题目内容

2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家马里奥·R·卡佩奇和奥利弗·史密西斯、英国科学家马丁·J·埃文斯,奖励他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式。所谓“基因敲除小鼠”,就是先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因重组的办法进行基因修饰,即将胚胎干细胞中的某基因改掉,然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎,生成嵌合体小鼠。这种嵌合体小鼠长大后,体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。如果某些小鼠的生殖细胞恰巧被“修饰”过,则它们就会生出基因完全被“修饰”过的小鼠。据所学知识回答下列问题:

  (1)切割目的基因时,如上图所示,该限制酶能识别的碱基序列是________,切点在________之间。

  (2)将目的基因转入小鼠胚胎干细胞后,胚胎干细胞能够发育成转基因小鼠,所依据的生物学原理是________。胚胎干细胞在体外培养的条件下可以增殖而不发生________,但通过体外定向诱导,能培育出人造________。

  (3)从胚胎干细胞转化到获得目的基因纯合子,并配合基因检测,最少需要代。育种过程是:检测目的基因→________→从中选出目的基因纯合的个体。

  (4)基因敲除技术中存在着一个难以克服的缺陷:敲除了某个基因后,可能不会产生容易识别的表型改变,因此就不能获知该基因的功能,请你分析原因:________________________________________________________________________。

 

(1)GAATTC G和A (2)细胞全能性 分化 组织或器官 (3)2 选择目的基因进入生殖细胞的个体交配 (4)许多基因在功能上是多余的,敲除后,其他基因可以提供同样的功能

 

本题以新信息为载体考查基因工程的操作及其应用。(1)限制酶识别的碱基序列为回文序列,两条链的序列正好相反。由题图可知,限制酶识别的碱基序列为GAATTC,且在G和A之间切开。(2)胚胎干细胞发育成个体,体现了动物细胞的全能性;胚胎干细胞在体外培养条件下一般不发生分化,但在一定诱导条件下,可以定向分化形成一定的组织或器官供移植所用。(3)基因工程育种过程为:检测目的基因→选择目的基因进入生殖细胞的个体交配 (第一代)→从中选出目的基因纯合的个体(第二代),所以如果配合基因检测,共需要两代。(4)因基因和性状之间的关系并不是一一对应的关系,有的性状是由多对基因控制,有的基因之间可以互补,敲除了某个基因后,可能产生不易识别的表型改变,因此就不能获知该基因的功能。

练习册系列答案
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(7分)2007年度诺贝尔生理学或医学奖获得者利用胚胎干细胞改造老鼠体内的特定基因,使实验鼠体内的一些基因失去作用,从而发现这些基因的实际功能。这项技术被称为“基因敲除”,它是用体外合成的无效基因或突变基因取代相应的正常基因,再应用转基因方法培育出转基因动物,此动物即为“基因敲除动物”,从而研究那些已经知道碱基排列顺序,而不知道其功能的基因的作用。请根据上述资料和生物学知识回答下列问题:
(1)科学家从动物胚胎中获得的组织首先要获得单个细胞,再进行细胞培养;进行培养时,培养液中要加入不同于植物组织培养的成分                     (写对两种才能得分)。
(2)将体外合成的无效基因转入胚胎干细胞中有可能采用              作为运载体,由于外源DNA导入胚胎干细胞的成功率极低,因此要靠运载体上的           基因,去确定真正发生了基因重组的胚胎干细胞。
(3)科学家利用“基因敲除”技术进行研究时,对照组是­        动物,通过实验动物与正常动物性状的比较,发现实验动物的                 ,从而确定被敲除基因的功能。
(4)“基因靶向”是指利用细胞内的DNA可与外源性DNA同源序列发生同源重组的性质,定向改造生物某一基因的技术。下列有关叙述不正确的是        
A.该过程不需要用到运载体
B.该过程是在分子水平上进行的操作
C.“基因靶向”利用基因重组的原理,定向改变生物性状
D.利用“基因靶向”技术实现DNA重组时,需要特定的酶催化
(5)如果科学家通过转基因技术,成功改造了某女性血友病患者的造血干细胞,使其凝血功能全部恢复正常,那么预测该女性与正常男性结婚后所生子女的表现型为         
A.儿子、女儿全部正常            B.儿子、女儿中各一半正常
C.儿子全部患病,女儿全部正常    D.儿子全部正常,女儿全部患病

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