Question

1．2007年諾貝爾生理學或醫學獎分別授予美國人馬里奧•卡佩基、奧利弗•史密斯和英國人馬丁•埃文斯．3位科學家的獲獎原因是其研究為“基因靶向”技術的發展奠定了基礎．所謂“基因靶向”技術（人們大都稱之為基因“敲除”技術）是指利用細胞脫氧核糖核酸（DNA）可與外源性DNA同源序列發生同源重組的性質，定向改造生物某一基因的技術．借助這一從20世紀80年代發展起來的技術，人們得以按照預先設計的方式對生物遺傳信息進行精細改造．有了“基因靶向”這一高精度瞄準鏡，科學家就可以精確瞄準任何一個基因，使其失去活性，進而研究該基因的功能．請回答下列問題：
（1）“敲除”一種基因需要分兩步來完成：第一步是利用化學“剪刀”，例如用某種酶切除哺乳動物染色體中有某種功能的基因．第二步是用修改過的基因取代原有基因．這里的“某種酶”應該是限制性核酸內切酶．用修改過的基因取代原有基因時還需要DNA連接酶．
（2）假如要“敲除”小鼠的胰島素基因，請設計出實驗步驟：用限制性核酸內切酶切除小鼠胚胎干細胞中的胰島素基因，用修改過的基因取代胰島素基因．
給出一種檢驗胰島素基因是否被“敲除”的方法：用胰島素基因探針檢驗胰島素基因是否被“敲除”．
（3）利用細胞工程也可獲得可供移植之用的“敲除排斥基因”的老鼠，其過程大致如圖所示：

①促進卵細胞融合最常用的試劑是聚乙二醇．
②重組細胞培養成胚胎的過程所用的培養基，從物理性質上看屬于液體培養基，培養基中至少要加入水、無機鹽、葡萄糖、氨基酸、維生素、促生長因子、微量元素和動物血清等物質，同時要創造適宜溫度、pH和無菌條件，其中需要無菌環境的原因是：細菌等微生物生長繁殖快，消耗營養物質多，同時產生有害代謝產物，毒害動物細胞．

Answer 1

分析 1、基因工程的工具：限制酶、DNA連接酶、運載體；
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．
④目的基因的檢測與鑒定．
3、動物細胞培養條件：
（1）無菌無毒環境：無菌--對培養液和所有培養用具進行無菌處理；在細胞培養液中添加一定量的抗生素．；無毒--定期更換培養液，防止細胞代謝產物積累對自身造成危害．
（2）營養：
成分：所需營養物質與體內基本相同，例如需要有糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等，還需加入血清、血漿等天然成分．
培養基類型：合成培養基（將細胞所需的營養物質按其種類和所需數量嚴格配制而成的培養基）
（3）溫度和pH值：哺乳動物多以36.5±0.5℃為宜，多數細胞生存的適宜pH為7.2～7.4．
（4）氣體環境：通常采用培養皿或松蓋培養瓶，將其置于含95%空氣加5%CO₂的混合氣體的培養箱中進行培養．O₂：是細胞代謝所必需的  CO₂主要作用是維持培養液的pH．

解答 解：（1）基因工程中，一般用限制酶切割基因，或者叫獲取目的基因，用DNA連接酶連接目的基因和運載體，即用修改過的基因取代原有基因時還需要DNA連接酶．
（2）假如要“敲除”小鼠的胰島素基因，需要用限制性核酸內切酶切除小鼠胚胎干細胞中的胰島素基因，用修改過的基因取代胰島素基因．檢驗胰島素基因是否被“敲除”的方法：用胰島素基因探針檢驗胰島素基因是否被“敲除”．
（3）①促進卵細胞融合最常用的試劑是聚乙二醇．
②重組細胞培養成胚胎的過程所用的培養基，從物理性質上看屬于液體培養基，培養基中至少要加入水、無機鹽、葡萄糖、氨基酸、維生素、促生長因子、微量元素和動物血清等物質，同時要創造適宜溫度、pH和無菌條件，需要無菌環境的原因是細菌等微生物生長繁殖快，消耗營養物質多，同時產生有害代謝產物，毒害動物細胞．
故答案為：
（1）限制性核酸內切      DNA連接
（2）用限制性核酸內切酶切除小鼠胚胎干細胞中的胰島素基因，用修改過的基因取代胰島素基因．
    用胰島素基因探針檢驗胰島素基因是否被“敲除”
（3）①聚乙二醇
②液體    動物血清  細菌等微生物生長繁殖快，消耗營養物質多，同時產生有害代謝產物，毒害動物細胞

點評 本題考查了基因工程和細胞工程的有關知識，要求考生能夠識記基因工程的工具和操作步驟，掌握動物細胞融合的方法，識記動物細胞培養的培養基成分和條件等．