【題目】Hedgehog基因(H)廣泛存在于無脊椎動物和脊椎動物中,在胚胎發(fā)育中起重要作用.我國科研工作者利用基因敲除和核酸分子雜交技術(shù)研究了H基因在文昌魚胚胎發(fā)育中的作用.

(1)在脊椎動物各個不同類群中,H基因的序列高度相似.H基因高度保守,是由于該基因的突變類型在_______________________中被淘汰.

(2)研究者使用了兩種TALE蛋白對文昌魚的H基因進行敲除.TALE蛋白的結(jié)構(gòu)是人工設(shè)計的,蛋白質(zhì)的中央?yún)^(qū)能夠結(jié)合H基因上特定的序列,F(xiàn)區(qū)則能在該序列處將DNA雙鏈切開,如圖1所示.

①根據(jù)TALE蛋白的功能設(shè)計出其氨基酸序列,再根據(jù)氨基酸序列對應(yīng)的___________序列推測出編碼TALE蛋白的DNA序列,人工合成DNA序列之后再以其為模板進行______生成mRNA.

②將兩種mRNA用_____________法導(dǎo)入文昌魚的卵細(xì)胞中,然后滴加精液使卵受精.此受精卵發(fā)育成的個體為F0代.

③F0代個體細(xì)胞內(nèi)被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后,H基因很可能因發(fā)生堿基對的__而喪失功能,基因喪失功能則被稱為“敲除”.

(3)提取F0代胚胎細(xì)胞DNA,克隆H基因,用________進行切割,電泳后用放射性同位素標(biāo)記的H基因片段為探針進行DNA分子雜交,實驗結(jié)果如圖2所示.圖中樣品_____代表的F0個體中部分H基因已被敲除.研究者發(fā)現(xiàn),在F0個體產(chǎn)生的所有配子中,通常只有部分配子的H基因被敲除,可能的原因是__________________________________

(4)將F0代與野生型魚雜交,再從F1代魚中篩選出某些個體相互交配,在F2代幼體發(fā)育至神經(jīng)胚期時進行觀察和計數(shù),結(jié)果如表所示.

F2中正常幼體數(shù)

F2中畸形(無口和鰓,尾部彎曲)幼體數(shù)

第一組

101

29

第二組

106

33

第三組

98

31

根據(jù)雜交實驗結(jié)果可知,F(xiàn)1代魚中篩選出的個體均為____________(雜合子/純合子),H基因的遺傳符合___________定律.隨著幼體繼續(xù)發(fā)育,進一步檢測到的各組中正常個體數(shù)與畸形個體數(shù)的比例將會____________

【答案】 自然選擇(進化) 密碼子(mRNA) 轉(zhuǎn)錄 顯微注射 缺失 BsrGⅠ 樣品2 F0受精卵中成對的H基因中僅一個被敲除(F0胚胎中僅部分細(xì)胞的H基因被敲除、細(xì)胞中H基因未被敲除) 雜合子 基因分離 升高

【解析】圖1中被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后,缺失了BsrGⅠ識別位點。分析圖2中H基因中含有一個BsrGⅠ識別位點,能被BsrGⅠ切割形成兩種不同長度的DNA片段,而H基因被敲除后會缺失BsrGⅠ識別位點,不能被BsrGⅠ識別和切割。樣品1中有兩種長度不同的DNA,說明其代表的個體中H基因沒有被敲除,樣品2中含有3種長度不同的DNA片段,說明其代表的F0個體中部分H基因已被敲除。分析表格:F2代幼體中約有1414為畸形個體,即正常幼體:畸形幼體≈3:1。

(3)H基因中含有一個BsrGⅠ識別位點,能被BsrGⅠ切割形成兩種不同長度的DNA片段,而H基因被敲除后會缺失BsrGⅠ識別位點,不能被BsrGⅠ識別和切割。樣品1中有兩種長度不同的DNA,說明其代表的個體中H基因沒有被敲除,樣品2中含有3種長度不同的DNA片段,說明其代表的F0個體中部分H基因已被敲除。在F0個體產(chǎn)生的所有配子中,通常只有部分配子的H基因被敲除,可能的原因是F0受精卵中成對的H基因中僅一個被敲除(F0胚胎中僅部分細(xì)胞的H基因被敲除、細(xì)胞中H基因未被敲除)。

(4)將F1代魚中篩選出某些個體相互交配,F(xiàn)2代幼體中約有1414為畸形個體,即發(fā)生性狀分離,這說明F1代魚中篩選出的個體均為雜合子,H基因的遺傳符合基因分離定律。隨著幼體繼續(xù)發(fā)育,由于畸形(無口和鰓,尾部彎曲)幼體會被逐漸淘汰,因此進一步檢測到的各組中正常個體數(shù)與畸形個體數(shù)的比例將會升高。

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(1)Ⅱ3的致病基因的遺傳方式是_________,Ⅱ2的致病基因是_________(填“顯性或“隱性”) 致病基因。

(2)若Ⅱ2的致病基因是常染色體遺傳,則Ⅲ2的基因型是_________,Ⅲ2與同基因型的人婚配,子女患病的概率是_________

(3)若Ⅱ2與Ⅱ3生了一個先天聾啞的女孩,該女孩的X染色體缺失了一段,則這條缺失一段的X染色體來自_________(填“父親”還是“母親”),這個女孩的基因型是_________。

(4)圖乙細(xì)胞名稱是_________,該細(xì)胞發(fā)生的變異類型是_________,根據(jù)(3)中的分析結(jié)果在圖中相應(yīng)染色體上標(biāo)出A(a)基因。_____

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