Question

【題目】豬的肌肉生長(zhǎng)抑制素（MSTN）基因可抑制肌細(xì)胞的增殖和分化。 CRISPR/Cas9是一種最新出現(xiàn)的基因編輯技術(shù)，其主要過(guò)程是向?qū)?/span>RNA（gRNA，含與目的基因部分序列配對(duì)的單鏈區(qū)）與Cas9核酸酶結(jié)合，引導(dǎo)Cas9核酸酶對(duì)DNA局部解旋并進(jìn)行定點(diǎn)切割�？蒲腥藛T利用該技術(shù)定向敲除豬胎兒成纖維細(xì)胞中MSN基因，以期獲得生長(zhǎng)速度快、瘦肉率高的新品種。過(guò)程如下圖，其中smbⅠ、kpnⅠ、corⅠ表示相應(yīng)限制酶的識(shí)別位點(diǎn)。分析回答：

（1）圖中①過(guò)程用到的工具酶有__________，圖中gRNA基因序列設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是____________________。

（2）科研人員可利用__________（方法）將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬成纖維細(xì)胞，經(jīng)__________過(guò)程合成Cas9核酸酶。

（3）過(guò)程③與DNA復(fù)制相比，特有的堿基配對(duì)方式有__________。

（4）分析發(fā)現(xiàn)某基因敲除細(xì)胞株中MSTN基因的表達(dá)水平為正常細(xì)胞的50%，說(shuō)明__________。

（5）欲利用MSTN基因缺失成纖維細(xì)胞培育成MSTN基因缺失豬，需先將MSTN基因缺失成纖維細(xì)胞的核移植到__________中，經(jīng)早期胚胎培養(yǎng)獲得胚胎，再經(jīng)__________到受體豬內(nèi)培養(yǎng)獲得MSTN基因缺失豬。

Answer 1

【答案】BsmB I和DNA連接酶 MSTN基因兩端核苷酸序列 顯微注射技術(shù) 轉(zhuǎn)錄和翻譯 U-A 細(xì)胞中位于一對(duì)染色體上的兩個(gè)MSTN基因中僅有一個(gè)被敲除 去核的卵母細(xì)胞 胚胎移植

【解析】

分析題圖：圖示是利用該技術(shù)定向敲除豬胎兒成纖維細(xì)胞中MSTN基因，以期獲得生長(zhǎng)速度快、瘦肉率高的新品種的過(guò)程，其中①表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，②表示RNA（gRNA，含與目的基因部分序列配對(duì)的單鏈區(qū)）與Cas9核酸酶結(jié)合的過(guò)程，③表示RNA與Cas9核酸酶結(jié)合后引導(dǎo)Cas9核酸酶對(duì)DNA局部解旋并進(jìn)行定點(diǎn)切割。

（1）圖中①表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，該過(guò)程首先要用BsmB I同種限制酶切割外源DNA分子和運(yùn)載體，其次要用DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體連接形成重組DNA；要定向敲除豬胎兒成纖維細(xì)胞中MSTN基因，則圖中gRNA基因序列設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是MSTN基因兩端的核苷酸序列。

（2）將目的基因?qū)�入豬成纖維細(xì)胞（動(dòng)物細(xì)胞）最有效的方法是顯微注射法；基因控制Cas9核酸酶（本質(zhì)是蛋白質(zhì)）的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)步驟。

（3）過(guò)程③中RNA和DNA之間的堿基配對(duì)方式是U-A、A-T、C-G、G-C，而DNA復(fù)制過(guò)程中的堿基配對(duì)方式為A-T、T-A、C-G、G-C，因此過(guò)程③與DNA復(fù)制相比，特有的堿基配對(duì)方式有U-A。

（4）分析發(fā)現(xiàn)某基因敲除細(xì)胞株中MSTN基因的表達(dá)水平為正常細(xì)胞的50%，說(shuō)明該植株相當(dāng)于雜合子，即細(xì)胞中位于一對(duì)染色體上的兩個(gè)MSTN基因中僅一個(gè)被敲除。

（5）利用MSTN基因缺失成纖維細(xì)胞培育成MSTN基因缺失豬的基本的流程為：將MSTN基因缺失成纖維細(xì)胞的核移植到去除核的卵母細(xì)胞中，經(jīng)早期胚胎培養(yǎng)獲得胚胎，再經(jīng)過(guò)胚胎移植后培養(yǎng)獲得MSTN基因缺失豬。