Question

【題目】人抗凝血酶Ⅲ是人體血液中一種重要的抗凝血因子，具有抑制血液中凝血酶活性的作用，用人工合成的人抗凝血酶Ⅲ對(duì)治療抗凝血酶缺失癥有顯著效果。如圖表示利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人抗凝血酶Ⅲ的過程。回答下列問題：

（1）人們獲得人的抗凝血酶III基因后可以通過PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增時(shí)需要設(shè)計(jì)2種引物。在設(shè)計(jì)引物時(shí)，應(yīng)滿足的要求之一是：引物自身、引物之間不能存在_____以避免引物自身、兩引物之間通過折疊形成雙鏈區(qū)；圖中目的基因的受體細(xì)胞選擇的是受精卵，若將受體細(xì)胞改為大腸桿菌，生產(chǎn)出來的人抗凝血酶Ⅲ往往不具有生物活性，原因是_____。

（2）人抗凝血酶Ⅲ基因?qū)�入受精卵需要“分子運(yùn)輸車”（載體）。“分子運(yùn)輸車”應(yīng)具備的條件是_____（答出兩點(diǎn)即可）。

（3）早期胚胎能夠在代孕羊體內(nèi)存活的原因是_____。為了能從乳汁中分離出人抗凝血酶III，需要對(duì)轉(zhuǎn)基因羊進(jìn)行性別鑒定。在胚胎移植前，最好取囊胚中_____ 的細(xì)胞進(jìn)行性別鑒定。轉(zhuǎn)基因羊只有乳腺細(xì)胞分泌的乳汁中含有人抗凝血酶Ⅲ，其原因是_____。

（4）將人抗凝血酶Ⅲ基因?qū)�入供體羊的受精卵后，目的基因會(huì)隨機(jī)插入到受精卵DNA中。這種受精卵有的可發(fā)育成早期胚胎，有的卻死亡。外源基因插入導(dǎo)致受精卵死亡的最可能的原因是_____。人們對(duì)轉(zhuǎn)基因生物的安全性存在爭(zhēng)論，主要表現(xiàn)在生物安全、食物安全、_____安全三個(gè)方面。

Answer 1

【答案】堿基互補(bǔ)配對(duì) 大腸桿菌不含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾 有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)；帶有標(biāo)記基因；分子大小適宜 受體對(duì)外來胚胎一般不發(fā)生免疫排斥 滋養(yǎng)層 人抗凝血酶Ⅲ基因只能在乳腺細(xì)胞中選擇性表達(dá)/基因選擇性表達(dá) 外源基因的插入使受精卵內(nèi)生命活動(dòng)必需的某些基因不能正常表達(dá) 環(huán)境

【解析】

本題是關(guān)于基因工程和胚胎工程的問題，基因工程的基本步驟包括1、提取目的基因2、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3、將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞4、目的基因的檢測(cè)和表達(dá)，而獲取目的基因的方法包括基因文庫(kù)中獲取目的基因，PCR擴(kuò)增目的基因，和人工合成目的基因的方法，構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要啟動(dòng)子，終止子，標(biāo)記基因和目的基因；早期胚胎培養(yǎng)至桑椹胚或者囊胚時(shí)進(jìn)行胚胎移植，受體子宮對(duì)外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。

（1）通過PCR擴(kuò)增目的基因時(shí)，需要設(shè)計(jì)2種引物。在設(shè)計(jì)引物時(shí)，應(yīng)滿足的要求之一是：引物自身、引物之間不能存在堿基互補(bǔ)配對(duì)，以避免引物自身、兩引物之間通過折疊形成雙鏈區(qū)；人的抗凝血酶是分泌蛋白，加工過程中需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的參與，因此圖中目的基因的受體細(xì)胞選擇的是受精卵，若將受體細(xì)胞改為大腸桿菌，細(xì)胞中沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾，因此，生產(chǎn)出來的人抗凝血酶Ⅲ往往不具有生物活性。

（2）人抗凝血酶Ⅲ基因?qū)�入受精卵需要“分子運(yùn)輸車”（載體）。“分子運(yùn)輸車”應(yīng)具備的條件是具有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)；帶有標(biāo)記基因；分子大小適宜，能夠自我復(fù)制，因此，常用質(zhì)粒，動(dòng)植物病毒或者噬菌體作為載體。

（3）早期胚胎能夠在代孕羊體內(nèi)存活的原因是受體子宮對(duì)外來胚胎一般不發(fā)生免疫排斥。為了能從乳汁中分離出人抗凝血酶III，需要對(duì)轉(zhuǎn)基因羊進(jìn)行性別鑒定。在胚胎移植前，最好取囊胚中滋養(yǎng)層的細(xì)胞進(jìn)行性別鑒定。轉(zhuǎn)基因羊只有乳腺細(xì)胞分泌的乳汁中含有人抗凝血酶Ⅲ，其原因是人抗凝血酶Ⅲ基因只能在乳腺細(xì)胞中選擇性表達(dá)基因選擇性表達(dá)（構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)將乳腺蛋白的啟動(dòng)子等調(diào)控原件與目的基因結(jié)合在一起）。

（4）將人抗凝血酶Ⅲ基因?qū)�入供體羊的受精卵后，目的基因會(huì)隨機(jī)插入到受精卵DNA中。這種受精卵有的可發(fā)育成早期胚胎，是相關(guān)基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，但是有的卻死亡，可能是外源基因插入導(dǎo)致受精卵死亡的最可能的原因是外源基因的插入使受精卵內(nèi)生命活動(dòng)必需的某些基因不能正常表達(dá)。人們對(duì)轉(zhuǎn)基因生物的安全性存在爭(zhēng)論，主要表現(xiàn)在生物安全、食物安全、環(huán)境安全三個(gè)方面。