基因敲除/敲入技术的比较和选择（一）_医药保养_中国百科网
基因敲除/敲入技术的比较和选择（一）
    
1.转基因技术的应用和缺陷转基因技术可以帮助我们在动物体内研究新基因或者突变的基因。此外，通过转基因技术可以用有功能的基因代替缺陷基因，进而治疗基因缺陷性疾病。对性腺机能缺陷小鼠进行治疗的研究是一个很好的例子。hpg―/―小鼠由于缺失编码促性腺激素释放激素(GnRH)和GnRH相关肽(GAP)的基因而不能生育。通过转基因技术将hpg转基因导入到hpg纯合子突变小鼠。经过实验得到的子代小鼠生育功能完全正常。这一实验结果有力地证明了转基因与正常等位基因在表达方式上没有区别，因此很有希望作为基因缺陷性疾病的治疗工具。转基因技术的缺陷在于必须将DNA导入到亲代的生殖细胞中，转基因表达的程度很难预测，可能仅在极小部分转基因个体中能获得足够水平的表达；此外，由于生殖细胞中导入了大量转基因以及转基因表达的不稳定性，可能导致由于基因过表达引起的损伤；如果转基因被整合到癌基因附近时还有激活癌基因从而导致癌症发牛的危险。2.同源重组进行基因敲除的优缺点基因敲除技术对于确定特定基因的性质以及研究它对机体的影响具有重要的意义。通过基因敲除技术可以帮助我们了解疾病的根源或者寻找基因治疗的靶标。通过同源重组可以将外源基因定点整合到靶细胞基因组上某一确定的位点，从而达到定点修饰改造染色体上某一基因的目的。它克服了随机整合的盲目性和偶然性，是一种理想的修饰、改造牛物遗传物质的方法。同源重组技术的诞生可以说是分子生物学技术上继转基因技术后的又一革命。完全性基因敲除的主要缺点在于：①某些基因敲除后，具有胚胎致死性。使得无法研究该基因在胚胎发育晚期和成年期的功能；②某些基因在不同细胞类型执行不同的功能，完全基因敲除的小鼠会出现复杂的表型，很难确定异常的表型是由一种细胞引起的或者是由几种细胞共同引起的；③利用完全基因敲除小鼠，很难对靶基因在特定细胞特定时间内的功能进行系统的了解；④目前研究表明，许多疾病包括大部分肿瘤是由体细胞突变导致的，利用完全基因敲除技术无法构建因为体细胞突变引起的人类疾病小鼠模型。3.条件性和诱导性基因敲除的优缺点传统的基因打靶技术所获得的基因突变存在于转基因动物的生殖细胞中，用其作亲本获得的子代纯合子突变动物体内所有组织细胞的基因组中都携带此突变。这种纯合子突变动物常因严重的发育障碍而出现死胎或早期死亡，使人们无法深入研究靶基因在非生殖系或个体发育晚期的重要功能。时空特异性基因打靶解决的正是这一难题。通过时空特异性基因打靶技术可以实现在特定的时间和空间――即在特定的发育阶段和特定的组织细胞中开启或关闭特定基因。这一技术进步在基因突变、染色体畸变和基因功能研究方面都发挥巨大作用。诱导性基因敲除实现了人为诱导基因突变的时间，避免了因基因突变而导致胚胎死亡的问题；而且在两个lox位点之间的重组率较高；如果用病毒或配体／DNA复合物等基因转移系统来介导把Cre的表达，则可省去建立携带Cre的转基因动物的过程。显而易见，相对完全性基因敲除，条件性和诱导性基因敲除其打靶载体的设计要求更高，实验周期也更长。虽然随着基因敲除技术的发展，早期技术中的许多不足和缺陷都已经解决，但基因敲除技术始终存在着一个难以克服的缺点，即敲掉一个基因并不一定就能获知该基因的功能，其原因在于许多基因在功能上是冗余的，敲掉一个在功能上冗余的基因，并不能造成容易识别的表型。
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跟谁学学生版:genshuixue_student精品好课等你领在线咨询下载客户端关注微信公众号&&&分类：分析有关资料，回答有关遗传、基因工程问题。（13分）油菜的株高由等位基因 G 和 g 决定，GG 为高杆，Gg 为中杆，gg 为矮杆。B基因是另一种植物的高杆基因，B 基因与 G 基因在油菜的株高上有相同的效果，并且株高与这两个基因的数量正相关。下图是培育转基因油菜的操作流程。请回答下列问题：（1）步骤①中用到的工具酶是，培育转基因油菜主要运用了转基因技术和技术。（2）图中质粒是双链闭合环状的DNA分子，若用两种识别切割序列完全不同的限制酶M和N切割，通过凝胶电泳分离分析得下表。限制酶M和N的识别序列和切割位点如图甲所示。①该质粒的长度为___________kb。在该质粒中，M酶与N酶的切割位点分别有__________、个。②M酶与N酶切出的能相互粘连的末端在酶的作用下相互连接，请将连接的结果表示出来：____________。连接后的序列是否可以用M酶、N酶进行切割：_______________。下图为B基因的结构示意图以及限制酶M和N的切割位点。③现用图中基因作为目的基因，若采用直接从供体细胞中分离，可选用酶______来切割。④已知Ⅱ区的碱基数是2000个，其中阴影区域碱基数是800个，空白区域中G和C的总数共有400个，则由该区转录的mRNA中A和U总数是。（3）若将一个B 基因转移到矮杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，且B 基因与g 基因位于非同源染色体上，这样的转基因油菜植株表现型为。（4）若将一个B 基因转移到中杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，培育了甲～丁四种转基因油菜（如下图）。①与甲的株高相同的是。四种转基因油菜分别自交，在不考虑交叉互换的前提下，子代有3 种表现型的是。②另有一种转基因油菜自交子代也有3 种表现型，请在下图中的染色体上标出B 基因的位置。分析有关资料，回答有关遗传、基因工程问题。（13分）油菜的株高由等位基因 G 和 g 决定，GG 为高杆，Gg 为中杆，gg 为矮杆。B基因是另一种植物的高杆基因，B 基因与 G 基因在油菜的株高上有相同的效果，并且株高与这两个基因的数量正相关。下图是培育转基因油菜的操作流程。请回答下列问题：（1）步骤①中用到的工具酶是&&&&&&&&&&&&，培育转基因油菜主要运用了转基因技术和&&&&&&&&&&&技术。（2）图中质粒是双链闭合环状的DNA分子，若用两种识别切割序列完全不同的限制酶M和N切割，通过凝胶电泳分离分析得下表。限制酶M和N的识别序列和切割位点如图甲所示。①该质粒的长度为___________kb。在该质粒中，M酶与N酶的切割位点分别有__________、&&&&&&&&个。②M酶与N酶切出的能相互粘连的末端在酶的作用下相互连接，请将连接的结果表示出来：____________。连接后的序列是否可以用M酶、N酶进行切割：_______________。下图为B基因的结构示意图以及限制酶M和N的切割位点。③现用图中基因作为目的基因，若采用直接从供体细胞中分离，可选用酶______来切割。④已知Ⅱ区的碱基数是2000个，其中阴影区域碱基数是800个，空白区域中G和C的总数共有400个，则由该区转录的mRNA中A和U总数是&&&&&&&&&&&&&&。（3）若将一个B 基因转移到矮杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，且B 基因与g 基因位于非同源染色体上，这样的转基因油菜植株表现型为&&&&&&&&&&。（4）若将一个B 基因转移到中杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，培育了甲～丁四种转基因油菜（如下图）。①与甲的株高相同的是&&&&&&&&。四种转基因油菜分别自交，在不考虑交叉互换的前提下，子代有3 种表现型的是&&&&&&&&&&&&&。②另有一种转基因油菜自交子代也有3 种表现型，请在下图中的染色体上标出B 基因的位置。科目:难易度:教材: 高中生物综合库最佳答案（13分）（1）DNA连接酶&植物组织培养&&（2）①& 16kb；&& 3、2；②&&&&&否&&&&③N&&&&&&④400&&&&&（3）中杆&&（4）①乙和丁（1分）&&&&丙（1分）②解析试题分析：（1）步骤①表示经限制酶切割后的目的基因和质粒形成重组DNA的过程，故该过程用到的工具酶是DNA连接酶；培育转基因油菜首先利用转基因技术将目的基因导致受体细胞，然后利用植物组织培养技术将受体细胞培育成植株。（2）①由于质粒为环状DNA，用酶M得到3个片段，则有3个切点，用酶N得到2个片段，则有2个切点，长度分别为7和9，则该DNA的长度为16Kb。②M酶和N酶切割能得到相同的黏性末端，可以用DNA连接酶催化连接，连接结果见答案；当连接后，没有了两种酶的识别序列，因此两种酶不能再切割了。③从供体细胞中获得目的基因最常用的方法是一定的限制酶切割。如果选用酶M切割，将会将能指导蛋白质合成的片段破坏掉，故应选用酶N来切割。④④由于Ⅱ区阴影部分不能指导蛋白质的合成，故Ⅱ区能指导蛋白质合成的碱基数＝总数（2000个）－阴影部分（800个）＝1200个；该部分碱基中C和G占400个，A和T点800个，则每条链中A+T有400个，根据碱基互补配对原则，由其转录得到的RNA中有A和U为400个。（3）若将一个B基因导入矮秆油菜，其基因型为Bbgg，故根据题意其表现型为中秆。（4）①根据图解，甲植株同时含有G、B两个基因且两个基因都能表达，甲表现为高秆，故与甲的株高相同的有乙和丁，而丙虽说也导入了B基因，但由于B基因的导入位置在G基因的中间，其导入破坏了G基因，故丙植株只能表现出一个B基因即为中秆；四种转基因油菜分别自交（无目的基因表示为b），甲基因型为GgBb，其自交后代为1GGBB:(2GGBb+2GgBB):(4GgBb+1GGbb+1ggBB):(2Ggbb+2ggBb):1ggbb=1:4:6:4:1，故甲自交后代有五种表现型；乙基因型为GgBb，但由于两对基因位于一对同源染色体上，故其自交后代为（GGbb+ggBB）:2GgBb，其自交后代只有一种表现型；丙的基因型为ggBb，其自交后代为ggBB:2ggBb:ggbb，后代共有3种表现型；丁的基因型为GgBb，其自交后代和甲一样。②另一种转基因油菜自交后代也有三种表现型，由B基因和G基因位于同一条染色体上，二者遵循分离定律，图解见答案。考点：本题考查遗传和基因工程的相关知识，意在考查考生能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容，能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力。知识点:&&&&&&基础试题拔高试题热门知识点最新试题
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转基因技术的发展
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1.转基因技术的应用和缺陷技术可以帮助我们在动物体内研究新基因或者突变的基因。此外，通过转基因技术可以用有功能的基因代替缺陷基因，进而治疗基因缺陷性疾病。对性腺机能缺陷进行治疗的研究是一个很好的例子。hpg―/―小鼠由于缺失编码促性腺激素释放(GnRH)和GnRH相关肽()的基因而不能生育。通过转基因技术将hpg转基因导入到hpg纯合子突变小鼠。经过实验得到的子代小鼠生育功能完全正常。这一实验结果有力地证明了转基因与正常等位基因在表达方式上没有区别，因此很有希望作为基因缺陷性疾病的治疗工具。转基因技术的缺陷在于必须将导入到亲代的生殖中，转基因表达的程度很难预测，可能仅在极小部分转基因个体中能获得足够水平的表达；此外，由于生殖细胞中导入了大量转基因以及转基因表达的不稳定性，可能导致由于基因过表达引起的损伤；如果转基因被整合到癌基因附近时还有激活从而导致癌症发牛的危险。2.同源重组进行基因敲除的优缺点敲除技术对于确定特定基因的性质以及研究它对机体的影响具有重要的意义。通过基因敲除技术可以帮助我们了解疾病的根源或者寻找基因治疗的靶标。通过同源重组可以将外源基因定点整合到靶基因组上某一确定的位点，从而达到定点修饰改造染色体上某一基因的目的。它克服了随机整合的盲目性和偶然性，是一种理想的修饰、改造牛物遗传物质的方法。同源重组技术的诞生可以说是分子学技术上继转基因技术后的又一革命。完全性基因敲除的主要缺点在于：①某些基因敲除后，具有胚胎致死性。使得无法研究该基因在发育晚期和成年期的功能；②某些基因在不同细胞类型执行不同的功能，完全基因敲除的小鼠会出现复杂的表型，很难确定异常的表型是由一种引起的或者是由几种细胞共同引起的；③利用完全基因敲除小鼠，很难对靶基因在特定细胞特定时间内的功能进行系统的了解；④目前研究表明，许多疾病包括大部分是由体细胞突变导致的，利用完全基因敲除技术无法构建因为突变引起的人类疾病小鼠模型。3.条件性和诱导性基因敲除的优缺点传统的基因打靶技术所获得的基因突变存在于转基因动物的生殖细胞中，用其作亲本获得的子代纯合子突变动物体内所有细胞的基因组中都携带此突变。这种纯合子突变动物常因严重的发育障碍而出现死胎或早期死亡，使人们无法深入研究靶基因在非生殖系或个体发育晚期的重要功能。时空特异性基因打靶解决的正是这一难题。通过时空特异性基因打靶技术可以实现在特定的时间和空间――即在特定的发育阶段和特定的组织中开启或关闭特定基因。这一技术进步在基因突变、染色体畸变和基因功能研究方面都发挥巨大作用。诱导性基因敲除实现了人为诱导基因突变的时间，避免了因基因突变而导致胚胎死亡的问题；而且在两个lox位点之间的重组率较高；如果用或配体／复合物等基因转移系统来介导把Cre的表达，则可省去建立携带Cre的转基因动物的过程。显而易见，相对完全性敲除，条件性和诱导性基因敲除其打靶载体的设计要求更高，实验周期也更长。虽然随着基因敲除技术的发展，早期技术中的许多不足和缺陷都已经解决，但基因敲除技术始终存在着一个难以克服的缺点，即敲掉一个基因并不一定就能获知该基因的功能，其原因在于许多基因在功能上是冗余的，敲掉一个在功能上冗余的，并不能造成容易识别的表型。