Question

【題目】基因敲除是一種基因工程操作技術(shù)，該技術(shù)針對(duì)某個(gè)序列已知但功能未知的基因，改變其結(jié)構(gòu)，使其功能喪失，進(jìn)而推測(cè)出該基因的生物學(xué)功能。

（1）將基因敲除雜合子小鼠雌雄互交，剪取子代小鼠尾尖，提取得到鼠尾組織基因組DNA，使用特定的引物，采用_________方法進(jìn)行擴(kuò)增并電泳，得到如圖結(jié)果。圖中WT所對(duì)應(yīng)的是野生型小鼠，KO和HET對(duì)應(yīng)的分別是_________。對(duì)所有子代鼠的電泳結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，WT、HET、KO的數(shù)量比例約為1∶2∶1，說(shuō)明該基因的遺傳符合_________定律。

（2）敲除基因的純合子往往生活力和繁殖力低，甚至?xí)�在胚胎期死亡，妨礙了對(duì)該基因在成年動(dòng)物體內(nèi)功能的研究。需要重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序，使基因的敲除發(fā)生在成年動(dòng)物特定組織和特定時(shí)間內(nèi)。

①在腎臟集合管細(xì)胞中，AQP2啟動(dòng)子特異性地與_________結(jié)合，開(kāi)始轉(zhuǎn)錄并產(chǎn)生水通道蛋白，這被稱為基因的_________。

②研究人員找到了一段被稱為loxP位點(diǎn)的DNA序列，該序列是酶C的作用位點(diǎn)，如下圖所示，當(dāng)基因X位于_________時(shí)，在酶C的作用下被敲除。

③采用基因工程等方法獲得在某基因兩側(cè)插入LoxP序列的純合小鼠A。一般情況下，小鼠A的表現(xiàn)型與野生型小鼠_________（相同/不同）。

④另外獲得一種轉(zhuǎn)基因小鼠B，在轉(zhuǎn)入的酶C基因前插入_________序列，可以使酶C在腎臟集合管處表達(dá)。

（3）請(qǐng)根據(jù)以上材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序獲得只在腎臟集合管處進(jìn)行基因敲除的小鼠：_________。

Answer 1

【答案】 PCR 基因敲除純合子和雜合子 基因的分離 RNA聚合酶 選擇性表達(dá) 兩個(gè)方向相同的loxP位點(diǎn)之間 相同 AQP2基因啟動(dòng)子 讓小鼠A和B雜交，子代自交，②通過(guò)PCR擴(kuò)增和核酸分子雜交等方法鑒定和選擇， ③獲得含有LoxP序列和連接AQP2啟動(dòng)子的酶C基因的純合子小鼠

【解析】本題以科研成果為背景，考查的知識(shí)有基因工程、基因分離定律和基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用、基因的表達(dá)等，意在考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決生物學(xué)問(wèn)題的能力。

（1）體外DNA擴(kuò)增可用PCR技術(shù)；據(jù)圖中DNA電泳帶分析，WT所對(duì)應(yīng)的是野生型小鼠，DNA均是661bp，KO所對(duì)應(yīng)的DNA均是200bp，表示基因敲除純合子，HET對(duì)應(yīng)的DNA有兩個(gè)電泳帶，分別是661bp和 200bp，表示基因敲除雜合子；基因敲除雜合子小鼠雌雄互交，子代的基因型數(shù)量比例約為1:2:1，說(shuō)明該基因的遺傳符合基因的分離定律。

（2）①轉(zhuǎn)錄時(shí)RNA聚合酶能特異性識(shí)別啟動(dòng)子并與之結(jié)合，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。在腎臟集合管細(xì)胞中水通道蛋白基因表達(dá)，產(chǎn)生水通道蛋白，這種現(xiàn)象稱為基因的選擇性表達(dá)；

②據(jù)圖可知，當(dāng)基因X位于兩個(gè)方向相同的loxP位點(diǎn)之間時(shí)，能在酶C的作用下被敲除。

③據(jù)題干，目的基因?qū)�入前的小鼠是純合子，�?dǎo)入目的基因后相當(dāng)于雜合子，仍表現(xiàn)顯性性狀，即小鼠A的表現(xiàn)型與野生型小鼠相同。

④欲使酶C基因在腎臟集合管處表達(dá)，可在酶C基因前插入AQP2基因啟動(dòng)子序列。

（3）插入LoxP序列的小鼠A相當(dāng)于雜合子，基因型設(shè)為Aa，連接AQP2啟動(dòng)子的酶C基因的小鼠B相當(dāng)于雜合子，基因型設(shè)為Bb，即小鼠A、B的基因型為AaBB和AABb，要獲得只在腎臟集合管處進(jìn)行基因敲除的小鼠即aabb的純合子，可將讓小鼠A和B雜交，子代自交，通過(guò)PCR擴(kuò)增和核酸分子雜交等方法對(duì)F2代進(jìn)行鑒定和選擇，獲得含有LoxP序列和連接AQP2啟動(dòng)子的酶C基因的純合子小鼠。

[點(diǎn)睛]：本題解題關(guān)鍵是：1.對(duì)題干信息的提取，分析其中的關(guān)鍵語(yǔ)句，充分聯(lián)系教材，找到與教材的銜接點(diǎn)；2. 分析圖示內(nèi)容，讀懂DNA電泳帶的含義，分析表現(xiàn)型對(duì)應(yīng)的基因型；根據(jù)圖示過(guò)程分析基因敲除的方法及原理，給合題文要求，聯(lián)系教材的有關(guān)原理、概念等，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。