题目内容

【题目】请根据资料回答问题:

资料1:人体器官移植最大的难题是免疫排斥。猪细胞表面有一些人体没有的抗原,如α-l,3半乳糖苷转移酶就是其中的一种,因此人体会对移植的猪器官产生免疫排斥反应。

资料2:可利用基因打靶技术对猪细胞α-l,3半乳糖苷转移酶基因进行改造,去除α-l,3半乳糖苷转移酶引起的免疫排斥,主要过程如下:

第一步:从猪囊胚中分离出胚胎干细胞(野生ES)。需要改造的基因称为“靶基因”。

第二步:在含有一段与靶基因同源的序列上,插入新霉素抗性基因(neo)完成打靶载体的构建。

第三步:打靶载体导入胚胎干细胞,与含有同源序列的DNA分子重新组合,发生置换,形成突变ES细胞基因。

第四步:突变ES细胞筛选、增殖。

(1)除了经济易获取因素外,请写出科学家选择猪器官作为人体器官移植供体的生物学依据(写出其中一条即可)_______________

(2)资料2基因改造过程中,“靶基因”是______________,打靶载体的构建过程相当于基因工程基本操作步骤中的_____________。插入新霉素抗性基因后,“靶基因”不能表达的原因是___________,插入的新霉素抗性基因作为标记基因起到_______作用。

(3)利用克隆技术,使突变ES细胞增殖、分化,培育出不合成α—1,3半乳糖苷转移酶的猪器官,该过程体现了胚胎干细胞在功能上具有_____________。但得到的器官还不能直接移植入人体,原因是______________________________

(4)基因打靶技术给人体移植器官短缺难题的解决带来了可能。据图可知,该项技木能精准定位进行基因改造是由于_____________________________

【答案】 结构、大小与人体相似 (或“猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物) (猪细胞的)α-1,3半乳糖苷转移酶基因 目的基因的获取 基因结构被破坏 筛选 发育的全能性 人体对猪细胞还存在其他抗原引起的排斥反应 同源重组

【解析】【试题分析

本题以“利用基因打靶技术对猪细胞α-l,3半乳糖苷转移酶基因进行改造为载体,设置了新的情境,对基因工程技术和胚胎干细胞的应用的相关知识进行考查。考生首先要认真审题,从中获取有效信息,然后根据题意梳理所学基础知识,对各小题进行分析作答。

(1)猪的生长周期短,易于饲养繁殖,降低了研究成本。此外猪的器官在大小、结构等解剖学指标和生理学指标上,也与人体的器官大体接近猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物。因此,选择猪器官作为人体器官移植供体,已成为国际上的共识。

(2)资料2中的图解表示利用基因打靶技术对猪细胞α-l,3半乳糖苷转移酶基因进行改造的过程,已知需要改造的基因称为“靶基因”,所以资料2基因改造过程中,“靶基因”是(猪细胞的)α-1,3半乳糖苷转移酶基因;据图可知,在含有一段与靶基因同源的序列上,插入新霉素抗性基因(neo)完成打靶载体的构建,该过程相当于基因工程基本操作步骤中的目的基因的获取;新霉素抗性基因正好插在靶基因(α-l,3半乳糖苷转移酶基因)内部,所以插入新霉素抗性基因后,基因结构被破坏,会导致“靶基因”不能表达;插入的新霉素抗性基因作为标记基因起到筛选作用。

(3)胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性,所以可利用克隆技术,使突变ES细胞增殖、分化,培育出不合成α—1,3半乳糖苷转移酶的猪器官;由于人体对猪细胞还存在其他抗原引起的排斥反应,所以得到的器官不能直接移植入人体。

(4)据图可知,打靶载体导入胚胎干细胞后,可与含有同源序列的DNA分子重新组合,发生置换,形成突变ES细胞基因。即生物界的同源重组现象,为基因打靶技术奠定了坚实的理论基础,该项技木能精准定位进行基因改造。

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