Question

17．基因敲除是應(yīng)用DNA重組原理發(fā)展起來的一門新興技術(shù)．“基因敲除細(xì)胞”的構(gòu)建過程如下：第一步：從小鼠囊胚中分離出胚胎干細(xì)胞（ES），在培養(yǎng)基中擴(kuò)增．這些細(xì)胞中需要改造的基因稱為“靶基因”．
第二步：構(gòu)建基因表達(dá)載體．取與靶基因序列同源的目的基因（同源臂），在同源臂上接入neo^R（新霉素抵抗基因）等．由于同源臂與靶基因的DNA正好配對，所以能像“準(zhǔn)星”一樣，將表達(dá)載體準(zhǔn)確地帶到靶基因的位罝．
第三步：將表達(dá)載體導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞，并與其內(nèi)把基因同源重組，完成胚胎干細(xì)胞的基因改造．
第四步：基因改造后的胚胎干細(xì)胞增殖、篩選．基本厴理如圖所示：

請根據(jù)上述資料，回答下列問題：
（1）實施基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達(dá)載體，基因表達(dá)載體中的啟動子是位于基因首端的有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段；在構(gòu)建的過程中所需要的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶．
（2）如果要獲得一只含目的基因的小鼠，則選擇的受體細(xì)胞通常是受精卵，原因是動物受精卵具有全能性（動物不能像植物那樣，利用一個除受精卵以外的獨立的體細(xì)胞直接培養(yǎng)成完整的個體）．
（3）上述資料中neo^R基因的作用最可能是作為標(biāo)記基因，便于篩選．為了鑒定目的基因是否成功表達(dá)，有時進(jìn)行抗原-抗體雜交，目的蛋白相當(dāng)于抗原．
（4）該項技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，請試舉一例：基因治療、動植物改良、利用動植物生產(chǎn)藥物等．

Answer 1

分析 基因工程技術(shù)的基本步驟：
（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成．
（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等．
（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)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(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)．個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：（1）基因工程的操作步驟：①目的基因的獲取；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞；④目的基因的檢測與表達(dá)．因此，將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞前應(yīng)先完成基因表達(dá)載體的構(gòu)建．基因表達(dá)載體中的啟動子是位于基因首端的有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點，能啟動轉(zhuǎn)錄過程；在構(gòu)建基因表達(dá)載體時，首先要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和運載體，其次需要用DNA連接酶將目的基因和運載體連接形成重組DNA分子．
（2）受精卵的全能性最高，因此要獲得一只含目的基因的小鼠，常選擇受精卵作為受體細(xì)胞；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞常用感受態(tài)細(xì)胞法，即用氯化鈣處理微生物細(xì)胞，使其成為易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)．
（3）上述資料中，neoR基因（新霉素抵抗基因）可作為標(biāo)志基因，便于篩選．為了鑒定目的基因是否成功表達(dá)，有時進(jìn)行抗原-抗體雜交，目的蛋白相當(dāng)于抗原．
（4）該項技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，可用于基因治療、動植物改良、利用動植物生產(chǎn)藥物等．
故答案為：
（1）構(gòu)建基因表達(dá)載體    啟動子 　限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶
（2）受精卵　動物受精卵具有全能性（動物不能像植物那樣，利用一個除受精卵以外的獨立的體細(xì)胞直接培養(yǎng)成完整的個體）
（3）作為標(biāo)記基因，便于篩選    　　　　抗原
（4）基因治療、動植物改良、利用動植物生產(chǎn)藥物等

點評 本題考查基因工程的相關(guān)知識，要求考生識記基因工程的原理、操作工具及操作步驟，掌握各步驟中的相關(guān)細(xì)節(jié)，同時了解基因工程技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，能結(jié)合所學(xué)的知識準(zhǔn)確答題．