表達(dá)載體的構(gòu)建，在這過程中所需要的工具酶是限制酶和DNA連接酶．
（2）啟動(dòng)子的化學(xué)成分是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，它位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出 mRNA．
（3）如果要獲得一只含目的基因的小鼠，則選擇的受體細(xì)胞通常是受精卵，原因是動(dòng)物受精卵具有全能性（動(dòng)物不能象植物那樣，利用一個(gè)除受精卵以外的獨(dú)立的體細(xì)胞直接培養(yǎng)成完整的個(gè)體）．一般可采用顯微注射技術(shù)將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞．若用大腸桿菌儲(chǔ)存目的基因，則需先將其處理為感受態(tài)細(xì)胞．
（4）上述資料中新霉素抵抗基因的作用最可能是作為標(biāo)記基因，便于篩選．
（5）（3）中獲得的小鼠，通過有性生殖產(chǎn)生的后代是否都含該目的基因？為什么？
（6）該項(xiàng)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，請(qǐng)?jiān)嚺e一例基因治療、動(dòng)植物改良、利用動(dòng)植物生產(chǎn)藥物等．

Answer 1

分析 基因工程技術(shù)的基本步驟：
（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成．
（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等．
（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法．
（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)．個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：（1）基因工程的操作步驟：①目的基因的獲取；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞；④目的基因的檢測(cè)與表達(dá)．因此，將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞前應(yīng)先完成基因表達(dá)載體的構(gòu)建．該過程需要用到限制酶和DNA連接酶．
（2）啟動(dòng)子的化學(xué)成分是一段有特殊結(jié)構(gòu)的 DNA 片段，它位于基因的首端，是RNA聚合酶 識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出 mRNA．
（3）受精卵的全能性最高，因此要獲得一只含目的基因的小鼠，常選擇受精卵作為受體細(xì)胞；將目的基因?qū)�入�?dòng)物受體細(xì)胞中一般采用顯微注射法．將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞常用感受態(tài)細(xì)胞法，即用氯化鈣處理微生物細(xì)胞，使其成為易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)．
（4）上述資料中，neoR基因（新霉素抵抗基因）可作為標(biāo)志基因，便于篩選．
（5）在形成生殖細(xì)胞時(shí)等位基因（目的基因和靶基因）會(huì)發(fā)生分離，因此（2）中獲得的小鼠，通過有性生殖產(chǎn)生的后代不都含該目的基因．
（6）該項(xiàng)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，可用于基因治療、動(dòng)植物改良、利用動(dòng)植物生產(chǎn)藥物等．
故答案為：
（1）表達(dá)載體的構(gòu)建      限制酶和DNA連接酶   
（2）一段有特殊結(jié)構(gòu)的 DNA 片段　　RNA 聚合酶 
（3）受精卵   動(dòng)物受精卵具有全能性（動(dòng)物不能象植物那樣，利用一個(gè)除受精卵以外的獨(dú)立的體細(xì)胞直接培養(yǎng)成完整的個(gè)體）   顯微注射技術(shù)    感受態(tài)
（4）作為標(biāo)記基因，便于篩選  
（5）否   在形成生殖細(xì)胞時(shí)等位基因（目的基因和靶基因）會(huì)發(fā)生分離
（6）基因治療、動(dòng)植物改良、利用動(dòng)植物生產(chǎn)藥物等

點(diǎn)評(píng) 本題考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的原理、操作工具及操作步驟，掌握各步驟中的相關(guān)細(xì)節(jié)，同時(shí)了解基因工程技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．