Question

【題目】基因打靶技術(shù)是指利用外源性DNA與細(xì)胞DNA的相同或相似序列，在特定位點(diǎn)上進(jìn)行替換，從而改變細(xì)胞遺傳特性的方法。該技術(shù)可應(yīng)用于解決人體對(duì)移植的豬器官產(chǎn)生的免疫排斥反應(yīng)上，即利用基因打靶技術(shù)對(duì)豬細(xì)胞α—1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因進(jìn)行改造，以消除α—1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶引起的免疫排斥。其主要過(guò)程如下：

第一步：從豬囊胚中分離出胚胎干細(xì)胞。

第二步：在與靶基因（需要改造的基因）相同的外源性DNA上，插入新霉素抗性基因，構(gòu)建打靶載體。

第三步：打靶載體導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞，與細(xì)胞DNA中的靶基因進(jìn)行替換。

第四步：改造后的胚胎干細(xì)胞篩選、增殖等。

回答下列問題：

（1）選取豬胚胎干細(xì)胞作為基因改造的細(xì)胞，原因是胚胎干細(xì)胞在功能上具有______。

（2）該改造過(guò)程中，靶基因具體是指______；插入新霉素抗性基因需要的酶是______，插入該抗性基因的作用是______（答出兩點(diǎn)）。

（3）改造后的胚胎干細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)發(fā)生增殖和______分化，培育出不合成α—1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶的特定器官，再經(jīng)過(guò)一系列改造后為器官移植做準(zhǔn)備。

（4）運(yùn)用基因打靶技術(shù)進(jìn)行基因改造的原理是______，該技術(shù)在一定程度上解決了人體移植器官的短缺難題。

Answer 1

【答案】 發(fā)育的全能性 （豬細(xì)胞的）α—1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因 限制酶和DNA連接酶 破壞靶基因，使靶基因不能表達(dá)；起篩選作用 定向 基因重組

【解析】[分析]：1.胚胎干細(xì)胞是早期胚胎（原腸胚期之前）或原始性腺中分離出來(lái)的一類細(xì)胞，它具有體外培養(yǎng)無(wú)限增殖、自我更新和多向分化的特性。無(wú)論在體外還是體內(nèi)環(huán)境，ES細(xì)胞都能被誘導(dǎo)分化為機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞類型，即具有全能性。2. 打靶的目的是對(duì)豬細(xì)胞α—1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因進(jìn)行改造，以消除α—1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶引起的免疫排斥。3. 基因打靶技術(shù)的原理是基因重組，屬于DNA重組技術(shù)。

(1) 胚胎干細(xì)胞具有全能性，無(wú)論在體外還是體內(nèi)環(huán)境，ES細(xì)胞都能被誘導(dǎo)分化為機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞類型。

（2）分析題干和題圖可知，靶基因具體是指能引起人體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的豬細(xì)胞的α—1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因。插入新霉素抗性基因構(gòu)建打靶載體過(guò)程中需要限制酶和DNA連接酶；從新霉素抗性基因插入位點(diǎn)可知，該抗性基因的作用是破壞靶基因，使靶基因不能表達(dá)；新霉素抗性基因作為標(biāo)記基因也可用于篩選。

（3）胚胎干細(xì)胞具有全能性，根據(jù)題意可知，改造后的胚胎干細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)發(fā)生增殖，需要定向分化，培育出不合成α—1，3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶的特定器官，再經(jīng)過(guò)一系列改造后為器官移植做準(zhǔn)備。

（4）基因打靶技術(shù)是指利用外源性DNA與細(xì)胞DNA的相同或相似序列，在特定位點(diǎn)上進(jìn)行替換，從而改變細(xì)胞遺傳特性的方法。屬于DNA重組技術(shù)，遵循的原理是基因重組；

[點(diǎn)睛]：本題考查的知識(shí)點(diǎn)有免疫、干細(xì)胞的特性、基因工程等，意在考查學(xué)生能從題圖中提取有效信息并結(jié)合這些信息，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與觀點(diǎn)，通過(guò)比較、分析與綜合等方法對(duì)某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確結(jié)論的能力。