Question

2007年諾貝爾生理學或醫學獎授予馬里奧·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現”。這些發現導致了“基因敲除”技術（通常叫基因打靶）的出現，利用這一技術可以準確地“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的體外構建。獲取與靶基因同源的DNA片斷，利用基因工程技術在該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。將體外構建的突變DNA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，轉移到添加新霉素的培養基中篩選培養。

其基本原理如下圖所示：

請根據上述資料，回答下列問題：

⑴“基因敲除技術”以胚胎干細胞作為對象是因為胚胎干細胞具有                  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假設經過上圖表示的過程，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“否”）已經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：                                                 

                                                                        。

③若該克隆雌鼠與普通小鼠交配，理論上該克隆雌鼠產下抗新霉素小鼠與不抗新霉素小鼠的比例為_________。若該克隆雌鼠產下的后代小鼠足以滿足實驗要求，請以F₁為實驗材料，設計一實驗方案，通過一代雜交實驗，來確定新霉素抗性基因是導入到常染色體，還是導入到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結論）。

雜交方案：____     _______________  _____________        _____；

結果和結論：

________________________________________________ _________________________

 

Answer 1

【答案】

 

⑴發育全能性（1分）        ⑵基因重組（1分）

⑶使靶基因失活（1分） 和   用于基因敲除細胞的篩選（1分）

⑷①否（1分）       因為該克隆小鼠可視為雜合子（1分），在形成配子時等位基因會發生分離，產生不含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體全為不抗新霉素小鼠，雌性個體全為抗新霉素小鼠，則新霉素抗性基因是導入到X染色體上；（1分）

B．若子豬中雄性個體、雌性個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入到常染色體上。（1分）

【解析】略