Question

【題目】人體移植器官短缺是一個世界性難題。但隨著生物技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸有了新的解決思路：

I.尋求可替代器官

剔除豬的某些基因，用豬的器官作為供體。目前科學(xué)家借助CPISPR—Cas9基因編輯技術(shù)能夠剔除豬的某些相關(guān)基因，如圖為Cas9蛋白依據(jù)sgRNA片段切割DNA示意圖（不同的sgRNA可以識別不同的DNA序列），請回答下列問題：

（1）DNA重組技術(shù)主要用到的工具酶包括DNA連接酶和_____________，圖中充當(dāng)該酶的物質(zhì)是_________________。

（2）Cas9—sgRNA復(fù)合體能夠精準(zhǔn)識別某核苷酸序列的原因可能是_____________。

II.自體器官培養(yǎng)

大體思路是：將病人的體細(xì)胞核放入去核的卵母細(xì)胞中，讓重組細(xì)胞發(fā)育為早期胚胎，利用胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為特定的器官。

（3）重組細(xì)胞體外培養(yǎng)需要一定的O2和CO2，CO2的主要作用是__________；胚胎干細(xì)胞的功能特點為：______________。

（4）該過程的核心技術(shù)是：_________，該過程依據(jù)的原理是_________。這種方法獲得的器官移植時不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這是因為：_____________。

Answer 1

【答案】限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶） Cas9—sgRNA復(fù)合體 sgRNA（是單鏈）可與特定（靶）核苷酸序列堿基互補配對 維持培養(yǎng)液的pH值 具有（發(fā)育的）全能性 （動物體細(xì)胞）核移植技術(shù) 動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性 該器官的遺傳物質(zhì)與原機體基本相同，進入機體后，不會成為抗原，不會發(fā)生免疫排

【解析】

1、根據(jù)題意分析可知，CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因編輯技術(shù)是利用該基因表達系統(tǒng)中的引導(dǎo)RNA能識別并結(jié)合特定的DNA序列，從而引導(dǎo)Cas9蛋白結(jié)合到相應(yīng)位置并剪切DNA，最終實現(xiàn)對靶基因序列的編輯。由于其他DNA序列也含有與引導(dǎo)RNA互補配對的序列，造成引導(dǎo)RNA錯誤結(jié)合而出現(xiàn)脫靶現(xiàn)象。

2、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)擴增和人工合成。

（2）基因表達載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、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。

3、DNA重組技術(shù)至少需要三種工具：限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）、DNA連接酶、運載體。構(gòu)建重組載體時，首先需用限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和運載體，再用DNA連接酶連接目的基因和運載體形成重組載體。胚胎干細(xì)胞簡稱ES或EK細(xì)胞，來源于早期胚胎或原始性腺（即囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團），因此獲取的胚胎干細(xì)胞應(yīng)取自囊胚的內(nèi)細(xì)胞團。

（1）DNA重組技術(shù)主要用到的工具酶包括DNA連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶，圖中充當(dāng)該酶的物質(zhì)是Cas9—sgRNA復(fù)合體。

（2）Cas9—sgRNA復(fù)合體能夠精準(zhǔn)識別某核苷酸序列的原因可能是單鏈sgRNA可與特定核苷酸序列堿基互補配對。

（3）重組細(xì)胞體外培養(yǎng)需要一定的O2和CO2，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH值；胚胎干細(xì)胞的功能特點為：具有發(fā)育的全能性。

（4）該過程的核心技術(shù)是：核移植技術(shù)，該過程依據(jù)的原理是動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。這種方法獲得的器官移植時不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這是因為：該器官的遺傳物質(zhì)與原機體基本相同，進入機體后，不會成為抗原，不會發(fā)生免疫排。