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:

(1)“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。

(2)在第三步中,涉及的变异类型是_________。

(3)在靶基因中插入neoR基因的目的是_________和_________。

(4)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:_________。

回答下列问题:

(1)科学研究表明,低温能抑制细胞有丝分裂时________的形成,导致细胞内染色体数目加倍。请用洋葱作实验材料设计一个实验进行验证,实验思路为:________。

(2)由于滥用抗生素,被称为“超级病菌”的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)在美国国内正呈蔓延趋势。“超缓病菌”(MRSA)的可遗传变异的来源是________。

抗生素在“超级病菌”进化过程中起到了________作用,使细菌的________发生定向改变。

(3)某兴趣小组通过实验证明“抗生素诱导金黄色葡萄球菌产生了适应性的变异”的观点是错误的。将实验过程加以完善:

材料和器具:青霉素、培养皿以及对青霉素敏感的普通金黄色葡萄球菌。

①实验步骤:

步骤1:取培养皿A若干个(A1、A2、A3……),加入普通细菌培养基;取培养皿B若干个(B1、B2、B3……),加入含有青霉素的细菌培养基。

步骤2:将适量细菌培养液涂在培养皿A1的培养基表面,放在适宜的条件下培养一段时间,培养基表面会出现一些细菌苗落。

步骤3;用灭菌后的丝绒包上棉花制成一枚“印章”,在A1上轻盖一下,再在B1上轻盖一下,这样A1中的细胞就按一定的位置准确地“复制”到B1之中,将B1培养一段时间后,B1中一定部位出现了少量菌落。

步骤4:根据B1中菌落出现的方位,将A1中对应位置的菌落取出,均匀涂抹在A2表面,培养一段时间后,培养基表面又会出现许多菌落。反复重复步骤3、4。

②预期结果:________。

③本实验的原理:________。

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