（25分）2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予馬里奧·卡佩基等三位科學(xué)家，以表彰他們“在涉及胚胎干細(xì)胞和哺乳動(dòng)物DNA重組方面的一系列突破性發(fā)現(xiàn)”。這些發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了“基因敲除”技術(shù)（通常叫基因打靶）的出現(xiàn)，利用這一技術(shù)可以準(zhǔn)確地“敲除”DNA分子上的特定基因，從而為研究基因功能開(kāi)辟了新途徑。該技術(shù)的過(guò)程大致如下：

第一步：分離胚胎干細(xì)胞。從小鼠囊胚中分離出胚胎干細(xì)胞，在培養(yǎng)基中擴(kuò)增。這些細(xì)胞中需要改造的基因稱(chēng)為“靶基因”。

第二步：突變DNA的體外構(gòu)建。獲取與靶基因同源的DNA片斷，利用基因工程技術(shù)在該DNA片段上插入neoR基因（新霉素抗性基因），使該片段上的靶基因失活。

第三步：突變DNA與靶基因互換。將體外構(gòu)建的突變DNA轉(zhuǎn)移入胚胎干細(xì)胞，再通過(guò)同源互換，用失活靶基因取代兩個(gè)正常靶基因中的一個(gè)，完成對(duì)胚胎干細(xì)胞的基因改造。

第四步：將第三步處理后的胚胎干細(xì)胞，轉(zhuǎn)移到添加新霉素的培養(yǎng)基中篩選培養(yǎng)。

其基本原理如下圖所示：

請(qǐng)根據(jù)上述資料，回答下列問(wèn)題：

⑴“基因敲除技術(shù)”以胚胎干細(xì)胞作為對(duì)象是因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞具有                     性。

⑵在第三步中，涉及的變異類(lèi)型是                       。

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

⑷假設(shè)經(jīng)過(guò)上圖表示的過(guò)程，研究者成功獲得一枚“敲除”一個(gè)靶基因的胚胎干細(xì)胞，并培育成一只雌性克隆小鼠，則：

①該克隆小鼠的后代是否都含有neoR基因，為什么?________，________________________

____     ____________________________________________________________________。

②該克隆小鼠      （填“是”或“否”）已經(jīng)滿(mǎn)足研究者對(duì)靶基因進(jìn)行功能研究的需要？如果是，說(shuō)明理由。如果否，簡(jiǎn)述如何利用上述小鼠才能獲得符合需要的小鼠。理由或簡(jiǎn)述如何才能獲得符合需要的小鼠：                                                 

                                                                             。

③若該克隆雌鼠與普通小鼠交配，理論上該克隆雌鼠產(chǎn)下的F1中抗新霉素小鼠與不抗新霉素小鼠的比例為_(kāi)________。若該克隆雌鼠產(chǎn)下的后代小鼠足以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，請(qǐng)以F1為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)一代雜交實(shí)驗(yàn)，來(lái)確定新霉素抗性基因是導(dǎo)入到常染色體，還是導(dǎo)入到X染色體上。（要求寫(xiě)出用來(lái)雜交的F1性狀及雜交后一代的性狀及相應(yīng)結(jié)論）。

雜交方案：____     _______________  __________________  _____________________；

結(jié)果和結(jié)論：

________________________________________________ _________________________  _

________________________________________________ _________________________  _

________________________________________________ _________________________  _

_____________________________________________________________________________。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
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（1）獲得胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)。實(shí)驗(yàn)一般采用ES細(xì)胞（或受精卵）作為目的基因的受體細(xì)胞，這是因?yàn)镋S細(xì)胞易表現(xiàn)出______________。舉出一例獲取Es細(xì)胞的常用方法：                                            。
（2）獲取目的基因。為了提高實(shí)驗(yàn)成功率，還需要通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。與體內(nèi)DNA復(fù)制相比，PCR反應(yīng)體系需加入哪兩種特別的物質(zhì)?                                
（3）將基因表達(dá)載體導(dǎo)入ES細(xì)胞，從中篩選出成功發(fā)生了同源重組的ES細(xì)胞，然后培育出小鼠。由ES細(xì)胞培育出小鼠的過(guò)程中，需要用到早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)和           技術(shù)。（4）通過(guò)檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出蛋白質(zhì)產(chǎn)品，可以確定該小鼠體內(nèi)是否成功發(fā)生了基因的同源重組。這種檢測(cè)方法是                            。

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A．基因突變   　　　　　 B．基因重組

C．染色體變異   　　　　 D．DNA復(fù)制

 

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2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予在“基因靶向”技術(shù)方面作出突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家�！盎虬邢颉奔夹g(shù)指的是應(yīng)用DNA同源重組原理，通過(guò)一定的載體，用設(shè)計(jì)好的目的基因替代靶基因從而達(dá)到使靶基因功能喪失的目的。借助這一技術(shù)科學(xué)家可以用小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使其體內(nèi)的某項(xiàng)特定基因喪失功能以幫助人們找到治療疾病的有效方法。下列有關(guān)的說(shuō)法中，不正確的是（   ）

A．實(shí)驗(yàn)一般采用ES細(xì)胞作為目的基因的受體細(xì)胞，這是因?yàn)樗哂邪l(fā)育的全能性

B．由ES細(xì)胞培育出小鼠的過(guò)程中，需要采用早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)

C．獲取ES細(xì)胞的常用方法有從早期胚胎(囊胚內(nèi)滋養(yǎng)層)中分離或從胎兒的原始性腺中分離

D．可通過(guò)提取其蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原－抗體雜交進(jìn)行檢測(cè)。

 

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第一步：分離胚胎干細(xì)胞。從小鼠囊胚中分離出胚胎干細(xì)胞，在培養(yǎng)基中擴(kuò)增。這些細(xì)胞中需要改造的基因稱(chēng)為“靶基因”。

第二步：突變DNA的體外構(gòu)建。獲取與靶基因同源的DNA片斷，利用基因工程技術(shù)在該DNA片段上插入neoR基因（新霉素抗性基因），使該片段上的靶基因失活。

第三步：突變DNA與靶基因互換。將體外構(gòu)建的突變DNA轉(zhuǎn)移入胚胎干細(xì)胞，再通過(guò)同源互換，用失活靶基因取代兩個(gè)正常靶基因中的一個(gè)，完成對(duì)胚胎干細(xì)胞的基因改造。

第四步：將第三步處理后的胚胎干細(xì)胞，轉(zhuǎn)移到添加新霉素的培養(yǎng)基中篩選培養(yǎng)。

其基本原理如下圖所示：

請(qǐng)根據(jù)上述資料，回答下列問(wèn)題：

⑴“基因敲除技術(shù)”以胚胎干細(xì)胞作為對(duì)象是因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞具有                  性。

⑵在第三步中，涉及的變異類(lèi)型是                       。

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

⑷假設(shè)經(jīng)過(guò)上圖表示的過(guò)程，研究者成功獲得一枚“敲除”一個(gè)靶基因的胚胎干細(xì)胞，并培育成一只雌性克隆小鼠，則：

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

②該克隆小鼠      （填“是”或“否”）已經(jīng)滿(mǎn)足研究者對(duì)靶基因進(jìn)行功能研究的需要？如果是，說(shuō)明理由。如果否，簡(jiǎn)述如何利用上述小鼠才能獲得符合需要的小鼠。理由或簡(jiǎn)述如何才能獲得符合需要的小鼠：                                                 

                                                                        。

③若該克隆雌鼠與普通小鼠交配，理論上該克隆雌鼠產(chǎn)下抗新霉素小鼠與不抗新霉素小鼠的比例為_(kāi)________。若該克隆雌鼠產(chǎn)下的后代小鼠足以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，請(qǐng)以F1為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)一代雜交實(shí)驗(yàn)，來(lái)確定新霉素抗性基因是導(dǎo)入到常染色體，還是導(dǎo)入到X染色體上。（要求寫(xiě)出用來(lái)雜交的F1性狀及雜交后一代的性狀及相應(yīng)結(jié)論）。

雜交方案：____     _______________  _____________        _____；

結(jié)果和結(jié)論：

________________________________________________ _________________________

 

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科目：高中生物 來(lái)源：福建廈門(mén)雙十中學(xué)2010屆高三考前熱身卷理綜生物試題 題型：綜合題

[現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題]（10分）

    2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予在“基因靶向”技術(shù)方面作出突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。借助這一技術(shù)，科學(xué)家可以用小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使其體內(nèi)的某項(xiàng)特定基因喪失功能，以幫助人們找到治療疾病的有效方法。下面是該實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程，請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題。

（1）獲得胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)。實(shí)驗(yàn)一般采用ES細(xì)胞（或受精卵）作為目的基因的受體細(xì)胞，這是因?yàn)镋S細(xì)胞易表現(xiàn)出______________。舉出一例獲取Es細(xì)胞的常用方法：                                             。

（2）獲取目的基因。為了提高實(shí)驗(yàn)成功率，還需要通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。與體內(nèi)DNA復(fù)制相比，PCR反應(yīng)體系需加入哪兩種特別的物質(zhì)?                                

（3）將基因表達(dá)載體導(dǎo)入ES細(xì)胞，從中篩選出成功發(fā)生了同源重組的ES細(xì)胞，然后培育出小鼠。由ES細(xì)胞培育出小鼠的過(guò)程中，需要用到早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)和            技術(shù)。（4）通過(guò)檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出蛋白質(zhì)產(chǎn)品，可以確定該小鼠體內(nèi)是否成功發(fā)生了基因的同源重組。這種檢測(cè)方法是                             。

 

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