题目内容
【题目】2019年1月,中国科学家首次利用基因编辑技术,敲除了猴胚胎的生物节律核心基因BMAL1,获得了一批节律紊乱的小猴(第一代模型猴)。采集了其中一只睡眠紊乱最明显的成年猴的体细胞,通过体细胞克隆技术,获得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴(第二代模型猴),简要过程如图所示。这填补了生物节律紊乱研究高等动物模型的空白。请回答下列问题:
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(1)基因敲除是指外源DNA与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组,从而代替受体细胞基因组中的相同(相似)的基因序列,整合入受体细胞的基因组中。基因敲除过程中,构建的基因表达载体,外源基因应位于___________才可表达;外源基因是否导入受体细胞,可通过对重组DNA上___________的表达进行鉴定和选择。
(2)该研究离不开ES细胞。ES细胞在形态上表现为___________;其在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中可以___________。
(3)第二代模型猴___________(填“是”或“不是”)对第一代模型猴中编号为A6的100%复制,原因是:___________。
(4)通过动物核移植获得新个体,体细胞核移植的难度___________(填“高于”或“低于”)胚胎细胞核移植。
【答案】启动子与终止子之间 标记基因 体积小、细胞核大、核仁明显 增殖而不发生分化 不是 第二代模型猴的细胞核DNA来自A6,但其核外DNA(质DNA)来自受体卵母细胞;还有生活环境不完全相同 高于
【解析】
分析图示可知,该过程中应用了基因工程技术(基因表达载体的构建、目的基因导入ES细胞)、动物细胞培养技术、胚胎移植技术和细胞核移植技术。
(1)基因表达载体中的启动子是位于基因首端的有特殊结构的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的位点,能启动转录过程,终止子可控制转录结束,故基因敲除过程中,构建的基因表达载体,外源基因应位于启动子与终止子之间才可表达;标记基因常用来检测目的基因是否导入受体细胞,故外源基因是否导入受体细胞,可通过对重组DNA上标记基因的表达进行鉴定和选择。
(2)ES细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显,在功能上,具有发育的全能性,即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外在体外培养的条件下,在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中可增殖而不发生分化。
(3)第二代模型猴的细胞核DNA来自A6,但其核外DNA(质DNA)来自受体卵母细胞,还有它们的生活环境不完全相同,所以第二代模型猴并不是对第一代模型猴中编号为A6的100%复制。
(4)由于动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,而动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难,因此,动物体细胞核移植的难度也就明显高于胚胎细胞核移植。