“脑*虹”是一项最新的大脑成像技术,通过荧光蛋白“点亮”大脑内的神经元,帮助科学家了解大脑。(1)Cre酶是该...
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“脑*虹”是一项最新的大脑成像技术,通过荧光蛋白“点亮”大脑内的神经元,帮助科学家了解大脑。
(1)Cre酶是该技术的关键酶,能随机识别两个相同的loxP序列,催化如图1所示的反应。
通过Cre-loxP系统敲除基因的基本原理是:Cre酶随机识别DNA分子上两个相同的loxP序列并从特定位点切断DNA双链,切口被重新连接后,保留片段_____,从而实现目标基因的敲除。
(2)研究者设计图2所示的DNA片段,转人小鼠体内,获得仅含一个图2所示片段的转基因小鼠。
①构建基因表达载体时,需用限制酶和_____酶处理三种荧光蛋白基因、两种loxP序列,将它们与脑组织特异表达启动子M相连接。
②研究者用显微注*法将图2所示表达载体导入小鼠的_____中,得到仅含一个图2 所示片段的转基因小鼠,再经过进一步筛选,获得纯合的转基因小鼠a。
(3)图2所示序列的两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因,只会被Cre酶识别并切割一次。为使脑组织细胞中Cre酶的表达受调控,研究者将Cre酶基因与启动子N(由信号分子X开启)连接,获得纯合转基因小鼠b,将图3所示纯合小鼠a和b杂交,得到F1。
①无信号分子X作用时,F1脑组织和其他组织细胞的**分别是_____。
②有信号分子X作用时,F1:出现“脑*虹”,请阐述机理:_____。
(4)研究者希望具有更丰富的颜*组合,即在一个细胞内随机出现两种或两种以上颜*叠加,形成更多颜*的“脑*虹”,请依据题目信息,写出设计思路:_____。
【回答】
2 DNA连接 受精卵 红*、无* F1为杂合子,有编码红、黄、蓝荧光蛋白的基因、loxP1、loxP2及Cre酶基因; 有信号分子 X 时,启动 Cre 酶表达,不同脑细胞中 Cre 酶表达情况不同,Cre酶识别的loxP不同,因而不同细胞会差异表达红*、黄*或蓝*荧光蛋白基因 设法使小鼠脑组织细胞内有多个相同的图 2 所示 DNA 片断,Cre 酶对每个DNA片段随机剪切,因而细胞的颜*由细胞内多个荧光蛋白的颜*叠加而成
【分析】
限制酶:能够识别双链DNA分子的某种特定核苷*序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷*之间的**二酯键断裂。
将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因*法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注*法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
【详解】
(1)通过图1可知,Cre酶识别两个相同的loxP序列,进行切除,切除后片段1自身环化且带有待敲除基因,片段2没有待敲除基因,故保留片段2,从而实现目标基因的敲除。
(2)①基因表达载体构建过程中需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶处理三种荧光蛋白基因、两种loxP序列,将它们与脑组织特异表达启动子M相连接。
②常用显微注*法将基因表达载体导入小鼠的受精卵细胞中,得到仅含一个图2所示片段的转基因小鼠,再经过进一步筛选,获得纯合的转基因小鼠a。
(3)①F1为杂合子,脑组织细胞中有编码红、黄、蓝荧光蛋白的基因、loxP1、loxP2及Cre酶基因;无信号分子X时,Cre酶不表达,仅表达与启动子相邻的荧光蛋白的基因即红*荧光蛋白基因,使脑组织细胞呈红*。通过题干信息可知,“脑*虹”是一项最新的大脑成像技术,通过荧光蛋白“点亮”大脑内的神经元,而其他组织细胞非神经细胞,故表现出无*。
②F1为杂合子,有编码红、黄、蓝荧光蛋白的基因、loxP1、loxP2及Cre酶基因;有信号分子X时,启动Cre酶表达,不同脑细胞中Cre酶表达情况不同,Cre酶识别的loxP不同,因而不同脑细胞会差异表达红*、黄*或蓝*荧光蛋白基因,使F1出现“脑*虹”。
(4)研究者希望具有更丰富的颜*组合,即在一个细胞内随机出现两种或两种以上颜*叠加,形成更多颜*的“脑*虹”,依据题目信息,可设计思路为:设法使小鼠脑组织细胞内有多个相同的图2所示DNA片断,Cre酶对每个DNA片段随机剪切,因而细胞的颜*由细胞内多个荧光蛋白的颜*叠加而成。
【点睛】
本题考查基因工程相关知识,要求考生能够识记基因工程的原理、工具以及*作步骤等。
知识点:基因编辑技术
题型:综合题
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