下图为吉林大学农学部培育出世界首例赖氨酸转基因克隆奶牛“织女”的大致过程,请回答:
(1)实施基因工程的核心操作步骤是________________,实现②过程的常用方法是_________________。
(2)获得黑白花奶牛成纤维细胞后,利用______________技术扩增细胞,培养液中除了提供必要的营养物质之外,还需要添加_____________等天然成分。
(3)获得重组细胞④时,以去核卵细胞为受体细胞的原因是____________________
__________________。
(4)将早期胚胎移入代孕母牛体内之前,需要对代孕母牛进行___________处理,目的是_____________________________。
(5)要通过⑤过程获得较多的遗传同质早期胚胎,应采用______________技术,操作时应选择发育至__________期的胚胎,并将内细胞团___________。“织女”牛⑦进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁来生产人类所需的赖氨酸,因而称为________________。
回答下列有关现代生物科技方面的问题:
(1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接,一般选择能使二者产生___________(相同、不同)黏性末端的限制酶。
(2)在精卵结合过程中,防止多精入卵的第二道屏障称做: 。
(3)生态经济:使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。“无废弃物农业”体现了生态工程 原理。
(4)若要获取转基因植物人工种子,需培养到_______________阶段,再进行人工种皮的包裹;如用植物细胞实现目的基因所表达的蛋白质类药物的工厂化生产,培养到_______________阶段即可。
(5)动物克隆技术:目前动物的克隆主要采用__________________技术来实现,我国禁止生殖性克隆,但不反对________________的研究。
如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,请据图回答问题:
(1)写出各个阶段的名称:
A:________,B:________,C:________。
(2)写出图中各标号的名称:
[2]________,[4]________,[5]________,[7]________,[8]________。
(3)A时期的细胞具有发育上的 性,B时期开始出现 。
(4)[2]将来发育成 。
(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的,仅由一个精子和卵子结合成合子的生理基础是_____________________________________________________________________。
基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(细胞)对基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图:
(1)步骤①中,在核移植前应去除卵母细胞的。
(2)步骤②中,重组胚胎培养到期时, 可从其内细胞团分离出细胞。
(3)步骤③中,需要构建含有基因的表达载体。可以根据基因的设计引物,利用技术扩增基因片段。用限制酶分别在片段两侧进行酶切获得基因片段。为将该片段直接连接到表达载体,所选择的表达载体上应具有酶的酶切位点。
(4)为检测基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的,用抗蛋白的抗体进行杂交实验。
胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术,可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
(1)对良种母牛卵母细胞的采集,可以借助工具直接从 的卵巢中吸取,此时是未成熟的卵子,需体外培养至 期才具有受精能力。
(2)良种公牛的精子可用 (只写一种,本空1分) 方法收集,然后在体外进行获能处理,即可放在一定浓度的 培养后经化学药物诱导才能进行受精作用。
(3)在体外培养受精卵时,除给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供 气体以维持________________。
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器,需将目的的基因导入牛受精卵,最常用的导入方法是_______________;获得转基因母牛后,如果有______________________产生即说明目的基因已经表达。
(5)在上述试管牛培育过程中,所用到的主要胚胎工程的技术有_______________、早期胚胎培养和_______________。
科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS),继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠,流程如下:
(1)从黑鼠体内获得体细胞后,对其进行的初次培养称为 ,培养的细胞在贴壁成长至铺满培养皿底时停止分裂,这种现象称为 .
(2)图中2-细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得,该过程称为 ;也可从灰鼠体内取出卵子,通过 后进行早期胚胎培养获得。
(3)图中重组囊胚通过 技术移入白鼠子宫内继续发育,暂不移入的胚胎可使用 方法保存。
(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的 分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向 后用于疾病的细胞治疗。
根据基因工程和胚胎工程的相关知识回答下列问题:
(1)通过试管动物技术培养发育为早期胚胎后,再经 产生多个基因型相同的后代。
(2)胚胎移植时,受体应处于适合的生理状况,此时可利用激素对受体进行 处理;此外,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生 反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(3)胚胎移植的优势在于供体的职责变为 ,繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体承担。
(4)在制备乳腺生物反应器的过程中,科学家利用 两种工具酶将生长激素基因与 基因的启动子等调控组件重组在一起,通过 等方法,导入哺乳动物的受精卵中,然后,将受精卵送入母体内,使其生长发育成转基因动物。以上过程的核心是 。
胚胎工程技术包含的内容很丰富,如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛,请据图回答下列问题:
(1)应用1中获得的小牛,其遗传物质来源于 ,细胞B的名称是 。
(2)应用2中牛完成体内受精的场所是____________,刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为 ,胚胎种植后可以通过__________从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生,采用的胚胎工程技术有 (至少答出2种)等。
(3)应用3中细胞C取自牛胎儿的 或 细胞。
(4)应用4中通过 技术获得二分胚①和②,得到两只小牛,可以通过PCR技术进行小牛早期胚胎性别鉴定;也可以在细胞水平上通过对___________的分析进行性别鉴定。
下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答:
(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至 期的内细胞团或胎儿的 中分离得到的一类细胞。
(2)图中分化程度最低的干细胞是 。在体外培养条件下,培养液中加入 因子,可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3)在机体内,皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因 的结果。
(4)某患者不能产生正常的白细胞,通过骨髓移植可以达到治疗的目的,骨髓的治疗的实质是将上图的 细胞移植到患者体内。
(5)若要克隆某种哺乳动物,从理论上分析,上述红细胞、白细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的 ,其原因是 。
(6)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制,使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的 期。
(7)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段,用 细胞与骨髓瘤细胞融合,经多次筛选最终得到能分泌 的杂交瘤细胞。
一对表现正常的夫妇,其家族中都有遗传性囊性纤维化病(常染色体隐性遗传病)患者。医生对他们进行了遗传咨询后,决定运用试管婴儿的方法实现他们的优生愿望。医生首先为女性注射 ,刺激卵泡成长,实现控制性超数排卵,然后在局部麻醉下从卵巢中吸取 ,并在显微镜下将其移到含特殊培养液的培养皿中,置于37 ℃培养箱中培养。再从男性体内采集精子经过 处理,其方法通常采用 和 。处理后的精子与卵子放在含有 的同一培养皿中完成 。然后将受精卵移入发育培养液中继续培养,检查 和发育能力,待发育到桑椹胚或囊胚时,分别对多个胚胎的细胞进行 ,选择出 的胚胎植入母亲 内,避免遗传病孩子出生。
阅读下列材料,结合所学知识回答问题:
2012年诺贝尔生理学或医学奖授予英国和日本两位科学家。他们所做的细胞核重编程就是将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态,用于形成各种类型的细胞,创造了诊断和治疗疾病的新方法。请回答下列问题:
(1)在胚胎工程中,胚胎干细胞可来自于囊胚的 ,它能被诱导分化为多种细胞、组织,说明它具有 的特性。
(2)培养胚胎干细胞的关键是要有一种既能促进细胞分裂又可抑制 的培养体系。
(3)若下图为运用胚胎干细胞核移植技术进行高等动物克隆的模型图,则C→D一定包含 和 技术。
一对表现型正常的夫妇,生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时,发现妻子的双侧输卵管完全堵塞,不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断,过程如图。
请回答:
(1)过程①是指在体外进行的 处理,从而使精子与卵子结合形成受精卵;过程②称为 。
(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时,要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③ 进行PCR扩增,然后用Mst Ⅱ对扩增产物进行切割,产生多个片段的酶切产物。据此判断,Mst Ⅱ是一种 酶。
(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同,形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④,据此判断该胎儿为 (正常/患者/携带者)。
在胚胎干细胞培养过程中加入适当诱导物后,发现培养的细胞呈胰岛样细胞的变化。下列系列实验,以检测该细胞是否具有胰岛B细胞的生理功能。
(1)胰岛素释放实验:控制培养液中葡萄糖的浓度,检测细胞分泌的胰岛素的量。图甲表示所得实验结果,据此分析胚胎干细胞诱导成功,得到此结论的依据是 。
(2)体内移植实验:将细胞移植到患糖尿病的小鼠体内,测小鼠血糖,结果如图乙所示。细胞移植实验是否支持胰岛素释放实验的结论?___ 。
(3)某些小鼠肝细胞膜上的胰岛素受体数目减少,即使移植上述实验细胞,血糖浓度还是偏高,其主要原因是 。
运用现代生物科技相关知识,回答下列问题:
(1)动物细胞融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的________细胞,称为杂交细胞。
(2)合子形成后即在_____________内进行有丝分裂,开始发育。胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的,这一时期成为_______期。
(3)当获能后的精子与卵子相遇时,首先发生__________反应,释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通路。防止多精入卵的生理反应依次有__________、__________。(时间顺序不可颠倒)
(4)生态经济主要是通过实行“_______________”的原则,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化,而实现循环经济最重要的手段之一就是__________________。
治疗性克隆是指把患者体细胞移植到去核卵母细胞中构建形成重组胚胎,体外培养到一定时期分离出ES细胞,获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞),用于治疗。请回答下列问题:
(1)治疗性克隆采用的技术有 , 和干细胞培养。
(2) ES细胞可从重组胚胎培养到囊胚时期的 中分离。
(3)在培养液中加入 可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞,体现了ES细胞在功能上具有发育的 。
(4)基因工程的核心步骤是 。为治疗遗传性糖尿病,可将正常胰岛素基因导入ES细胞中,检测该基因是否插入到ES细胞的DNA上,可采用 技术;再将此重组细胞定向诱导分化后,筛选得到 的胰岛样细胞,并扩增培养后输入患者体内,这种治疗方法称为 。