Question

【題目】2017年，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張永清實驗室與暨南大學(xué)李曉江教授和美國杜克大學(xué)姜永輝教授合作，利用CRISPR/Cas9基因系統(tǒng)（具有基因編輯功能），成功改造了正常食蟹猴基因組中的SHANK3基因（與自閉癥有關(guān)），人工培育出自閉癥食蟹猴，從而為人類自閉癥的研究和治療奠定了重要基礎(chǔ)。其操作過程如圖：

回答下列問題。

（1）進行甲過程前，采集的卵母細胞需在體外培養(yǎng)到__________期才能與__________的精子受精。

（2）將CRISPR/Cas9基因系統(tǒng)注入受精卵后，所產(chǎn)生的Cas9蛋白能在特定部位切割SHANK3基因（下圖虛線所示），使該基因特定部位的兩個核苷酸之間的______（填化學(xué)鍵）斷開，產(chǎn)生具有______末端的DNA片段。

（3）乙過程應(yīng)將受精卵移入__________中繼續(xù)培養(yǎng)，當胚胎發(fā)育到適宜的階段既可將其取出進行丙過程的操作，也可將其放入__________中冷凍保存。

（4）為滿足科學(xué)研究的需要，可利用這只猴子通過克隆技術(shù)來培育多只自閉癥食蟹猴。請寫出培育過程中所用到的生物技術(shù)名稱____________________（至少答出兩種）。

Answer 1

【答案】減數(shù)第二次分裂中期（MII中期） 獲能 磷酸二酯鍵 平 發(fā)育培養(yǎng)液 液態(tài)氮 （體）細胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎分割、胚胎移植等

【解析】

1、胚胎的早期培養(yǎng)

精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分一般都比較復(fù)雜，除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。當胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植，或冷凍保存。

2、胚胎移植

胚胎移植是指將雌性動物體內(nèi)的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。 其中提供胚胎的個體稱為“供體”，接受胚胎的個體叫“受體”。胚胎移植實際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。供體胚胎獲得的途徑可以是轉(zhuǎn)基因，核移植或體外受精方式得到的。

3、限制酶能夠識別DNA中特定的核苷酸序列，切割的部位是核苷酸之間的磷酸二酯鍵，從而將DNA分子切成兩段，出現(xiàn)黏性末端或平末端。

（1）體外受精所用的卵母細胞需在體外培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期（MⅡ中期）才能與獲能的精子受精。

（2）題意顯示，Cas9蛋白能在特定部位切割SHANK3基因，推測Cas9蛋白為限制酶，由圖示可知該基因特定部位斷開的是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，經(jīng)其切割后產(chǎn)生的DNA片段具有平末端。

（3）乙過程為早期胚胎培養(yǎng)的過程，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，當胚胎發(fā)育到適宜的階段既可將其取出進行丙過程的操作，也可將其放入液態(tài)氮中冷凍保存。

（4）利用克隆技術(shù)來培育多只自閉癥食蟹猴，通過核移植技術(shù)得到重組細胞，再進行早期胚胎培養(yǎng)，培育到桑椹胚或囊胚期，進行胚胎分割，操作過程需要特別注意將內(nèi)細胞團進行均等分割。故在此過程中用到的生物技術(shù)名稱有：（體）細胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎分割、胚胎移植等。