“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,切口被重新連接後,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相連接。
②研究者用顯微注*法將圖2所示表達載體導入小鼠的_____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(由信號分子X開啟)連接,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無信號分子X作用時,F1腦組織和其他組織細胞的**分別是_____。
②有信號分子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”,請依據題目信息,寫出設計思路:_____。
【回答】
2 DNA連接 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; 有信號分子 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片段隨機剪切,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。
將目的基因導入受體細胞:根據受體細胞不同,導入的方法也不一樣。將目的基因導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;將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注*法;將目的基因導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連接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相連接。
②常用顯微注*法將基因表達載體導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;無信號分子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*。通過題幹信息可知,“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;有信號分子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”,依據題目信息,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片段隨機剪切,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
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