2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予馬里奧·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neoR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正常靶基因中的一個,完成對胚胎干細(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)胞作為對象是因為胚胎干細(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neoR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neoR基因,為什么?________, ____________________________________________________________________。
②該克隆小鼠 (填“是”或“否”)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:
。
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驗要求,請以F1為實驗材料,設(shè)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(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:
________________________________________________ _________________________
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(fā)生分離,產(chǎn)生不含neoR基因和含neoR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(dǎo)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(dǎo)入到常染色體上。(1分)
【解析】略
科目:高中生物 來源:福建廈門雙十中學(xué)2010屆高三考前熱身卷理綜生物試題 題型:綜合題
[現(xiàn)代生物科技專題](10分)
2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予在“基因靶向”技術(shù)方面作出突出貢獻的三位科學(xué)家。借助這一技術(shù),科學(xué)家可以用小鼠進行實驗,使其體內(nèi)的某項特定基因喪失功能,以幫助人們找到治療疾病的有效方法。下面是該實驗的基本過程,請回答有關(guān)問題。
(1)獲得胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)。實驗一般采用ES細(xì)胞(或受精卵)作為目的基因的受體細(xì)胞,這是因為ES細(xì)胞易表現(xiàn)出______________。舉出一例獲取Es細(xì)胞的常用方法: 。
(2)獲取目的基因。為了提高實驗成功率,還需要通過PCR技術(shù)擴增目的基因。與體內(nèi)DNA復(fù)制相比,PCR反應(yīng)體系需加入哪兩種特別的物質(zhì)?
(3)將基因表達載體導(dǎo)入ES細(xì)胞,從中篩選出成功發(fā)生了同源重組的ES細(xì)胞,然后培育出小鼠。由ES細(xì)胞培育出小鼠的過程中,需要用到早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)和 技術(shù)。(4)通過檢測目的基因是否表達出蛋白質(zhì)產(chǎn)品,可以確定該小鼠體內(nèi)是否成功發(fā)生了基因的同源重組。這種檢測方法是 。
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科目:高中生物 來源:2014屆山東桓臺第二中學(xué)高三第二次階段性測試生物卷(解析版) 題型:選擇題
2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國的卡佩奇和史密斯以及英國的埃文斯等3位科學(xué)家,以表彰他們在“基因靶向”技術(shù)上的貢獻!盎虬邢颉庇址Q“基因敲除”或“基因打靶”,是指定向替換生物某一基因的技術(shù)。它依據(jù)的遺傳學(xué)原理是 ( )
A.基因突變 B.基因重組
C.染色體變異 D.DNA復(fù)制
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科目:高中生物 來源:2013屆陜西澄城寺前中學(xué)高二下學(xué)期第三次月考生物試卷一(解析版) 題型:選擇題
2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予在“基因靶向”技術(shù)方面作出突出貢獻的三位科學(xué)家!盎虬邢颉奔夹g(shù)指的是應(yīng)用DNA同源重組原理,通過一定的載體,用設(shè)計好的目的基因替代靶基因從而達到使靶基因功能喪失的目的。借助這一技術(shù)科學(xué)家可以用小鼠進行實驗,使其體內(nèi)的某項特定基因喪失功能以幫助人們找到治療疾病的有效方法。下列有關(guān)的說法中,不正確的是( )
A.實驗一般采用ES細(xì)胞作為目的基因的受體細(xì)胞,這是因為它具有發(fā)育的全能性
B.由ES細(xì)胞培育出小鼠的過程中,需要采用早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)
C.獲取ES細(xì)胞的常用方法有從早期胚胎(囊胚內(nèi)滋養(yǎng)層)中分離或從胎兒的原始性腺中分離
D.可通過提取其蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗體進行抗原-抗體雜交進行檢測。
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科目:高中生物 來源:福建廈門雙十中學(xué)2010屆高三考前熱身卷理綜生物試題 題型:綜合題
[現(xiàn)代生物科技專題](10分)
2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予在“基因靶向”技術(shù)方面作出突出貢獻的三位科學(xué)家。借助這一技術(shù),科學(xué)家可以用小鼠進行實驗,使其體內(nèi)的某項特定基因喪失功能,以幫助人們找到治療疾病的有效方法。下面是該實驗的基本過程,請回答有關(guān)問題。
(1)獲得胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)。實驗一般采用ES細(xì)胞(或受精卵)作為目的基因的受體細(xì)胞,這是因為ES細(xì)胞易表現(xiàn)出______________。舉出一例獲取Es細(xì)胞的常用方法: 。
(2)獲取目的基因。為了提高實驗成功率,還需要通過PCR技術(shù)擴增目的基因。與體內(nèi)DNA復(fù)制相比,PCR反應(yīng)體系需加入哪兩種特別的物質(zhì)?
(3)將基因表達載體導(dǎo)入ES細(xì)胞,從中篩選出成功發(fā)生了同源重組的ES細(xì)胞,然后培育出小鼠。由ES細(xì)胞培育出小鼠的過程中,需要用到早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)和 技術(shù)。(4)通過檢測目的基因是否表達出蛋白質(zhì)產(chǎn)品,可以確定該小鼠體內(nèi)是否成功發(fā)生了基因的同源重組。這種檢測方法是 。
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