Question

馬里奧?卡佩基等科學家在胚胎干細胞和哺乳動物DNA重組方面的研究中取得一系列突破性發現，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，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．利用基因工程技術在含靶基因的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，轉移到特定培養基中篩選培養．
其基本原理如圖所示：

請根據上述資料，回答下列問題：
（1）第一步從小鼠囊胚的

 

部位，獲得胚胎干細胞．
（2）第二步若將靶基因只用一種限制酶敲除，則該DNA片斷中應用

 

個酶切位點，再用DNA連接酶將敲除后的若干DNA片斷進行連接，得到的重組DNA有

 

種類型．若用一種限制酶將靶基因敲除后，再插入neo^R基因，則體外構建的突變DNA有

 

種類型．
（3）第四步的特定培養基中必須加入物質

 

，該培養基為

 

培養基．
（4）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，若將該細胞培育成基因敲除小鼠，運用到的生物技術有

 

、

 

．
（5）科學家可以通過敲除基因來研究基因的功能，第（4）題中獲得的基因敲除小鼠，能否直接用來研究基因的功能？

 

；為什么？

 

．

Answer 1

考點：胚胎工程的概念及操作對象,胚胎移植,胚胎干細胞的來源及分化

專題：

分析：囊胚包括內細胞團和滋養層，其中內細胞團細胞，具有發育的全能性，屬于胚胎干細胞．若將靶基因只用一種限制酶敲除，則靶基因兩側應各有一個酶切位點．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片斷進行連接時，可得到3種類型的重組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，所以體外構建的突變DNA有2種類型．

解答： 解：（1）囊胚包括內細胞團和滋養層，其中內細胞團細胞，具有發育的全能性，屬于胚胎干細胞．
（2）若將靶基因只用一種限制酶敲除，則靶基因兩側應各有一個酶切位點．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片斷進行連接時，可得到3種類型的重組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，所以體外構建的突變DNA有2種類型．
（3）第四步的特定培養基中必須加入物質新霉素，該培養基為選擇培養基，用以選擇成功“敲除”一個靶基因的胚胎干細胞．
（4）將“敲除”一個靶基因的胚胎干細胞培育成基因敲除小鼠，需要運用動物細胞培養、胚胎移植等技術．
（5）因為該基因敲除小鼠只敲除了一個基因，還有一個基因會行使功能，因此無法判斷此基因的功能，所以不能用獲得的基因敲除小鼠來直接研究基因的功能．
故答案為：
（1）內細胞團　
（2）2　3　2　
（3）新霉素　選擇　
（4）胚胎移植　動物細胞培養
（5）不能　該基因敲除小鼠只敲除了一個基因，還有一個基因會行使功能，因此無法判斷此基因的功能

點評：本題以基因敲除技術為背景，考查基因工程、胚胎工程等相關知識，意在考查考生分析題文提取信息的能力；能理解所學知識要點，把握知識間內在聯系的能力；能運用所學知識和觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結論．