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)．
其基本原理如圖所示：

請(qǐng)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(xì)胞作為對(duì)象是因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞具有

 

性．
（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

 

．
（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(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？

 

，

 

．
簡(jiǎn)述如何利用上述小鼠才能獲得符合需要的小鼠：

 

．
②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

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：基因工程的原理及技術(shù)

專題：

分析：分析題圖：圖示為“基因敲除”技術(shù)（通常叫基因打靶）的具體過程，首先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．再將體外構(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．

解答： 解：（1）“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)胞具有發(fā)育全能性．
（2）在第三步中，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)，這里涉及的變異類型是基因重組．
（3）靶基因插入neo^R基因后，使得脫氧核苷酸數(shù)量序列發(fā)生改變，不能正常表達(dá)，同時(shí)在靶基因中插入neo^R基因還可以用于基因敲除細(xì)胞的篩選．
（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(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因?yàn)樵摽寺⌒∈罂梢暈殡s合子，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，因此該克隆小鼠的后代不都含有neo^R基因．
利用上述小鼠才獲得符合需要的小鼠的方法：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回交或子代小鼠間自由交配，篩選突變型的顯性純合子．
②克隆雌鼠相當(dāng)于雜合子（用Aa表示），普通小鼠相當(dāng)于隱性純合子（用aa表示），因此克隆雌鼠與普通小鼠的交配為測(cè)交，則后代抗新霉素小鼠與不抗新霉素小鼠的比例為1：1．
故答案為：
（1）發(fā)育全能性           
（2）基因重組
（3）使靶基因失活和用于基因敲除細(xì)胞的篩選
（4）①否       因?yàn)樵摽寺⌒∈罂梢暈殡s合子，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       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回交或子代小鼠間自由交配，篩選突變型的顯性純合子．       
②1：1

點(diǎn)評(píng)：本題以“基因敲除”為素材，考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的原理、操作步驟，掌握各步驟中的相關(guān)細(xì)節(jié)，能結(jié)合題中信息準(zhǔn)確答題，屬于考綱識(shí)記和理解層次的考查．