Question

【題目】人體移植器官短缺是一個世界性難題。但隨著生物技術的發展，人們逐漸有了新的解決思路：

I.尋求可替代器官

剔除豬的某些基因，用豬的器官作為供體。目前科學家借助CPISPR—Cas9基因編輯技術能夠剔除豬的某些相關基因，如圖為Cas9蛋白依據sgRNA片段切割DNA示意圖（不同的sgRNA可以識別不同的DNA序列），請回答下列問題：

（1）DNA重組技術主要用到的工具酶包括DNA連接酶和_____________，圖中充當該酶的物質是_________________。

（2）Cas9—sgRNA復合體能夠精準識別某核苷酸序列的原因可能是_____________。

II.自體器官培養

大體思路是：將病人的體細胞核放入去核的卵母細胞中，讓重組細胞發育為早期胚胎，利用胚胎干細胞誘導分化為特定的器官。

（3）重組細胞體外培養需要一定的O2和CO2，CO2的主要作用是__________；胚胎干細胞的功能特點為：______________。

（4）該過程的核心技術是：_________，該過程依據的原理是_________。這種方法獲得的器官移植時不會發生免疫排斥反應，這是因為：_____________。

Answer 1

【答案】限制性核酸內切酶（限制酶） Cas9—sgRNA復合體 sgRNA（是單鏈）可與特定（靶）核苷酸序列堿基互補配對 維持培養液的pH值 具有（發育的）全能性 （動物體細胞）核移植技術 動物體細胞的細胞核具有全能性 該器官的遺傳物質與原機體基本相同，進入機體后，不會成為抗原，不會發生免疫排

【解析】

1、根據題意分析可知，CRISPR/Cas9系統基因編輯技術是利用該基因表達系統中的引導RNA能識別并結合特定的DNA序列，從而引導Cas9蛋白結合到相應位置并剪切DNA，最終實現對靶基因序列的編輯。由于其他DNA序列也含有與引導RNA互補配對的序列，造成引導RNA錯誤結合而出現脫靶現象。

2、基因工程技術的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。

（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。

（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。

（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

3、DNA重組技術至少需要三種工具：限制性核酸內切酶（限制酶）、DNA連接酶、運載體。構建重組載體時，首先需用限制性核酸內切酶切割目的基因和運載體，再用DNA連接酶連接目的基因和運載體形成重組載體。胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，來源于早期胚胎或原始性腺（即囊胚期的內細胞團），因此獲取的胚胎干細胞應取自囊胚的內細胞團。

（1）DNA重組技術主要用到的工具酶包括DNA連接酶和限制性核酸內切酶，圖中充當該酶的物質是Cas9—sgRNA復合體。

（2）Cas9—sgRNA復合體能夠精準識別某核苷酸序列的原因可能是單鏈sgRNA可與特定核苷酸序列堿基互補配對。

（3）重組細胞體外培養需要一定的O2和CO2，CO2的主要作用是維持培養液的pH值；胚胎干細胞的功能特點為：具有發育的全能性。

（4）該過程的核心技術是：核移植技術，該過程依據的原理是動物體細胞的細胞核具有全能性。這種方法獲得的器官移植時不會發生免疫排斥反應，這是因為：該器官的遺傳物質與原機體基本相同，進入機體后，不會成為抗原，不會發生免疫排。