Question

【題目】【生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題】科研人員利用“基因敲除技術(shù)”敲除了新生小鼠心肌細胞中的GATA4基因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)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(xiàn)了嚴重的心肌肥大現(xiàn)象。緊接著科研人員利用腺相關(guān)病毒載體AAV9，實現(xiàn)了在心肌細胞中“過表達”Fgfl6基因，發(fā)現(xiàn)心肌細胞恢復(fù)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(fù)和病理性心肌肥大的臨床治療提供了理論基礎(chǔ)。請回答：

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

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

（3）目的基因與載體結(jié)合過程中需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。已知限制性內(nèi)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(nèi)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(chǎn)物可采用_____________的方法。

（5）資料說明：_____________、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)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(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)用的相關(guān)知識，意在考查考生理解相關(guān)知識的要點，把握知識間的聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力。

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

（2）根據(jù)題意，科研人員利用腺相關(guān)病毒載體AAV9，實現(xiàn)了在心肌細胞中“過表達”Fgfl6基因，發(fā)現(xiàn)心肌細胞恢復(fù)增殖能力，心肌肥大也受到一定的抑制，說明腺相關(guān)病毒載體AAV9作為基因工程的工具，除具備普通“質(zhì)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(yīng)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(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)部特定部位切割形成黏性末端或平末端；已知限制性內(nèi)切酶I的識別序列和切點是—G↓GATCC—，則目的基因被限制性內(nèi)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(chǎn)物是蛋白質(zhì)，定性的檢測目的基因的“表達”產(chǎn)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(nèi)有無目的基因的“表達”產(chǎn)物（抗原），若形成雜交帶（即抗原-抗體結(jié)合物）則說明有目的基因的“表達”產(chǎn)物，反之沒有目的基因的“表達”產(chǎn)物。

（5）綜合上述分析可知，基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控的生物體的性狀。

名稱	作用部位	作用底物	作用結(jié)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(wěn)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