题目内容

2007年诺贝尔生理学或医学奖授予马里奥·卡佩基等三位科学家,以表彰他们“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”。这些发现导致了“基因敲除”技术(通常叫基因打靶)的出现,利用这一技术可以准确地“敲除”DNA分子上的特定基因,从而为研究基因功能开辟了新途径。该技术的过程大致如下:
第一步:分离胚胎干细胞。从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞,在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”。
第二步:突变DNA的体外构建。获取与靶基因同源的DNA片断,利用基因工程技术在该DNA片段上插入neoR基因(新霉素抗性基因),使该片段上的靶基因失活。
第三步:突变DNA与靶基因互换。将体外构建的突变DNA转移入胚胎干细胞,再通过同源互换,用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个,完成对胚胎干细胞的基因改造。
第四步:将第三步处理后的胚胎干细胞,转移到添加新霉素的培养基中筛选培养。
其基本原理如下图所示:
请根据上述资料,回答下列问题:
⑴“基因敲除技术”以胚胎干细胞作为对象是因为胚胎干细胞具有                    性。
⑵在第三步中,涉及的变异类型是                      
⑶在靶基因中插入neoR基因的目的是                                               
⑷假设经过上图表示的过程,研究者成功获得一枚“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞,并培育成一只雌性克隆小鼠,则:
①该克隆小鼠的后代是否都含有neoR基因,为什么?________,________________________
____    ____________________________________________________________________。
②该克隆小鼠     (填“是”或“否”)已经满足研究者对靶基因进行功能研究的需要?如果是,说明理由。如果否,简述如何利用上述小鼠才能获得符合需要的小鼠。理由或简述如何才能获得符合需要的小鼠:                                                
                                                                            
③若该克隆雌鼠与普通小鼠交配,理论上该克隆雌鼠产下的F1中抗新霉素小鼠与不抗新霉素小鼠的比例为_________。若该克隆雌鼠产下的后代小鼠足以满足实验要求,请以F1为实验材料,设计一实验方案,通过一代杂交实验,来确定新霉素抗性基因是导入到常染色体,还是导入到X染色体上。(要求写出用来杂交的F1性状及杂交后一代的性状及相应结论)。
杂交方案:____    _______________ __________________ _____________________;
结果和结论:
_________________________________________________________________________ _
_________________________________________________________________________ _
_________________________________________________________________________ _
_____________________________________________________________________________。


⑴发育全能性(2分)        ⑵基因重组(2分)
⑶使靶基因失活(2分) 和  用于基因敲除细胞的筛选(2分)
⑷①否(1分)      因为该克隆小鼠可视为杂合子(1分),在形成配子时等位基因会发生分离,产生不含neoR基因和含neoR基因的配子(1分)。
②否(1分)     先让该克隆小鼠与多只野生型小鼠交配(1分)然后让子代与该克隆小鼠回交或子代小鼠间自由交配(1分),筛选突变型的隐性纯合子(1分)。
③1:1(2分)
方案:选用F1中抗新霉素的雄鼠与多只不抗新霉素的雌鼠杂交(2分),
A.若子代小鼠中雄性个体全为不抗新霉素小鼠,雌性个体全为抗新霉素小鼠,(2分)则新霉素抗性基因是导入到X染色体上;(1分)
B.若子猪中雄性个体、雌性个体中都既有抗新霉素小鼠,又有不抗新霉素小鼠,且比值接近于1:1,(2分)则新霉素抗性基因是导入到常染色体上。(1分)

解析

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2007年诺贝尔生理学或医学奖授予马里奥·卡佩基等三位科学家,以表彰他们“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”。这些发现导致了“基因敲除”技术(通常叫基因打靶)的出现,利用这一技术可以准确地“敲除”DNA分子上的特定基因,从而为研究基因功能开辟了新途径。该技术的过程大致如下:

第一步:分离胚胎干细胞。从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞,在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”。

第二步:突变DNA的体外构建。获取与靶基因同源的DNA片断,利用基因工程技术在该DNA片段上插入neoR基因(新霉素抗性基因),使该片段上的靶基因失活。

第三步:突变DNA与靶基因互换。将体外构建的突变DNA转移入胚胎干细胞,再通过同源互换,用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个,完成对胚胎干细胞的基因改造。

第四步:将第三步处理后的胚胎干细胞,转移到添加新霉素的培养基中筛选培养。

其基本原理如下图所示:

请根据上述资料,回答下列问题:

⑴“基因敲除技术”以胚胎干细胞作为对象是因为胚胎干细胞具有                  性。

⑵在第三步中,涉及的变异类型是                      

⑶在靶基因中插入neoR基因的目的是                                            

⑷假设经过上图表示的过程,研究者成功获得一枚“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞,并培育成一只雌性克隆小鼠,则:

①该克隆小鼠的后代是否都含有neoR基因,为什么?________, ____________________________________________________________________。

②该克隆小鼠      (填“是”或“否”)已经满足研究者对靶基因进行功能研究的需要?如果是,说明理由。如果否,简述如何利用上述小鼠才能获得符合需要的小鼠。理由或简述如何才能获得符合需要的小鼠:                                                 

                                                                        

③若该克隆雌鼠与普通小鼠交配,理论上该克隆雌鼠产下抗新霉素小鼠与不抗新霉素小鼠的比例为_________。若该克隆雌鼠产下的后代小鼠足以满足实验要求,请以F1为实验材料,设计一实验方案,通过一代杂交实验,来确定新霉素抗性基因是导入到常染色体,还是导入到X染色体上。(要求写出用来杂交的F1性状及杂交后一代的性状及相应结论)。

杂交方案:____     _______________  _____________        _____;

结果和结论:

________________________________________________ _________________________

 

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