Question

【題目】科研人員利用胚胎干細胞（ES 細胞）對干擾素基因缺失小鼠進行基因治療，其技術流程如下圖。請回答相關問題:

（1）圖1中用到了_________________________等現代生物技術（寫三項即可）。

（2）由圖1可知，步驟②中要分離出ES細胞，需將重組胚胎培養到______期。將目的基因導入ES細胞而不是上皮細胞，是因為ES細胞在功能上具有__________。

（3）步驟③中，先需要利用 PCR 技術擴增干擾素基因�？梢愿鶕�________合成引物，圖2 A、B、C、D 四種單鏈 DNA 片段中應選取_______作為引物（DNA 復制方向總是從5′向 3′延伸）。對干擾素基因片段和質粒進行酶切時，可選用限制酶的組合為_______________。

（4）將步驟③獲得的ES細胞在熒光顯微鏡下觀察，選擇發________色熒光的細胞進行體外誘導。為檢測干擾素基因是否表達，可用的檢測物質是____________（填“標記的干擾素基因”或“干擾素的抗體”）。

Answer 1

【答案】 動物細胞培養、動物細胞核移植、早期胚胎培養、基因工程、胚胎干細胞 囊胚期 發育的全能性 一段已知的干擾素基因的核苷酸序列 B 和 C HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ 綠 干擾素的抗體

【解析】本題以圖文結合為情境綜合考查學生對基因工程的基本操作程序、胚胎干細胞的研究與應用等相關知識的識記和理解能力。

(1)圖1是利用胚胎干細胞（ES 細胞）對干擾素基因缺失小鼠進行基因治療的流程，其中過程①采用了動物細胞核移植技術，此前需借助動物細胞培養技術來培養上皮細胞和卵母細胞；過程②運用了早期胚胎培養技術；過程③需借助基因工程技術將目的基因導入ES細胞，在此過程中離不開胚胎干細胞技術。

(2) 圖1中的ES細胞是取自于囊胚期的內細胞團。ES細胞在功能上具有發育的全能性，體外誘導ES細胞可以使其向不同方向分化，所以將目的基因導入ES細胞而不是上皮細胞。

(3) 干擾素基因屬于目的基因，利用 PCR 技術擴增目的基因時，要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成引物。因DNA復制時，子鏈總是從5′向 3′方向延伸，子鏈與模板鏈反向平行，所以利用PCR技術擴增干擾素基因時，可以從圖2的A、B、C、D四種單鏈DNA片段中選取B和C片段作為引物。由圖2可以看出，用限制酶SmaⅠ切割會破壞干擾素基因，為將完整的干擾素基因切割下來，需要利用限制酶組合HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ切割干擾素基因的兩端，這樣也可以使如圖3所示質粒上保留一個完整的標記基因，即綠色熒光蛋白基因。

(4)綜上分析，在構建的重組質粒上，紅色熒光蛋白基因的結構已經被破壞，但綠色熒光蛋白基因的結構完整，因此將步驟③獲得的 ES 細胞在熒光顯微鏡下觀察，應選擇只發綠色熒光的細胞進行體外誘導。為檢測干擾素基因是否表達，需采用抗原-抗體雜交技術，若有雜交帶出現，表明干擾素基因已經成功表達，因此可用的檢測物質是干擾素的抗體。