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【题目】科研人员利用胚胎干细胞(ES 细胞)对干扰素基因缺失小鼠进行基因治疗,其技术流程如下图。请回答相关问题:

(1)图1中用到了_________________________等现代生物技术(写三项即可)。

(2)由图1可知,步骤②中要分离出ES细胞,需将重组胚胎培养到______期。将目的基因导入ES细胞而不是上皮细胞,是因为ES细胞在功能上具有__________。

(3)步骤③中,先需要利用 PCR 技术扩增干扰素基因。可以根据________合成引物,图2 A、B、C、D 四种单链 DNA 片段中应选取_______作为引物(DNA 复制方向总是从5′向 3′延伸)。对干扰素基因片段和质粒进行酶切时,可选用限制酶的组合为_______________。

(4)将步骤③获得的ES细胞在荧光显微镜下观察,选择发________色荧光的细胞进行体外诱导。为检测干扰素基因是否表达,可用的检测物质是____________(填“标记的干扰素基因”或“干扰素的抗体”)。

【答案】 动物细胞培养、动物细胞核移植、早期胚胎培养、基因工程、胚胎干细胞 囊胚期 发育的全能性 一段已知的干扰素基因的核苷酸序列 B 和 C HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ 绿 干扰素的抗体

【解析】本题以图文结合为情境综合考查学生对基因工程的基本操作程序、胚胎干细胞的研究与应用等相关知识的识记和理解能力。

(1)图1是利用胚胎干细胞(ES 细胞)对干扰素基因缺失小鼠进行基因治疗的流程,其中过程①采用了动物细胞核移植技术,此前需借助动物细胞培养技术来培养上皮细胞和卵母细胞;过程②运用了早期胚胎培养技术;过程③需借助基因工程技术将目的基因导入ES细胞,在此过程中离不开胚胎干细胞技术。

(2) 图1中的ES细胞是取自于囊胚期的内细胞团。ES细胞在功能上具有发育的全能性,体外诱导ES细胞可以使其向不同方向分化,所以将目的基因导入ES细胞而不是上皮细胞。

(3) 干扰素基因属于目的基因,利用 PCR 技术扩增目的基因时,要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。因DNA复制时,子链总是从5′向 3′方向延伸,子链与模板链反向平行,所以利用PCR技术扩增干扰素基因时,可以从图2的A、B、C、D四种单链DNA片段中选取B和C片段作为引物。由图2可以看出,用限制酶SmaⅠ切割会破坏干扰素基因,为将完整的干扰素基因切割下来,需要利用限制酶组合HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ切割干扰素基因的两端,这样也可以使如图3所示质粒上保留一个完整的标记基因,即绿色荧光蛋白基因。

(4)综上分析,在构建的重组质粒上,红色荧光蛋白基因的结构已经被破坏,但绿色荧光蛋白基因的结构完整,因此将步骤③获得的 ES 细胞在荧光显微镜下观察,应选择只发绿色荧光的细胞进行体外诱导。为检测干扰素基因是否表达,需采用抗原-抗体杂交技术,若有杂交带出现,表明干扰素基因已经成功表达,因此可用的检测物质是干扰素的抗体。

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【题目】回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题:

(1)1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记完成了著名的噬菌体侵染细菌实验,下图是实验的部分步骤:

写出上述实验的部分操作过程:

第一步:用35S标记噬菌体的蛋白质外壳,如何实现对噬菌体的蛋白质外壳的标记?请简要说明步骤:____________________。

第二步:用35S标记噬菌体与没有标记过的大肠杆菌混合。

第三步:一定时间后,搅拌,离心。

(2)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,在理论上上清液不含有放射性,而实验最终结果显示,在离心液的上层,也有一定的放射性,而下层的放射性比理论值低。

①.在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中,采用的方法是__________。

②.从理论上讲,上清液的放射性应该为0,由于实验数据和理论数据之间有较大的误差,由此对实验过程进行误差

a.在实验过程中,噬菌体与大肠杆菌混合培养,到用离心机分离,这一段时间如果过长,会使上清液的放射性增高,其原因是_______________。

b.在实验中,如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌中去,将会产生误差,理由是___________________。

(3)噬菌体侵染细菌之后,合成新的噬菌体蛋白质外壳需要_________。

A.细菌的DNA及其氨基酸

B.噬菌体的DNA及其氨基酸

C.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸

D.细菌的DNA及其噬菌体的氨基酸

(4)上述实验中,不能用15N来标记噬菌体DNA,理由是__________。

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