Question

1．基因敲除是应用DNA重组原理发展起来的一门新兴技术．“基因敲除细胞”的构建过程如下：
第一步：从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞（ES），在培养基中扩增．这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”．
第二步：构建基因表达载体．取与靶基因序列同源的目的基因（同源臂），在同源臂上接入新霉素抵抗基因等．由于同源臂与靶基因的DNA正好配对，所以能像“准星”一样，将表达载体准确地带到靶基因的位置．
第三步：将表达载体导入胚胎干细胞，并与其内靶基因同源重组，完成胚胎干细胞的基因改造．
第四步：基因改造后的胚胎干细胞增殖、筛选．
基本原理如图所示．

请根据上述资料，回答下列问题：
（1）在把与靶基因序列同源的目的基因导入受体细胞前，应首先完成表达载体的构建，在这过程中所需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶．
（2）启动子的化学成分是一段有特殊结构的DNA片段，它位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出 mRNA．
（3）如果要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞通常是受精卵，原因是动物受精卵具有全能性（动物不能象植物那样，利用一个除受精卵以外的独立的体细胞直接培养成完整的个体）．一般可采用显微注射技术将目的基因导入受体细胞．若用大肠杆菌储存目的基因，则需先将其处理为感受态细胞．
（4）上述资料中新霉素抵抗基因的作用最可能是作为标记基因，便于筛选．
（5）（3）中获得的小鼠，通过有性生殖产生的后代是否都含该目的基因？为什么？
（6）该项技术具有广阔的应用前景，请试举一例基因治疗、动植物改良、利用动植物生产药物等．

Answer 1

分析 基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成．
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等．
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法．
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等．

解答 解：（1）基因工程的操作步骤：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达．因此，将目的基因导入受体细胞前应先完成基因表达载体的构建．该过程需要用到限制酶和DNA连接酶．
（2）启动子的化学成分是一段有特殊结构的 DNA 片段，它位于基因的首端，是RNA聚合酶 识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出 mRNA．
（3）受精卵的全能性最高，因此要获得一只含目的基因的小鼠，常选择受精卵作为受体细胞；将目的基因导入动物受体细胞中一般采用显微注射法．将目的基因导入微生物细胞常用感受态细胞法，即用氯化钙处理微生物细胞，使其成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态．
（4）上述资料中，neoR基因（新霉素抵抗基因）可作为标志基因，便于筛选．
（5）在形成生殖细胞时等位基因（目的基因和靶基因）会发生分离，因此（2）中获得的小鼠，通过有性生殖产生的后代不都含该目的基因．
（6）该项技术具有广阔的应用前景，可用于基因治疗、动植物改良、利用动植物生产药物等．
故答案为：
（1）表达载体的构建      限制酶和DNA连接酶   
（2）一段有特殊结构的 DNA 片段　　RNA 聚合酶 
（3）受精卵   动物受精卵具有全能性（动物不能象植物那样，利用一个除受精卵以外的独立的体细胞直接培养成完整的个体）   显微注射技术    感受态
（4）作为标记基因，便于筛选  
（5）否   在形成生殖细胞时等位基因（目的基因和靶基因）会发生分离
（6）基因治疗、动植物改良、利用动植物生产药物等

点评 本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理、操作工具及操作步骤，掌握各步骤中的相关细节，同时了解基因工程技术的相关应用，能结合所学的知识准确答题．