Question

【生物技術實踐】
2007年諾貝爾生理學或醫學獎授予在“基因靶向”技術方面作出突出貢獻的三位科學家．“基因靶向”技術，指的是應用DNA同源重組原理，通過一定的載體，用設計好的目的基因替代靶基因，從而達到使靶基因功能喪失的目的．借助這一技術，科學家可以用小鼠進行實驗，使其體內的某項特定基因喪失功能，以幫助人們找到治療疾病的有效方法．下面是該實驗的基本過程，請回答有關問題．
（1）獲得胚胎干細胞（ES細胞）．實驗一般采用ES細胞作為目的基因的受體細胞，這是因為ES細胞具有發育的

 

．舉出一例獲取ES細胞的常用方法：

 

．
（2）獲取目的基因．
①目的基因是靶基因的同源片段．經過修飾使靶基因的功能改變或喪失，就可獲得目的基因．如果要獲得活性降低了的X酶蛋白的目的基因，可以采用蛋白質工程技術，請簡述其過程．

 

②為了提高實驗成功率，需要通過PCR技術獲得目的基因的大量拷貝．與體內DNA復制相比，PCR反應體系需加入哪兩種特別的物質？

 

（3）構建基因表達載體．質粒是具有自我復制能力的雙鏈環狀DNA，它所具有的一至多個

 

位點，使目的基因插入其中成為可能，因此常被選作運載體．
（4）將基因表達載體導入ES細胞，從中篩選出成功發生了同源重組的ES細胞，然后培育出小鼠．
①由ES細胞培育出小鼠的過程中，需要采用哪些技術手段？

 

②通過檢測目的基因是否表達出蛋白質產品，可以確定該小鼠體內是否成功發生了基因的同源重組．請簡述這種檢測方法．

 

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Answer 1

考點：胚胎干細胞的來源及分化,胚胎移植

專題：

分析：1、胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，來源于早期胚胎或原始性腺；在功能上，具有發育的全能性，可分化為成年動物任何一種組織細胞．
2、根據中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有氨基酸序列→找到對應的脫氧核苷酸序列（基因）．
3、作為運載體必須具備的條件：①要具有限制酶的切割位點；②要有標記基因（如抗性基因），以便于重組后重組子的篩選；③能在宿主細胞中穩定存在并復制；④是安全的，對受體細胞無害，而且要易從供體細胞分離出來．
4、檢測目的基因是否翻譯成蛋白質 常用抗原-抗體雜交技術．

解答： 解：（1）ES細胞具有發育的全能性，則一般采用ES細胞作為目的基因的受體細胞；獲取ES細胞的常用方法：從早期胚胎（囊胚內細胞團）中分離；從胎兒的原始性腺中分離：通過核移植技術培育得到．
（2）①采用蛋白質工程技術獲得活性降低了的X酶蛋白的目的基因過程：x酶蛋白的功能分析；x酶蛋白的三維結構預測和設計；x酶多肽的氨基酸序列設計；x酶基因的改造．
②PCR技術的原理是DNA分子復制，與體內DNA復制相比，PCR反應體系需加入兩種引物、耐熱的DNA聚合酶．
（3）質粒是具有自我復制能力的雙鏈環狀DNA，具有一至多個限制酶切割位點，使目的基因插入其中成為可能，因此常被選作運載體．
（4）將基因表達載體導入ES細胞，從中篩選出成功發生了同源重組的ES細胞，然后培育出小鼠．
①由ES細胞培育出小鼠的過程中，需要采用早期胚胎培養技術和胚胎移植技術．
②通過檢測目的基因是否表達出蛋白質產品，檢測方法：提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原一抗體雜交．
故答案為：
（1）全能性
從早期胚胎（囊胚內細胞團）中分離；從胎兒的原始性腺中分離：通過核移植技術培育得到
（2）①x酶蛋白的功能分析；x酶蛋白的三維結構預測和設計；x酶多肽的氨基酸序列設計；x酶基因的改造．
②兩種引物、耐熱的DNA聚合酶
（3）限制酶切割
（4）①早期胚胎培養技術和胚胎移植技術
②提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原一抗體雜交．

點評：本題考查胚胎干細胞、蛋白質工程、基因工程等相關知識，意在考查學生分析問題和解決問題的能力，難度不大．