Question

【题目】乳糖是奶粉中特有的糖，但有些宝宝由于体内缺乏足够的乳糖酶，无法消化乳糖，导致喝奶后会产生一些不良反应，如腹泻等。我国利用体细胞克隆动物技术和转基因技术成功研制含有乳糖分解酶基因的奶牛——拉克斯，其培育过程如图所示。请据图回答下列问题：

（1）图中涉及三次细胞培养，在进行细胞原代培养时，细胞增殖表现出_________和________等特点；第三次培养液成分不同于前两次的主要是____________。

（2）要获得乳糖分解酶基因，必须要用限制酶切割。在图中的①、②两个酶切位点，常常选用不同的限制酶进行酶切，这样做的优点是__________；在用PCR技术对该基因扩增前，要设计两种引物，设计引物序列的主要依据是________；图中“转染”成功的关键是______________。

（3）重组胚胎移入受体母牛体内会生出与图中的黑白花奶牛性状并不相同的犊牛，原因可能有_____(至少答出两点）。能证明动物细胞核具有全能性的过程是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。

Answer 1

【答案】 细胞贴壁生长 细胞接触抑制 要加入诱导细胞分化的物质 防止目的基因和质粒在酶切后产生的黏性末端发生任意连接，保证目的基因定向连接到载体上 乳糖分解酶基因两端的部分核苷酸序列 构建重组载体 生物的性状受细胞核和细胞质共同控制，还受环境因素的影响（或胚胎成纤维细胞的遗传物质有近一半来自配种的公牛或转基因的影响等） Ⅲ

【解析】动物细胞培养的过程：取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中（原代培养）→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞，制成细胞悬液→转入培养液（传代培养）→放入二氧化碳培养箱培养；在进行细胞原代培养时会出现细胞贴壁生长和细胞接触抑制现象。胚胎成纤维细胞培养过程中需要在饲养层细胞上维持不分化状态，根据图所示，第Ⅲ次培养目的诱导重组细胞分化形成重组胚胎，故第Ⅲ次培养液成分与前面不同。基因工程操作中对目的基因和载体进行切割时，可用一种或者多种限制酶进行切割。如果只使用一种限制酶，质粒和目的基因两端的粘性末端相同，用连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物；选用两种限制酶分别对目的基因、运载体进行切割，质粒和目的基因两端的粘性末端不同，用DNA连接酶连接时，不会产生自身连接产物。引物设计的目的是要能有效地扩增目的基因的DNA序列，因此引物要能与乳糖分解酶基因两条链上的碱基互补配对，并能完整的扩增出目的基因的序列。转染是指将外源DNA导入细胞，关键是构建重组载体。由于生物的性状受细胞核和细胞质中遗传物质共同控制、环境因素等多种因素影响，因此重组细胞2在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内会生出与图中的黑白花奶牛性状并不完全相同的犊牛。细胞全能性指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。

（1）悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁；当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。第Ⅲ次培养需要诱导重组细胞形成重组胚胎并进一步分化，故第Ⅲ次培养液成分中需要加入某些诱导分化的物质促进分化过程。

（2）选用不同的限制酶对图中的①、②两个酶切位点进行酶切，目的基因两端的粘性末端不同，用DNA连接酶连接时，不会产生自身连接产物，这样做就避免了目的基因和载体酶切后产生的末端发生任意连接。引物要能与乳糖分解酶基因两条链上的碱基互补配对，并能有效地扩增目的基因的DNA序列，因此引物的设计要考虑乳糖分解酶基因两端的部分核苷酸序列。构建重组载体是实现转染的关键。

（3）由于生物的性状受细胞核和细胞质中遗传物质共同控制、生物的性状还受环境因素的影响、胚胎成纤维细胞的遗传物质有近一半来自配种的公牛等，因此重组胚胎移入受体母牛体内会生出与图中的黑白花奶牛性状并不完全相同的犊牛。细胞全能性指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，能体现该过程的是Ⅲ。