Question

【題目】科研人員利用胚胎干細(xì)胞（ES 細(xì)胞）對干擾素基因缺失小鼠進行基因治療，其技術(shù)流程如下圖。請回答相關(guān)問題:

（1）圖1中用到了_________________________等現(xiàn)代生物技術(shù)（寫三項即可）。

（2）由圖1可知，步驟②中要分離出ES細(xì)胞，需將重組胚胎培養(yǎng)到______期。將目的基因?qū)�入ES細(xì)胞而不是上皮細(xì)胞，是因為ES細(xì)胞在功能上具有__________。

（3）步驟③中，先需要利用 PCR 技術(shù)擴增干擾素基因。可以根據(jù)________合成引物，圖2 A、B、C、D 四種單鏈 DNA 片段中應(yīng)選取_______作為引物（DNA 復(fù)制方向總是從5′向 3′延伸）。對干擾素基因片段和質(zhì)粒進行酶切時，可選用限制酶的組合為_______________。

（4）將步驟③獲得的ES細(xì)胞在熒光顯微鏡下觀察，選擇發(fā)________色熒光的細(xì)胞進行體外誘導(dǎo)。為檢測干擾素基因是否表達(dá)，可用的檢測物質(zhì)是____________（填“標(biāo)記的干擾素基因”或“干擾素的抗體”）。

Answer 1

【答案】 動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)、基因工程、胚胎干細(xì)胞 囊胚期 發(fā)育的全能性 一段已知的干擾素基因的核苷酸序列 B 和 C HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ 綠 干擾素的抗體

【解析】本題以圖文結(jié)合為情境綜合考查學(xué)生對基因工程的基本操作程序、胚胎干細(xì)胞的研究與應(yīng)用等相關(guān)知識的識記和理解能力。

(1)圖1是利用胚胎干細(xì)胞（ES 細(xì)胞）對干擾素基因缺失小鼠進行基因治療的流程，其中過程①采用了動物細(xì)胞核移植技術(shù)，此前需借助動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來培養(yǎng)上皮細(xì)胞和卵母細(xì)胞；過程②運用了早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)；過程③需借助基因工程技術(shù)將目的基因?qū)�入ES細(xì)胞，在此過程中離不開胚胎干細(xì)胞技術(shù)。

(2) 圖1中的ES細(xì)胞是取自于囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團。ES細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的全能性，體外誘導(dǎo)ES細(xì)胞可以使其向不同方向分化，所以將目的基因?qū)�入ES細(xì)胞而不是上皮細(xì)胞。

(3) 干擾素基因?qū)儆谀康幕�因，利�?PCR 技術(shù)擴增目的基因時，要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。因DNA復(fù)制時，子鏈總是從5′向 3′方向延伸，子鏈與模板鏈反向平行，所以利用PCR技術(shù)擴增干擾素基因時，可以從圖2的A、B、C、D四種單鏈DNA片段中選取B和C片段作為引物。由圖2可以看出，用限制酶SmaⅠ切割會破壞干擾素基因，為將完整的干擾素基因切割下來，需要利用限制酶組合HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ切割干擾素基因的兩端，這樣也可以使如圖3所示質(zhì)粒上保留一個完整的標(biāo)記基因，即綠色熒光蛋白基因。

(4)綜上分析，在構(gòu)建的重組質(zhì)粒上，紅色熒光蛋白基因的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞，但綠色熒光蛋白基因的結(jié)構(gòu)完整，因此將步驟③獲得的 ES 細(xì)胞在熒光顯微鏡下觀察，應(yīng)選擇只發(fā)綠色熒光的細(xì)胞進行體外誘導(dǎo)。為檢測干擾素基因是否表達(dá)，需采用抗原-抗體雜交技術(shù)，若有雜交帶出現(xiàn)，表明干擾素基因已經(jīng)成功表達(dá)，因此可用的檢測物質(zhì)是干擾素的抗體。