Question

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辟了新途徑。該技術(shù)的過程大致如下：

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neo^R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，涉及的變異類型是                       。

⑶在靶基因中插入neo^R基因的目的是                                            。

⑷假設(shè)經(jīng)過上圖表示的過程，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neo^R基因，為什么?________， ____________________________________________________________________。

②該克隆小鼠      （填“是”或“否”）已經(jīng)滿足研究者對(duì)靶基因進(jìn)行功能研究的需要？如果是，說明理由。如果否，簡述如何利用上述小鼠才能獲得符合需要的小鼠。理由或簡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_________。若該克隆雌鼠產(chǎn)下的后代小鼠足以滿足實(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，通過一代雜交實(shí)驗(yàn)，來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。（要求寫出用來雜交的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：

________________________________________________ _________________________

 

Answer 1

【答案】

 

⑴發(fā)育全能性（1分）        ⑵基因重組（1分）

⑶使靶基因失活（1分） 和   用于基因敲除細(xì)胞的篩選（1分）

⑷①否（1分）       因?yàn)樵摽寺⌒∈罂梢暈殡s合子（1分），在形成配子時(shí)等位基因會(huì)發(fā)生分離，產(chǎn)生不含neo^R基因和含neo^R基因的配子（1分）。

②否（1分）      先讓該克隆小鼠與多只野生型小鼠交配（1分）然后讓子代與該克隆小鼠回交或子代小鼠間自由交配，篩選突變型的隱性純合子（1分）。

③1：1（1分）

方案：選用F₁中抗新霉素的雄鼠與多只不抗新霉素的雌鼠雜交（2分），

A．若子代小鼠中雄性個(gè)體全為不抗新霉素小鼠，雌性個(gè)體全為抗新霉素小鼠，則新霉素抗性基因是導(dǎo)入到X染色體上；（1分）

B．若子豬中雄性個(gè)體、雌性個(gè)體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，則新霉素抗性基因是導(dǎo)入到常染色體上。（1分）

【解析】略