Question

【題目】中科院動物研究所利用CRISPR/Cas9技術(shù)，向豬的基因組內(nèi)插入一個(gè)解耦聯(lián)蛋白基因（UCP1)，經(jīng)過基因改造的豬瘦肉率高、脂肪少、抗寒能力強(qiáng)。下圖是基因改造過程中涉及的相關(guān)限制酶及酶切位點(diǎn)。請回答下列問題：

（1）圖中的抗生素抗性基因的作用是作為___________基因，以便于篩選。為了獲取重組質(zhì)粒，除了使用限制酶外，還需使用____酶。

（2）重組質(zhì)粒上應(yīng)有_____識別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動解耦聯(lián)蛋白基因（UCP1)轉(zhuǎn)錄，該部位稱為_____。

（3）在構(gòu)建基因表達(dá)載體過程中，為避免出現(xiàn)質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化，常用_________兩種限制酶同時(shí)切割質(zhì)粒和UCP1基因。

（4）獲得目的基因后，常采用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，在此過程中，由于DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA單鏈，只能從_____________端延伸DNA單鏈，因此需要加入引物。

（5）科研人員通過____法，將基因表達(dá)載體導(dǎo)入豬的受精卵中�？赏ㄟ^____技術(shù)，來檢測UCP1基因是否己導(dǎo)入到豬受精卵細(xì)胞。

Answer 1

【答案】標(biāo)記 DNA連接 RNA聚合酶 啟動子 BamHI 和 HindIII 3′ 顯微注射 DNA分子雜交

【解析】

①分析題圖：質(zhì)粒上和含解耦聯(lián)蛋白基因（UCP1)的外源DNA中含有的酶切位點(diǎn)相同，其中SmaⅠ的識別位點(diǎn)位于UCP1基因和抗生素抗性基因內(nèi)部，UCP1基因的兩端均有EcoRⅠ的識別位點(diǎn)，而且BamHI、 HindIII的識別位點(diǎn)分別位于UCP1基因的兩端。②質(zhì)粒含有的抗生素抗性基因?qū)儆跇?biāo)記基因，標(biāo)記基因的作用是：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。③基因表達(dá)載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等，其中的啟動子位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。④PCR技術(shù)的原理的DNA雙鏈復(fù)制的原理，在DNA復(fù)制時(shí)，DNA聚合酶只能從3′端延伸DNA單鏈。⑤將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞常采用顯微注射法，受體細(xì)胞是受精卵；檢測目的基因是否插入到受體細(xì)胞的基因組中用DNA分子雜交技術(shù)。

(1)圖中的抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，以便篩選含有目的基因的受體細(xì)胞。為了獲取重組質(zhì)粒，除了使用限制酶外，還需使用DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接。

(2) 重組質(zhì)粒的組成包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等，其中的啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動解耦聯(lián)蛋白基因（UCP1)轉(zhuǎn)錄出mRNA。

(3) 圖中質(zhì)粒上和含UCP1基因的外源DNA中含有的酶切位點(diǎn)相同，而且在UCP1基因的兩端分別存在BamHI和 HindIII的識別位點(diǎn)，因此在構(gòu)建基因表達(dá)載體過程中，使用BamHI 和 HindIII這兩種限制酶同時(shí)切割質(zhì)粒和含UCP1基因的外源DNA，可以避免出現(xiàn)質(zhì)粒和目的基因（UCP1基因）自身環(huán)化。

(4)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的過程中，由于DNA聚合酶只能從3′端延伸DNA單鏈，因此需要加入引物。

(5) 將基因表達(dá)載體導(dǎo)入豬的受精卵中，應(yīng)采用顯微注射法。UCP1基因屬于目的基因，檢測目的基因是否己導(dǎo)入到豬受精卵細(xì)胞中，應(yīng)采用DNA分子雜交技術(shù)。