Question

【生物--選修3現(xiàn)代生物科技專題】
用小鼠進行DNA重組研究中形成的“基因敲除”技術，能“敲除”DNA分子上的特定基因，可用來研究基因功能．該技術的主要過程如下：
第一步：分離小鼠胚胎干細胞，這些細胞中含有需要改造的基因，稱“靶基因”．
第二步：獲取與“靶基因”同源的DNA片段，利用特定技術在該DNA片段上插入neo^R基因（新霉素抗性基因）成為突變DNA（如下圖），使該片段上的靶基因失活．
第三步：將插入neo^R基因（新霉素抗性基因）的靶基因轉移入胚胎干細胞，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，轉移到特定培養(yǎng)基中篩選培養(yǎng)．
其基本原理如圖所示，請分析回答：

（1）第二步中，獲取與“靶基因”同源的DNA片段使用的工具酶是

 

，用此類酶處理DNA后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生

 

末端．neo^R基因既能使靶基因失活，又是基因表達載體中的

 

．“靶基因失活”的含義是

 

．
（2）第三步中，將插入neo^R基因的靶基因轉移入胚胎干細胞常用的方法是

 

．
（3）第四步中，該培養(yǎng)基要額外添加

 

，以篩選出導入neo^R基因成功的胚胎干細胞．
（4）從研究者成功獲得如上圖所示的“敲除”一個靶基因的胚胎干細胞，到將該細胞培育成“基因敲除”小鼠，運用到的生物技術有基因工程、

 

工程、

 

工程等．
（5）將上述基因敲除小鼠相互交配，F(xiàn)₁小鼠中可直接用來研究基因功能的占

 

，其它小鼠不能直接用于研究的原因是

 

．

Answer 1

考點：基因工程的原理及技術,胚胎干細胞的來源及分化

專題：

分析：分析題意可知，該技術過程中利用了基因工程中的構建基因表達載體的方法形成了插入neo^R基因（新霉素抗性基因）的靶基因，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．

解答： 解：（1）第二步中，獲取與“靶基因”同源的DNA片段使用的工具酶是限制酶，限制酶能夠切割形成黏性末端，也能形成平末端．neo^R基因由于能使靶基因失活，這樣只有靶基因失活的干細胞才能在含新霉素的培養(yǎng)基上生存，所以neo^R基因還起到了標記基因的作用．“靶基因失活”的含義是靶基因不能正常表達．
（2）將目的基因轉移到動物細胞的方法一般為顯微注射法．
（3）neo^R基因即為新霉素抗性基因，發(fā)生同源區(qū)段互換的胚胎干細胞具有該基因，因此可以抗新霉素．則第四步中，該培養(yǎng)基要額外添加新霉素，以篩選出導入neo^R基因成功的胚胎干細胞．
（4）從研究者成功獲得如上圖所示的“敲除”一個靶基因的胚胎干細胞，到將該細胞培育成“基因敲除”小鼠，運用到的生物技術有基因工程、細胞工程、胚胎工程等．
（3）上題中獲得的基因敲除小鼠，可以用Aa基因型表示，即A表示失活靶基因．該小鼠自交，后代有

1

4

AA、

1

2

Aa、

1

4

aa，其中只有aa能夠直接用來研究基因功能．其它小鼠體內至少有一個正常的靶基因，也能表達性狀，故不能得到靶基因的功能．
故答案為：
（1）限制酶   平    標記基因 靶基因不能正常表達
（2）顯微注射技術
（3）新霉素
（4）細胞  胚胎
（5）

1

4

    這些小鼠體內至少有一個正常的靶基因，也能表達性狀．故不能得到靶基因的功能

點評：本題考查了基因工程及胚胎工程的相關知識，意在考查考生的分析能力、理解能力和綜合運用所學知識的能力，難度適中．考生要能夠讀懂圖解，明確基因敲除的目的（研究基因功能）；本小題的難點為第（4）小題，考生要能夠將含有一個失活靶基因的胚胎干細胞的基因型看做為Aa的雜合子，然后利用基因的分離定律進行解釋．