Question

人体移植器官短缺是一个世界性难题。但随着生物技术的发展，人们逐渐有了新的解决思路：

I.寻求可替代器官

剔除猪的某些基因，用猪的器官作为供体。目前科学家借助CPISPR—Cas9基因编辑技术能够剔除猪的某些相关基因，如图为Cas9蛋白依据sgRNA片段切割DNA示意图（不同的sgRNA可以识别不同的DNA序列），请回答下列问题：

（1）DNA重组技术主要用到的工具酶包括DNA连接酶和_____________，图中充当该酶的物质是_________________。

（2）Cas9—sgRNA复合体能够精准识别某核苷酸序列的原因可能是_____________。

II.自体器官培养

大体思路是：将病人的体细胞核放入去核的卵母细胞中，让重组细胞发育为早期胚胎，利用胚胎干细胞诱导分化为特定的器官。

（3）重组细胞体外培养需要一定的O₂和CO₂，CO₂的主要作用是__________；胚胎干细胞的功能特点为：______________。

（4）该过程的核心技术是：_________，该过程依据的原理是_________。这种方法获得的器官移植时不会发生免疫排斥反应，这是因为：_____________。

Answer

限制性核酸内切酶（限制酶） Cas9—sgRNA复合体 sgRNA（是单链）可与特定（靶）核苷酸序列碱基互补配对 维持培养液的pH值 具有（发育的）全能性 （动物体细胞）核移植技术 动物体细胞的细胞核具有全能性 该器官的遗传物质与原机体基本相同，进入机体后，不会成为抗原，不会发生免疫排

【解析】

1、根据题意分析可知，CRISPR/Cas9系统基因编辑技术是利用该基因表达系统中的引导RNA能识别并结合特定的DNA序列，从而引导Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑。由于其他DNA序列也含有与引导RNA互补配对的序列，造成引导RNA错误结合而出现脱靶现象。

2、基因工程技术的基本步骤：

（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。

（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

3、DNA重组技术至少需要三种工具：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶、运载体。构建重组载体时，首先需用限制性核酸内切酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接目的基因和运载体形成重组载体。胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或原始性腺（即囊胚期的内细胞团），因此获取的胚胎干细胞应取自囊胚的内细胞团。

（1）DNA重组技术主要用到的工具酶包括DNA连接酶和限制性核酸内切酶，图中充当该酶的物质是Cas9—sgRNA复合体。

（2）Cas9—sgRNA复合体能够精准识别某核苷酸序列的原因可能是单链sgRNA可与特定核苷酸序列碱基互补配对。

（3）重组细胞体外培养需要一定的O2和CO2，CO2的主要作用是维持培养液的pH值；胚胎干细胞的功能特点为：具有发育的全能性。

（4）该过程的核心技术是：核移植技术，该过程依据的原理是动物体细胞的细胞核具有全能性。这种方法获得的器官移植时不会发生免疫排斥反应，这是因为：该器官的遗传物质与原机体基本相同，进入机体后，不会成为抗原，不会发生免疫排。