Question

【題目】乳糖是奶粉中特有的糖，但有些寶寶由于體內缺乏足夠的乳糖酶，無法消化乳糖，導致喝奶后會產生一些不良反應，如腹瀉等。我國利用體細胞克隆動物技術和轉基因技術成功研制含有乳糖分解酶基因的奶牛——拉克斯，其培育過程如圖所示。請據圖回答下列問題：

（1）圖中涉及三次細胞培養，在進行細胞原代培養時，細胞增殖表現出_________和________等特點；第三次培養液成分不同于前兩次的主要是____________。

（2）要獲得乳糖分解酶基因，必須要用限制酶切割。在圖中的①、②兩個酶切位點，常常選用不同的限制酶進行酶切，這樣做的優點是__________；在用PCR技術對該基因擴增前，要設計兩種引物，設計引物序列的主要依據是________；圖中“轉染”成功的關鍵是______________。

（3）重組胚胎移入受體母牛體內會生出與圖中的黑白花奶牛性狀并不相同的犢牛，原因可能有_____(至少答出兩點）。能證明動物細胞核具有全能性的過程是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。

Answer 1

【答案】 細胞貼壁生長 細胞接觸抑制 要加入誘導細胞分化的物質 防止目的基因和質粒在酶切后產生的黏性末端發生任意連接，保證目的基因定向連接到載體上 乳糖分解酶基因兩端的部分核苷酸序列 構建重組載體 生物的性狀受細胞核和細胞質共同控制，還受環境因素的影響（或胚胎成纖維細胞的遺傳物質有近一半來自配種的公牛或轉基因的影響等） Ⅲ

【解析】動物細胞培養的過程：取動物組織塊→剪碎組織→用胰蛋白酶處理分散成單個細胞→制成細胞懸液→轉入培養液中（原代培養）→放入二氧化碳培養箱培養→貼滿瓶壁的細胞用酶分散為單個細胞，制成細胞懸液→轉入培養液（傳代培養）→放入二氧化碳培養箱培養；在進行細胞原代培養時會出現細胞貼壁生長和細胞接觸抑制現象。胚胎成纖維細胞培養過程中需要在飼養層細胞上維持不分化狀態，根據圖所示，第Ⅲ次培養目的誘導重組細胞分化形成重組胚胎，故第Ⅲ次培養液成分與前面不同。基因工程操作中對目的基因和載體進行切割時，可用一種或者多種限制酶進行切割。如果只使用一種限制酶，質粒和目的基因兩端的粘性末端相同，用連接酶連接時，會產生質粒和目的基因自身連接物；選用兩種限制酶分別對目的基因、運載體進行切割，質粒和目的基因兩端的粘性末端不同，用DNA連接酶連接時，不會產生自身連接產物。引物設計的目的是要能有效地擴增目的基因的DNA序列，因此引物要能與乳糖分解酶基因兩條鏈上的堿基互補配對，并能完整的擴增出目的基因的序列。轉染是指將外源DNA導入細胞，關鍵是構建重組載體。由于生物的性狀受細胞核和細胞質中遺傳物質共同控制、環境因素等多種因素影響，因此重組細胞2在培養液中培養成的重組胚胎移入受體母牛體內會生出與圖中的黑白花奶牛性狀并不完全相同的犢牛。細胞全能性指已經分化的細胞仍然具有發育成完整個體的潛能。

（1）懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁；當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現象稱為細胞的接觸抑制。第Ⅲ次培養需要誘導重組細胞形成重組胚胎并進一步分化，故第Ⅲ次培養液成分中需要加入某些誘導分化的物質促進分化過程。

（2）選用不同的限制酶對圖中的①、②兩個酶切位點進行酶切，目的基因兩端的粘性末端不同，用DNA連接酶連接時，不會產生自身連接產物，這樣做就避免了目的基因和載體酶切后產生的末端發生任意連接。引物要能與乳糖分解酶基因兩條鏈上的堿基互補配對，并能有效地擴增目的基因的DNA序列，因此引物的設計要考慮乳糖分解酶基因兩端的部分核苷酸序列。構建重組載體是實現轉染的關鍵。

（3）由于生物的性狀受細胞核和細胞質中遺傳物質共同控制、生物的性狀還受環境因素的影響、胚胎成纖維細胞的遺傳物質有近一半來自配種的公牛等，因此重組胚胎移入受體母牛體內會生出與圖中的黑白花奶牛性狀并不完全相同的犢牛。細胞全能性指已經分化的細胞仍然具有發育成完整個體的潛能，能體現該過程的是Ⅲ。