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马里奥•卡佩基等科学家在胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的研究中取得一系列突破性发现,这些发现导致了“基因敲除”技术(通常叫基因打靶)的出现,利用这一技术可以准确地“敲
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更新时间:2024-04-25 15:52:57
问题描述:

马里奥•卡佩基等科学家在胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的研究中取得一系列突破性发现,这些发现导致了“基因敲除”技术(通常叫基因打靶)的出现,利用这一技术可以准确地“敲除”DNA分子上的特定基因,该技术的过程大致如下:

第一步:分离胚胎干细胞.从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞,在培养基中扩增.这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”.

第二步:突变DNA的体外构建.获取与靶基因同源的DNA片断,利用基因工程技术在该DNA片段上插入neoR基因(新霉素抗性基因),使该片段上的靶基因失活.

第三步:突变DNA与靶基因互换.将体外构建的突变DNA转移入胚胎干细胞,再通过同源互换,用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个,完成对胚胎干细胞的基因改造.

第四步:将第三步处理后的胚胎干细胞,转移到特定培养基中筛选培养.

其基本原理如图所示:

请根据上述资料,回答下列问题.

(1)第一步从小鼠囊胚中分离___细胞,再用胰蛋白酶处理后,可得到分散的胚胎干细胞.

(2)第二步中neoR基因插入靶基因使用的工具酶是___.

(3)第四步的特定培养基中必须加入的物质是___.

(4)研究者成功获得如上图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞,若将该细胞培育成基因敲除小鼠,运用到的生物技术有___(写出2种生物技术).

(5)科学家可以通过敲除基因来研究基因的功能,第(4)题中获得的基因敲除小鼠,能否直接用来研究基因的功能?为什么?___.

(6)若利用第(4)题中获得的基因敲除小鼠和非基因敲除小鼠交配,其产生的后代F1中的基因敲除小鼠再和原基因敲除小鼠 交配产生F2代,其中纯合的基因敲除小鼠所占比例___.

郭大顺回答:
  (1)囊胚包括内细胞团和滋养层,其中内细胞团细胞,具有发育的全能性.   (2)将neoR基因插入靶基因需要限制酶处理获得相同的黏性末端,再加入DNA连接酶进行连接,故使用的工具酶是基因工程中限制酶、DNA连接酶.   (3)第四步的特定培养基中必须加入物质新霉素,该培养基为选择培养基.   (4)将“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞培育成基因敲除小鼠,需要运用动物细胞培养、胚胎移植等技术.   (5)因为该基因敲除小鼠只敲除了一个基因,还有一个基因会行使功能,因此无法判断此基因的功能,所以不能用获得的基因敲除小鼠来直接研究基因的功能.   (6)设原基因为A,敲除后该基因失活,用a表示,则基因敲除小鼠和非基因敲除小鼠交配得F1为AA和Aa,F1中的基因敲除小鼠再和原基因敲除小鼠交配,既Aa×Aa,子代出现aa的概为14
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