Question

【題目】【生物——選修3：現代生物科技專題】科研人員利用“基因敲除技術”敲除了新生小鼠心肌細胞中的GATA4基因，結果發現一個分泌型因子FGF16的表達水平降低，小鼠心臟喪失了再生能力，并出現了嚴重的心肌肥大現象。緊接著科研人員利用腺相關病毒載體AAV9，實現了在心肌細胞中“過表達”Fgfl6基因，發現心肌細胞恢復增殖能力，心肌肥大也受到一定的抑制。這項工作為心肌損傷修復和病理性心肌肥大的臨床治療提供了理論基礎。請回答：

（1）“基因敲除”和“基因工程”技術所依賴的生物學原理是________________。

（2）腺相關病毒載體AAV9作為基因工程的工具，除具備普通“質粒載體”的條件外，還應具有_____________、______________（答出兩點即可）的條件。

（3）目的基因與載體結合過程中需要限制性核酸內切酶和DNA連接酶。已知限制性內切酶I的識別序列和切點是—G↓GATCC—。請畫出目的基因被限制性內切酶I切割后所形成的黏性末端________________。DNA連接酶對所連接的兩端堿基序列是否有專一性要求？________________。

（4）定性的檢測目的基因的“過表達”產物可采用_____________的方法。

（5）資料說明：_____________、基因與基因產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控的生物體的性狀。

Answer 1

【答案】基因重組必需是安全的（不會對受體細胞有害，或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去）分子大小應適合（以便提取和在體外進行操作）;宿主范圍廣;對靶細胞具有較高的轉化效率;在宿主細胞中不會引起免疫排斥（或免疫排斥較低）（或 ）否抗原-抗體雜交基因與基因

【解析】本題考查基因工程及其應用的相關知識，意在考查考生理解相關知識的要點，把握知識間的聯系，形成知識網絡結構的能力。

（1）根據題意可知，“基因敲除”和“基因工程”技術所依賴的生物學原理是基因重組，定向改變了受體的基因組成。

（2）根據題意，科研人員利用腺相關病毒載體AAV9，實現了在心肌細胞中“過表達”Fgfl6基因，發現心肌細胞恢復增殖能力，心肌肥大也受到一定的抑制，說明腺相關病毒載體AAV9作為基因工程的工具，除具備普通“質粒載體”的條件外，還必需是安全的（不會對受體細胞有害，或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去）、其分子大小應適合（以便提取和在體外進行操作）、其宿主范圍廣、對靶細胞具有較高的轉化效率、在宿主細胞中不會引起免疫排斥（或免疫排斥較低）等條件。

（3）限制性內切酶具有特異性，即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在該核苷酸序列內部特定部位切割形成黏性末端或平末端；已知限制性內切酶I的識別序列和切點是—G↓GATCC—，則目的基因被限制性內切酶I切割后所形成的黏性末端為（或 ） ；DNA連接酶對所連接的兩端堿基序列沒有有專一性要求，只在互補的末端間催化形成磷酸二酯鍵。

（4）基因的“表達”產物是蛋白質，定性的檢測目的基因的“表達”產物可采用抗原-抗體雜交的方法，即用特定抗體檢測受體細胞內有無目的基因的“表達”產物（抗原），若形成雜交帶（即抗原-抗體結合物）則說明有目的基因的“表達”產物，反之沒有目的基因的“表達”產物。

（5）綜合上述分析可知，基因與基因、基因與基因產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控的生物體的性狀。

名稱	作用部位	作用底物	作用結果
限制酶	磷酸二酯鍵	DNA	將DNA切成兩個片段
DNA連接酶	磷酸二酯鍵	DNA片段	將兩個DNA片段連接為一個DNA分子
DNA聚合酶或熱穩定DNA聚合酶	磷酸二酯鍵	脫氧核苷酸	將單個脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端
DNA (水解)酶	磷酸二酯鍵	DNA	將DNA片段水解為單個脫氧核苷酸
解旋酶	堿基對之間的氫鍵	DNA	將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈，形成兩條長鏈
RNA聚合酶	磷酸二酯鍵	核糖核苷酸	將單個核糖核苷酸依次連接到單鏈末端