高中 | 一 动物细胞培养 题目答案及解析

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选择性必修三 生物技术与工程

第二章 细胞工程

第2节 动物细胞工程

一 动物细胞培养

诱导干细胞定向分化具有重要的医学价值。基因$\rm Pdx1$在胰腺发育阶段的胰腺组织中大量表达,对胰腺定向发育和成熟有重要作用。研究者将$\rm Pdx1$基因构建到含$\rm Tet$诱导型启动子的基因表达载体($\rm GV347$)中,转入小鼠胚胎干细胞($\rm ES$),以期实现$\rm Pdx1$基因在胚胎干细胞中的定时和定量表达。回答下列问题:

培养$\rm ES$时,应将$\rm ES$置于                                                                的混合气体的$\rm CO_{2}$培养箱中培养。$\rm CO_{2}$的主要作是                                                                

[["

$\\rm 95\\%$空气和$\\rm 5\\%$$\\rm CO_{2}$;维持培养液的$\\rm pH$

"]]

培养$\rm ES$所需气体主要有$\rm O_{2}$$\rm CO_{2}$,应将$\rm ES$置于$\rm 95\%$空气和$\rm 5\%$$\rm CO_{2}$的混合气体的$\rm CO_{2}$培养箱中培养。$\rm CO_{2}$的的主要作是维持培养液的$\rm pH$$\rm O_{2}$是细胞代谢所必需的。

提取胰腺细胞的总$\rm mRNA$,经过                 过程可获得$\rm cDNA$。为特异性的扩增$\rm Pdx1$基因的$\rm cDNA$,需要设计引物,引物与$\rm Pdx1$基因$\rm cDNA$                 端碱基序列互补配对。为使基因表达载体能成功表达$\rm Pdx1$蛋白和绿色荧光蛋白的融合蛋白,应将                 (填“含”或“不含”)终止子的$\rm cDNA$插入到$\rm GV347$的限制酶切割位点(如下图)。

注:$\rm Tet$诱导的启动子是在四环素存在条件下,可以激活基因表达。

[["逆转录","$\\rm 3'$","不含"]]

逆转录是以$\rm mRNA$为模板,合成$\rm DNA$的过程,提取胰腺细胞的总$\rm mRNA$,经过逆转录过程可获得$\rm cDNA$,特异性的扩增$\rm Pdx1$基因的$\rm cDNA$,需要设计引物,引物与$\rm Pdx1$基因$\rm cDNA$$\rm 3'$端碱基序列互补配对,引物的作用是使$\rm DNA$聚合酶能够从引物的$\rm 3'$端开始连接脱氧核苷酸。$\rm Pdx1$蛋白和绿色荧光蛋白共用一个启动子和终止子,因此$\rm Pdx1$基因的$\rm cDNA$应不含终止子,否则绿色荧光蛋白基因无法表达。

将重组载体导入$\rm ES$,然后将细胞置于含有                                                                的培养基内培养,以筛选出成功导入载体的细胞。当四环素存在时,有利于                $\rm Tet$诱导的启动子结合,驱动下游序列转录出$\rm mRNA$。可通过观察                来确定目的基因是否翻译。

[["

嘌呤霉素(嘌呤霉素和四环素);$\\rm RNA$聚合酶;是否发出绿色荧光

"]]

重组载体上含有嘌呤霉素抗性基因,应将细胞置于含有嘌呤霉素(嘌呤霉素和四环素)的培养基内培养,以筛选出成功导入载体的细胞。当四环素存在时,有利于$\rm RNA$聚合酶与$\rm Tet$诱导的启动子结合,驱动下游序列转录出$\rm mRNA$。由于目的基因与绿色荧光蛋白基因形成融合基因,因此可通过显微镜检测是否发出绿色荧光来反映目的基因是否翻译。

研究者检测了不同条件处理下的$\rm Pdx1$表达量(如下表所示),证明转基因细胞能定时表达$\rm Pdx1$。图$\rm 2$中①②③应分别为                                                   

组别$\rm 1$$\rm 2$$\rm 3$$\rm 4$
细胞类型$\rm ES$$\rm ES$$\rm PDX1+$
四环素
融合蛋白表达量$\rm -$$\rm ++++$$\rm -$$\rm -$

注:$\rm ES$为非转基因的胚胎干细胞;$\rm PDX1+$为转入表达载体的胚胎干细胞:“$\rm +$”越多表示表达量越高,“$\rm -$”表示未表达。

[["$\\rm PDX1+$","有","无"]]

$\rm PDX1+$为转入基因表达载体的胚胎干细胞,①表达融合蛋白,①为$\rm PDX1+$,因此②为有四环素,有利于基因的表达;③为无四环素,因此组别$\rm 4$的结果无相应蛋白的表达。

为验证可通过改变四环素浓度实现对$\rm Pdx1$表达量的控制,研究者用一系列浓度梯度的四环素溶液处理$\rm PDX1+$。预期结果是                                                                

[["

一定浓度范围内,$\\rm Pdx1$表达量随着$\\rm Tet$浓度增加而升高

"]]

用一系列浓度梯度的四环素溶液处理$\rm PDX1+$,若一定浓度范围内,$\rm Pdx1$表达量随着$\rm Tet$浓度增加而升高,则可验证可通过改变四环素浓度实现对$\rm Pdx1$表达量的控制。

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