Question

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

第一步：從豬囊胚中分離出胚胎干細胞。

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，構建打靶載體。

第三步：打靶載體導入胚胎干細胞，與細胞DNA中的靶基因進行替換。

第四步：改造后的胚胎干細胞篩選、增殖等。

回答下列問題：

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

（2）該改造過程中，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）。

（3）改造后的胚胎干細胞經(jīng)過誘導發(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)過一系列改造后為器官移植做準備。

（4）運用基因打靶技術進行基因改造的原理是______，該技術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；起篩選作用 定向 基因重組

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

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

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

（3）胚胎干細胞具有全能性，根據(jù)題意可知，改造后的胚胎干細胞經(jīng)過誘導發(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)過一系列改造后為器官移植做準備。

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

[點睛]：本題考查的知識點有免疫、干細胞的特性、基因工程等，意在考查學生能從題圖中提取有效信息并結合這些信息，運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確結論的能力。