Question

（9分）2007年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予馬里奧·卡佩基等三位科學家，以表彰他們“在涉及胚胎干細胞和哺乳動物DNA重組方面的一系列突破性發(fā)現(xiàn)”。這些發(fā)現(xiàn)導致了“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：分離胚胎干細胞。從小鼠囊胚中分離出胚胎干細胞，在培養(yǎng)基中擴增。這些細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)移入胚胎干細胞，再通過同源互換，用失活靶基因取代兩個正常靶基因中的一個，完成對胚胎干細胞的基因改造。

第四步：將第三步處理后的胚胎干細胞，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：

請根據(jù)上述資料，回答下列問題：

（1）“基因敲除技術(shù)”以胚胎干細胞作為對象是因為胚胎干細胞具有        性。體外培養(yǎng)胚胎干細胞時需要以                 作為飼養(yǎng)層細胞。

（2）在第三步中，涉及的變異類型是                       。

（3）在靶基因中插入neo^R基因的目的是                            。

（4）假設(shè)經(jīng)過上圖表示的過程，研究者成功獲得一枚“敲除”一個靶基因的胚胎干細胞，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“不是”）已經(jīng)滿足研究者對靶基因進行功能研究的需要？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：                                                 

                                                                          

 

Answer 1

【答案】

⑴1發(fā)育全能性（1分）           胚胎成纖維細胞          ⑵基因重組（1分）

⑶使靶基因失活和用于基因敲除細胞的篩選（1分）   （4） 否   因為該克隆小鼠科士威雜合子，在形成配子時等位基因會發(fā)生分離，產(chǎn)生含和不含neo^R基因的配子     否   先讓該克隆小鼠與多只野生型小鼠交配，然后讓子代與該克隆小鼠交配

【解析】

試題分析：（1）胚胎干細胞全能性高，體外培養(yǎng)胚胎干細胞，為了使該細胞不分化需要以胚胎成纖維細胞作為飼養(yǎng)層細胞；（2）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，屬于基因重組；（3）由“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”，可知插入neo^R基因的目的是使靶基因失活，同時該基因具有新霉素抗性，可用于篩選；（4）由于該克隆小鼠可以看做雜合子，在形成配子時等位基因會發(fā)生分離，產(chǎn)生含和不含neo^R基因的配子，所以后代中不是所有的個體都含有neo^R基因；(5)要研究該基因的功能，應(yīng)該有讓該基因無法表達而探究其功能，需要含有neo^R基因的純合子，所以應(yīng)先讓該克隆小鼠與多只野生型小鼠交配，然后讓子代與該克隆小鼠交配。

考點：本題考查基因工程的相關(guān)知識，意在考查考生能從課外材料中獲取相關(guān)的生物學信息，并能運用這些信息，結(jié)合所學知識解決相關(guān)的生物學問題的能力。