“腦*虹”是一項最新的大腦成像技術，通過熒光蛋白“點亮”大腦內的神經元，幫助科學家瞭解大腦。（1）Cre酶是該...

問題詳情：

“腦*虹”是一項最新的大腦成像技術，通過熒光蛋白“點亮”大腦內的神經元，幫助科學家瞭解大腦。

（1）Cre酶是該技術的關鍵酶，能隨機識別兩個相同的loxP序列，催化如圖1所示的反應。

通過Cre-loxP系統敲除基因的基本原理是：Cre酶隨機識別DNA分子上兩個相同的loxP序列並從特定位點切斷DNA雙鏈，切口被重新連線後，保留片段_____，從而實現目標基因的敲除。

（2）研究者設計圖2所示的DNA片段，轉人小鼠體內，獲得僅含一個圖2所示片段的轉基因小鼠。

①構建基因表達載體時，需用限制酶和_____酶處理三種熒光蛋白基因、兩種loxP序列，將它們與腦組織特異表達啟動子M相連線。

②研究者用顯微注*法將圖2所示表達載體匯入小鼠的_____中，得到僅含一個圖2 所示片段的轉基因小鼠，再經過進一步篩選，獲得純合的轉基因小鼠a。

（3）圖2所示序列的兩個loxP1之間或兩個loxP2之間的基因，只會被Cre酶識別並切割一次。為使腦組織細胞中Cre酶的表達受調控，研究者將Cre酶基因與啟動子N（由訊號分子X開啟)連線，獲得純合轉基因小鼠b，將圖3所示純合小鼠a和b雜交，得到F1。

①無訊號分子X作用時，F1腦組織和其他組織細胞的**分別是_____。

②有訊號分子X作用時，F1：出現“腦*虹”，請闡述機理：_____。

（4）研究者希望具有更豐富的顏*組合，即在一個細胞內隨機出現兩種或兩種以上顏*疊加，形成更多顏*的“腦*虹”，請依據題目資訊，寫出設計思路：_____。

【回答】

2    DNA連線    受精卵    紅*、無*    F1為雜合子，有編碼紅、黃、藍熒光蛋白的基因、loxP1、loxP2及Cre酶基因； 有訊號分子  X  時，啟動  Cre  酶表達，不同腦細胞中  Cre  酶表達情況不同，Cre酶識別的loxP不同，因而不同細胞會差異表達紅*、黃*或藍*熒光蛋白基因    設法使小鼠腦組織細胞內有多個相同的圖  2  所示  DNA  片斷，Cre  酶對每個DNA片段隨機剪下，因而細胞的顏*由細胞內多個熒光蛋白的顏*疊加而成   

【分析】

限制酶：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷*序列，並且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷*之間的**二酯鍵斷裂。

將目的基因匯入受體細胞：根據受體細胞不同，匯入的方法也不一樣。將目的基因匯入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因*法和花粉管通道法；將目的基因匯入動物細胞最有效的方法是顯微注*法；將目的基因匯入微生物細胞的方法是感受態細胞法。

【詳解】

（1）通過圖1可知，Cre酶識別兩個相同的loxP序列，進行切除，切除後片段1自身環化且帶有待敲除基因，片段2沒有待敲除基因，故保留片段2，從而實現目標基因的敲除。

（2）①基因表達載體構建過程中需要限制酶和DNA連線酶兩種工具酶處理三種熒光蛋白基因、兩種loxP序列，將它們與腦組織特異表達啟動子M相連線。

②常用顯微注*法將基因表達載體匯入小鼠的受精卵細胞中，得到僅含一個圖2所示片段的轉基因小鼠，再經過進一步篩選，獲得純合的轉基因小鼠a。

（3）①F1為雜合子，腦組織細胞中有編碼紅、黃、藍熒光蛋白的基因、loxP1、loxP2及Cre酶基因；無訊號分子X時，Cre酶不表達，僅表達與啟動子相鄰的熒光蛋白的基因即紅*熒光蛋白基因，使腦組織細胞呈紅*。通過題幹資訊可知，“腦*虹”是一項最新的大腦成像技術，通過熒光蛋白“點亮”大腦內的神經元，而其他組織細胞非神經細胞，故表現出無*。

②F1為雜合子，有編碼紅、黃、藍熒光蛋白的基因、loxP1、loxP2及Cre酶基因；有訊號分子X時，啟動Cre酶表達，不同腦細胞中Cre酶表達情況不同，Cre酶識別的loxP不同，因而不同腦細胞會差異表達紅*、黃*或藍*熒光蛋白基因，使F1出現“腦*虹”。

（4）研究者希望具有更豐富的顏*組合，即在一個細胞內隨機出現兩種或兩種以上顏*疊加，形成更多顏*的“腦*虹”，依據題目資訊，可設計思路為：設法使小鼠腦組織細胞內有多個相同的圖2所示DNA片斷，Cre酶對每個DNA片段隨機剪下，因而細胞的顏*由細胞內多個熒光蛋白的顏*疊加而成。

【點睛】

本題考查基因工程相關知識，要求考生能夠識記基因工程的原理、工具以及*作步驟等。

知識點：基因編輯技術

題型：綜合題