基因敲除後的小鼠的基因型是 aa 嗎? | 知乎問答精選

 

A-A+

基因敲除後的小鼠的基因型是 aa 嗎?

2017年11月23日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 21 ℃ 次

【SuyoungWang的回答(24票)】:

半夜睡不著,爪機嘗試回答。

看題目似乎題主是高中生,我首先嘗試通過限定定義盡可能簡化回答。

===========2015.3.8編輯===========

首先,基因敲除,我將其看作是某一基因被突變使其完全喪失功能,屬於分子生物學水平

對於題主所說的基因敲除小鼠,我將其認為是小鼠兩條常染色體上某一基因均被突變後完全喪失功能,也屬於分子生物學水平

再來定義一下題主所謂的A與a。A表示顯性基因,而a表示隱性基因。顯性基因指的是在雜合狀態下其對應性狀與其純合狀態下性狀一致或者性狀極為相近的基因,習慣用大寫字母表示。而隱性基因則是僅當其純合才會表現出明顯性狀的基因,習慣用小寫字母表示。 這是從宏觀水平觀察到的定義。此處的基因和現代的基因定義是有差異的,現代廣義的基因指的是一切可以調控生命過程的遺傳物質序列,而顯性基因和隱性基因中的基因指的是可控制生物性狀的遺傳因子。

明確了概念後我們來看題。

對於二倍體生物而言,當某一條常染色體上的基因被敲除後,另一條常染色體上的等位基因的功能如果能夠補償缺失的常染色體上基因的功能,則不會引起明顯的性狀改變。而當單基因無法滿足代謝需求時,性狀就會發生明顯的變化。

所以題目第一個問題的答案是AA和aa都有可能,取決於敲除的基因。第二個問題的答案也取決於敲除的基因。

事實上二倍體生物兩條常染色體上的基因在表達的時候行為十分複雜,涉及到大量的調控過程,以及甲基化等表觀遺傳過程。

同時,在生物體內存在著大量的替代代謝途徑,某一基因被敲除後生物體完全可以通過替代途徑完成某一代謝過程。許多單基因敲除的小鼠與正常小鼠並無任何表現型差異。此時討論顯隱性就沒有任何意義了。

當然了,如果從分子水平來定義顯隱性,認為某一基因有功能為A,無功能為a,答案明顯為aa和Aa。(注意,這只是假定,在分子水平不能用簡單的顯隱性來描述基因

下面嘗試將題目複雜化,盡量描述全部情況。

當敲除的基因位於性染色體上時,情況就變的麻煩起來了。

如果敲除的基因位於XY染色體同源區,則和常染色體相似。

如果敲除Y染色體非X同源區上的某一基因,則可認為此基因為顯性,因為該基因缺陷無法通過其他途徑補償,如雄性生殖器官形成相關基因。

若位於X染色體非同源區上,由於雌性在發育過程中某一X染色體會發生隨機的異染色質化而喪失活性,所以對於雌性雜合子而言,哪條X染色體異染色質化決定了其表現型。但此過程也不是絕對的,當未被異染色質化的染色體上基因出現問題時,體內還存在著其他途徑使異染色質化的X染色體上的基因進行表達。

總結一下。對於生物體來說,幾乎不存在任何絕對的顯隱性,現代遺傳學中對基因型的描述是可以精確到DNA水平的,而所謂的顯隱性基因是在我們對分子水平一無所知的情況下對一些可觀察性狀的遺傳規律的描述,並不能將其直接對應到現代的基因概念上。比如某一無旁路的代謝途徑中存在有三個不可替代的關鍵酶,其中任意一個酶的編碼基因發生突變致使酶功能喪失都會導致代謝途徑的紊亂,從表型觀察,這三個編碼基因的突變僅對應了一個性狀,過去我們會認為此性狀由單基因控制,但在事實上分子水平卻是由三個編碼基因控制。

目前我們對生命活動的瞭解還很膚淺,遺傳領域存在著大量不清楚的問題。高中生物的知識更是停留在幾十年前。所以題主對於很多問題大可不必深究,如果感興趣,以後可以進入相關領域研究。

答主並未從事基因功能方面的研究工作,以上答案供參考。半夜被窩裡答題,語無倫次,全憑記憶,如有錯誤,歡迎指出。知乎上似乎很多人黑生物?題主入行需謹慎,千萬別說是我在這忽悠跳坑。

【灰灰灰的回答(2票)】:

根據題主提問,題主應該是完全不瞭解敲除小鼠的技術細節,我僅從最基本技術角度回答一下吧。

首先大概給題主講一下敲除小鼠是如何制備的。

第一步,在體外培養的胚胎干細胞中敲除感興趣的基因,現在有多種技術可用。卡佩奇等獲得諾貝爾獎的同源重組法,是傳統上最常使用的方法。最近兩年,zhangfeng實驗室發明的Crisper敲除技術,效率更高更容易進行,目前越來越多的實驗室已經開始使用。個人認為此技術對大有衝擊諾獎的希望,雖然已經有了卡佩奇等在敲除小鼠的開創性貢獻,Crisper技術仍然有前者無法比擬的優勢。目前zhang和合作者們已經把這項技術發展為哺乳動物細胞中進行大規模遺傳篩選的有力工具(敲除和過表達篩選都可以實現),這項技術對科學界的貢獻絕對值得讚譽。對不起扯遠了。

第二步,將基因敲除的胚胎干細胞導入正常的小鼠胚胎,隨後移植入假孕的母鼠子宮。這裡有一個問題,基因敲除的胚胎干細胞究竟是什麼基因型?傳統的同源重組法敲除,得到的多數是Aa型。受制於同源重組效率影響,很少能得到aa型,但使用一定的方法並非完全不可能得到aa。新的crisper技術,很容易得到aa基因型的敲除細胞。

第三步,敲除的胚胎干細胞和正常胚胎細胞會融合,共同發育成小鼠 。這個小鼠體內有上述兩種不同來源的細胞,因此被成為嵌合體,chimera,奇美拉。這不是我們最後想要的敲除小鼠,後面還有兩步。在嵌合體中,你不知道兩種細胞的分佈和比例。

第四步,為了得到所有細胞都來自敲除細胞的小鼠,我們需要將雄性嵌合體小鼠和普通雌性小鼠進行交配,這裡就有運氣成分了:因為嵌合體小鼠的生殖腺也是由剛才提到的兩種細胞組成,那麼它產生的精子應該也會包含兩種,A和a。當攜帶敲除基因的精子(a)和普通雌鼠(AA)產生的卵子(A)結合後,產生的小鼠就是純的Aa基因型。這個小鼠叫做F1代小鼠。

第五步,F1代雌性和雄性交配,即可得到基因型為aa的完全敲除小鼠。

回到題主的問題, 「 基因敲除後的小鼠基因型 」。

瞭解了上面的知識,問題的答案就清楚了。在第一步,兩種技術產生的胚胎干細胞,是Aa或者aa基因型,都會注射入正常AA胚胎,製成嵌合體。然後嵌合體和普通小鼠交配,得到純的F1代Aa小鼠,再然後Aa互相交配,得到AA,Aa及aa。

PS,

1,基因在X或Y染色體的時候情況略有不同。

2,留空。

【諸葛博士的回答(0票)】:

基因敲除裡的基因已經不是經典的孟德爾遺傳裡的基因的概念了,經典遺傳裡的基因現在更精確的定義是表型,而現代意義的基因是指染色體內的一個dna片段。所以這問題本身就比較奇怪

標籤:-醫學 -生物學 -基因 -遺傳學 -兩性情感


相關資源:





給我留言