Question

1．馬里奧•卡佩基等科學(xué)家在胚胎干細(xì)胞和哺乳動(dòng)物DNA重組方面的研究中取得一系列突破性發(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，該技術(shù)的過(guò)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(chēng)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(guò)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)移到特定培養(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(wèn)題．

（1）第一步從小鼠囊胚中分離內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，再用胰蛋白酶處理后，可得到分散的胚胎干細(xì)胞．
（2）第二步中neo^R基因插入靶基因使用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶．
（3）第四步的特定培養(yǎng)基中必須加入的物質(zhì)是新霉素．
（4）研究者成功獲得如上圖所示的“敲除”一個(gè)靶基因的胚胎干細(xì)胞，若將該細(xì)胞培育成基因敲除小鼠，運(yùn)用到的生物技術(shù)有胚胎移植，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)（寫(xiě)出2種生物技術(shù)）．
（5）科學(xué)家可以通過(guò)敲除基因來(lái)研究基因的功能，第（4）題中獲得的基因敲除小鼠，能否直接用來(lái)研究基因的功能？為什么？否，該基因敲除小鼠只敲除了一個(gè)基因，還有一個(gè)基因會(huì)行使功能，因此無(wú)法判斷此基因的功能．
（6）若利用第（4）題中獲得的基因敲除小鼠和非基因敲除小鼠交配，其產(chǎn)生的后代F₁中的基因敲除小鼠再和原基因敲除小鼠  交配產(chǎn)生F₂代，其中純合的基因敲除小鼠所占比例$\frac{1}{4}$．

Answer 1

分析 囊胚包括內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層，其中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性，屬于胚胎干細(xì)胞．若將靶基因只用一種限制酶敲除，則靶基因兩側(cè)應(yīng)各有一個(gè)酶切位點(diǎn)．用用1表示靶基因前的基因、2表示靶基因、3表示靶基因后的基因，用DNA連接酶將敲除后的若干DNA片斷進(jìn)行連接時(shí)，可得到3種類(lèi)型的重組DNA，即1和2連接形成的重組DNA、2和3連接形成的重組DNA、1和3連接形成的重組DNA．若用一種限制酶將靶基因敲除后，再插入neo^R基因，由于只有重組DNA1和2、重組DNA2和3中含有靶基因，所以體外構(gòu)建的突變DNA有2種類(lèi)型．

解答 解：（1）囊胚包括內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層，其中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性．
（2）將neoR基因插入靶基因需要限制酶處理獲得相同的黏性末端，再加入DNA連接酶進(jìn)行連接，故使用的工具酶是基因工程中限制酶、DNA連接酶．
（3）第四步的特定培養(yǎng)基中必須加入物質(zhì)新霉素，該培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基．
（4）將“敲除”一個(gè)靶基因的胚胎干細(xì)胞培育成基因敲除小鼠，需要運(yùn)用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植等技術(shù)．
（5）因?yàn)樵摶�因敲除小鼠只敲除了一個(gè)基因，還有一個(gè)基因會(huì)行使功能，因此無(wú)法判斷此基因的功能，所以不能用獲得的基因敲除小鼠來(lái)直接研究基因的功能．
（6）設(shè)原基因?yàn)锳，敲除后該基因失活，用a表示，則基因敲除小鼠和非基因敲除小鼠交配得F₁為AA和Aa，F(xiàn)₁中的基因敲除小鼠再和原基因敲除小鼠交配，既Aa×Aa，子代出現(xiàn)aa的概為$\frac{1}{4}$．
故答案為：
（1）內(nèi)細(xì)胞團(tuán)                     
（2）限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶
（3）新霉素      
（4）胚胎移植，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
（5）否   該基因敲除小鼠只敲除了一個(gè)基因，還有一個(gè)基因會(huì)行使功能，因此無(wú)法判斷此基因的功能
（6）$\frac{1}{4}$

點(diǎn)評(píng) 本題以基因敲除技術(shù)為背景，考查基因工程、胚胎工程等相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的識(shí)記能力和理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，準(zhǔn)確判斷問(wèn)題的能力．