Question

【題目】2018年11月26日，基因編輯嬰兒在中國出生。隨著這一消息發(fā)布，基因編輯技術(shù)在爭議中走進(jìn)了人們視線。向?qū)?/span>RNA和Cas9蛋白是基因編輯的主要工具。編輯基因時，在基因的上下游各設(shè)計一條向?qū)?/span>RNA，將其與含有Cas9蛋白編碼基因的質(zhì)粒一同轉(zhuǎn)入細(xì)胞中，向?qū)?/span>RNA通過堿基互補(bǔ)配對與靶向目標(biāo)序列結(jié)合，Cas9蛋白使該基因上下游的DNA雙鏈斷裂，對基因進(jìn)行定點切割。生物體自身會將斷裂上下游兩端的序列連接起來，從而實現(xiàn)了細(xì)胞中目標(biāo)基因的敲除。如果在此基礎(chǔ)上引入一個供體DNA分子，這樣細(xì)胞就會在斷裂部位連入供體DNA片段，從而實現(xiàn)基因的替換或者突變。請回答下列問題：

（1）向?qū)?/span>RNA和Cas9蛋白相當(dāng)于基因工程的工具中的___________。如果將向?qū)?/span>RNA與含有Cas9蛋白編碼基因的質(zhì)粒一同導(dǎo)入豬的受精卵，可采用___________方法。從上述材料可以看出生物細(xì)胞中還存在___________酶。

（2）如果培養(yǎng)用于器官移植的豬，可用基因編輯技術(shù)除去豬受精卵的___________基因，或?qū)�入抑制該基因表達(dá)的___________，培育出沒有免疫排斥的移植器官。

（3）將基因編輯的受精卵培育成用于器官移植的豬，首先要將受精卵培養(yǎng)在含有無機(jī)鹽和有機(jī)鹽類，而且還要有維生素、___________、氨基酸、___________等營養(yǎng)成分及動物血清等物質(zhì)的培養(yǎng)液中。當(dāng)胚胎發(fā)育到___________期或之前，將其移植到受體內(nèi)完成胚胎發(fā)育。

Answer 1

【答案】限制酶 顯微注射 DNA連接 抗原決定 某種調(diào)節(jié)因子 激素 核苷酸 囊胚（桑椹胚）

【解析】

基因工程技術(shù)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(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。

分析題干可知：通過向?qū)?/span>RNA中20個堿基的識別序列與剪切點附近序列互補(bǔ)配對，引導(dǎo)核酸內(nèi)切酶Cas9到一個特定的基因位點進(jìn)行切割。

（1）根據(jù)題干分析可知：向?qū)?/span>RNA和Cas9蛋白是基因編輯的主要工具，Cas9蛋白使該基因上下游的DNA雙鏈斷裂，對基因進(jìn)行定點切割，故向?qū)?/span>RNA和Cas9蛋白相當(dāng)于基因工程的工具中的限制酶；將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞常用的方法是顯微注射法，故如果將向?qū)?/span>RNA與含有Cas9蛋白編碼基因的質(zhì)粒一同導(dǎo)入豬的受精卵，可采用顯微注射方法；從上述材料可以看出，生物體自身會將斷裂上下游兩端的序列連接起來，從而實現(xiàn)了細(xì)胞中目標(biāo)基因的敲除，故生物細(xì)胞中還存在DNA連接酶。

（2）不同生物進(jìn)行器官移植時存在免疫排斥反應(yīng)，如果培養(yǎng)用于器官移植的豬，可用基因編輯技術(shù)除去豬受精卵的抗原決定基因；或?qū)�入抑制該基因表達(dá)的某種調(diào)節(jié)因子，抑制抗原基因的表達(dá)，培育出沒有免疫排斥的移植器官。

（3）將基因編輯的受精卵培育成用于器官移植的豬，首先要將受精卵培養(yǎng)在含有無機(jī)鹽和有機(jī)鹽類，受精卵將來發(fā)育成早期胚胎，早期胚胎培養(yǎng)的培養(yǎng)基中還要有維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分及動物血清等物質(zhì)的培養(yǎng)液中。囊胚（桑椹胚）的胚胎還沒有與母體建立聯(lián)系，故當(dāng)胚胎發(fā)育到囊胚（桑椹胚）期或之前，將其移植到受體內(nèi)完成胚胎發(fā)育。