白蛋白在临床上需求量很大,通常从人血中提取。由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增,使人们对血液制品顾虑重重。如果应用一定的生物工程技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能。大致过程如下:
a.将人体血清白蛋白基因导入雌性奶牛胚胎细胞,形成重组细胞①;
b.取出重组细胞①的细胞核,注入去核牛卵细胞中,形成重组细胞②;
c.电脉冲刺激重组细胞②促使其形成早期胚胎;
d.将胚胎移植到母牛的子宫内,最终发育成转基因小牛。
请回答下列问题:
(1)若人的血清白蛋白基因的序列是未知的,可以从 中获得;
(2)重组细胞①和②中 (①/②)实现了基因的重组,实验过程b利用的技术是 ;
(3)若将早期胚胎分成若干个,让其分别发育成小牛,这些小牛的基因型 (相同/不同),此项技术称为 ;
(4)在进行胚胎移植时,需对受体母牛进行 处理;
(5)运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞(ES细胞),培养如下:早期胚胎→内细胞团→胚胎干细胞。在培养过程中,需用酶处理内细胞团,使之分散成单个细胞。培养过程中往往需用胚胎成纤维细胞制备 ,目的是 。在培养过程中,往往还要加入抗生素,以防止 。
长期以来优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈,近年发展起来的生物工程技术使优良种畜的繁殖大大加速。下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法,请据图完成下列问题:
(1)在试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须用到的生物技术有______、 。
(2)用激素处理的目的是使B牛 ,用的激素是 ,E牛的性别是 。
(3)从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到 (时期)才能与精子结合。
(4)A牛的精子必须在B牛的生殖道中经过相应的生理变化后,才能与B牛的卵细胞结合,完成受精作用,这个过程叫做 。卵子受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙能够观察到 。
(5)生产上常用 期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得多个性状相同的家畜个体,可以使用 技术。如果是对囊胚阶段的胚胎分割操作时应注意 。
(6)试管牛技术作为现代生物技术和母牛正常怀孕、生产的过程的相同之处是 ,不同点在于 。
下图是“万能细胞”的诞生过程,图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因,将改造后的“万能细胞”植入小鼠身体上,植入的细胞长成了“肿瘤”,“肿瘤”中出现了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题:
(1)胚胎干细胞又称ES细胞,是从______________________________中分离出来的一类细胞,如果胚胎发育到了囊胚期,这时的____________
(2)胚胎干细胞在功能上具有发育的___________________ 。
(3)图中逆转录病毒的作用是____________________,过程③利用了逆转录病毒的______________特性。
(4)“万能细胞”经体外诱导分化,可以培育出人造组织器官,这样培育的特殊细胞或器官移回病人体内与异体器官移植相比,最大的优点是_______________________________。
(5)请说出一种胚胎干细胞的应用: _______________________________________。
下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究,请据图分析回答:
(1)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的滋养层上,并加入动物血清、抗生素等物质,维持细胞不分化的状态。在此过程中,滋养层提供干细胞增殖所需的________,加入抗生素是为了________________,这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(2)过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素,这项研究利用了胚胎干细胞具有______________________________的特点。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是___________。
(3)将目的基因转入胚胎干细胞前需构建基因表达载体,其目的________________。
(4)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时,必须用X射线照射去除胸腺的小鼠,获得免疫缺陷小鼠,其目的是___________,该过程研究的意义在于解决____________________________________问题。
下图为应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题。
(1)在培育转入人生长激素基因的牛的过程中,人的生长激素基因之所以能在牛细胞内表达,产生人的生长激素,其原因是______________________。
(2)要使人的生长激素基因在牛的垂体细胞中特异性表达,完整的基因表达载体要包括目的基因、_______________、_______________、标记基因、复制原点等部分。在③之前要检测早期胚胎细胞是否已经导入人生长激素基因,宜采用______________技术。③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段,可以采用___________和___________技术,培育出多头相同的转基因牛犊。
(3)prG能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体,Ⅰ最可能是______________细胞,Ⅱ代表的细胞具有________________的特点。
(4)在抗虫棉培育过程中,④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞,则与采用叶肉细胞相比较,其优点是_________________________________________,⑤过程采用的技术是_______________________________。科学家预言,此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后,将出现不抗虫的植株,此现象来源于_______________。
控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义。目前,分离精子技术是有效的性别控制方法。例如:牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右,利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来,再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如下图所示)。
根据以上信息回答下列相关问题:
(1)试管动物技术通常是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下________和受精,受精卵通过培养发育为早期胚胎后,再经胚胎移植产生后代的技术。
(2)图中过程①通常采用____________技术。在这个过程中________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。防止多精入卵的生理反应有________________________________。
(3)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。
(4)为了确保得到所需性别的试管牛,往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定,请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法(只需写出名称或简要原理)。
_________________________________________________________________
【生物——选修3:现代生物科技专题】 。
(1)对于基因工程来说,其核心是 ;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是 。
(2)植物体细胞杂交过程有两个关键,一个是在把植物细胞杂交之前,必须
;另外一个是 。
(3)在进行单克隆抗体的生产过程中,要把两种细胞进行融合,一种是在体外能够大量增殖的骨髓瘤细胞,另外一种是 ;诱导该两种细胞融合常用的因素有PEG、电激、 等。
(4)胚胎干细胞在功能上具有发育的 性,在体外培养的条件下,可以增殖而不发生 。
(5)家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养,可以提取干扰素用于制药。
①进行转基因操作前,需用___________酶短时处理幼蚕组织,以便获得单个细胞。
②为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达,需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_________和___________之间。
③采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。PCR反应体系的主要成分应该包含:扩增缓冲液(含Mg2+)、水、4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、_____________和_________________;在PCR反应过程中,有一个环节是从较高的温度冷却到相对较低的55℃左右,其作用是 。
利用生物反应器培养家蚕细胞时,贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中,这样可以_________________增加培养的细胞数量,也有利于空气交换。
请阅读下面的有关科技报道,并回答问题:
科学家培养了出“器官种子”
2001年7月,中山大学附属第二医院黄绍良教授领导的实验小组,利用试管婴儿父母捐赠的受精卵,开始了的胚胎干细胞系。
黄绍良教授和助手何志旭博士把受精卵放在培养液中,7天后,受精卵发育成囊胚,共得到囊胚透明带,用一个很细的器械插进囊胚,共得到5个内细胞团,分散接种在小鼠胚胎做成的纤维细胞饲养层上,饲养层的表面看起来像麻袋一样凹凸不平。在饲养层上养5天后,有3个内细胞团存活,它们开始克隆性生长,克隆细胞团像蘑菇一样,呈椭圆形。何博士不断地取出克隆细胞,再放在新的饲养层上,一代一代地接着往下培养。他们将3个细胞系分别命名为CHE1、CHE2、CHE3。截至目前,CHE3已传了近40代,CHE1传了近36代,CHE2传了32代,细胞克隆性增长很活跃,并连续传代7个月。
怎么确定这三组克隆系就是具有分化成任何类型组织的能力的胚胎干细胞呢?研究者对这些胚胎克隆细胞进行了功能鉴定。用注射器分别将三组克隆细胞注射进有免疫缺陷的小老鼠的皮下,10天后,老鼠注射部位的皮肤开始隆起,长出黄豆大小的包块,包块软软的,越长越大。又过了32天,切开包块发现,里面是一个畸胎瘤,约有一般的土豆大。里面全是人的软骨、神经管、横纹肌和骨骼等,它们毫无规则地生长在一起。
(1)题中提到的“试管婴儿”属于 生殖。
(2)3个细胞系CHE1、CHE2、CHE3的遗传特性 (相同或不同),理由是
(3)题中提到在对胚胎克隆细胞进行功能鉴定时利用有免疫缺陷的小老鼠作为实验对象,你认为如何才能获得这种老鼠? 采用免疫缺陷老鼠而不用正常老鼠做该实验目的是 。
(4)题目中的“器官种子”是指 。
(5)利用人胚胎干细胞构建人的皮肤等组织、器官的技术属于 工程。
(6)胚胎干细胞诱导产生的胰岛组织细胞与原胚胎干细胞相比,细胞核中DNA和细胞中的RNA种类( )
A.二者均相同 | B.DNA相同,RNA不同 |
C.DNA不同,RNA相同 | D.二者均不同 |
(7)科学家在早期胚胎中发现了干细胞,它能在体外形成不同的组织或器官。这些干细胞能在一定条件下通过 和 形成不同的组织或器官。除了胚胎外,在脐血、骨髓、脑组织等也发现了干细胞,通过进一步的研究,有希望用于患者的组织修复或器官移植。但在进行器官移植时,如果患者细胞表面的蛋白质类物质与移植器官的不相同,则会引起排斥反应。所以最好选用 (患者本人、父母、子女、配偶)的干细胞培育的器官。
请回答胚胎工程和基因工程方面的问题:
(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、____、_____以及在母体中发育和产出等过程。
(2)在“试管牛”的培育过程中,要使精子和卵母细胞在体外成功结合,需要对精子进行处理,使其_____。另外,培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和_____。
(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞,采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞,常使用的激素是_________。
(4)利用基因工程可以获得转基因牛,从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是_______、基因表达载体的构建、_______和_______。若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素,则所构建的基因表达载体必须包括:某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、____、____、____和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是_____(显微注射法、农杆菌转化法),为获得能大量产生人干扰素的转基因牛,该基因表达载体应导入的受体细胞是_____(受精卵、乳腺细胞)。
下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。
(1) 技术是单克隆抗体技术的基础。
(2)根据培养基的用途分类,图中培养基属于 培养基。
(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比。最大的优越性是 。
(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用诱导剂外,还可以采用 。
(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 特点,又具备淋巴细胞的 特点。
(6)淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化、发育而来。上图中的某些淋巴细胞是指 。
(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。
下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图回答:
(1)胚胎分割时,一般采用发育良好、形态正常的 。对胚胎进行分割时,要特别注意将 均等分割,否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质,因此,胚胎分割可以看作动物 的方法之一。
(2)①过程分割出的少量胚体细胞用来做性别鉴定,该技术常采用的方法是 。
(3)通常胚胎干细胞可以从 和 (写出两种方法)中分离得到。
(4)早期胚胎中的胚胎干细胞,不仅可以被应用于哺乳动物胚胎性别鉴定,还可被应用 等领域。
应用基因工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请根据资料和图解回答下列问题:
资料1:蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”,有着超强的抗张强度。可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊。
资料2:注射疫苗往往会在儿童和部分成年人身上引起痛苦。将疫苗藏身水果蔬菜中,人们在食用这些转基因植物的同时也获得免疫力,因而无需免疫接种,这一新概念将引起疫苗研究的一场革命。
(1)过程①⑤所需要的工具酶有 和________________,构建的蜘蛛丝蛋白基因表达载体一般由 、 、启动子、终止子等部分组成。
(2)过程②将重组质粒导入山羊受体细胞时,采用最多也最有效的方法是 。
通过①~④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器,从 中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。
(3)如果将过程③获得的早期胚胎进行如图分割,则操作正确的是 。
(4)通过⑤⑥⑦培育转基因莴苣,相比诱变育种和杂交育种方法,具有 和 等突出优点。
1999年4月23日,在广州中山医科大学第一附属医院,一名试管婴儿出生,该女婴的父母身体健康。女婴的母亲7年前生下一男婴,孩子一岁后发病夭折。5年后,她第二次怀孕,怀孕6个月时,到医院抽羊水及脐带血诊断,发现胎儿是男孩,而且是血友病患者,遂引产。夫妇二人最后来到中山医科大学附属医院做试管婴儿。医生培养了7个可做活体检查的胚胎,并抽取每个胚胎1—2个细胞进行检查后,选择了两个活体胚胎进行移植,最后一个移植成功。据此资料回答下列问题:
(1)试管婴儿技术作为现代生物技术,和母亲正常怀孕、生产的过程的不同点是试管婴儿的生产要采用________________ 和______ _技术。
(2)在体外受精时,精子首先要进行获能处理,通常采用的体外获能方法有_______和________两种;卵细胞则要培养到________时期才能与精子结合。
(3)血友病是伴X染色体的隐性遗传,如果用B和b表示正常基因和血友病基因,则父、母亲的基因型分别是_________和_______。医生抽取活检胚胎的1或2个细胞后,可通过观察性染色体形态判断早期胚胎的性别,你认为医生应选用_______性胚胎进行移植,原因是_______________。
(4)移植的胚胎需要发育到适宜的阶段。人的体外受精胚胎,在4个细胞阶段就可以移植,而牛羊一般要培养到____________或__________阶段才移植。通过胚胎培养获取胚胎干细胞,常从囊胚中分离_____________的细胞,再继续培养扩增。
克隆羊的成功轰动世界,它不仅奠定了克隆性治疗疾病的基础,又解决了器官移植中供体不足的问题,同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展和应用,请据图回答:
(1)图中所涉及的现代生物技术有 和 等。
(2)下列有关胚胎移植的叙述正确的有 。
A.冲卵指的是从子宫中冲出胚胎,而非冲出卵子 |
B.只有供、受体生理环境高度一致,移入受体的胚胎才能被接受 |
C.供体和受体要进行免疫检查,防止发生免疫排斥反应 |
D.不同动物胚胎移植的时间不同,人的胚胎移植最好在原肠胚时期进行 |
(3)图中两个克隆动物长大后,各方面特征与原型动物相同,这说明 具有全能性, 早期胚胎发育在 阶段及以前的细胞是全能细胞。
(4)除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中,还需要保证细胞生活所需的 。
(5)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中,一般用 处理内细胞团,使之分散成单个细胞。
控制哺乳动物的性别对于畜牧业生产有着十分重要的意义。目前,分离精子技术是有效的性别控制方法。例如:牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右,利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来,再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如下图所示)。
根据以上信息回答下列相关问题:
(1)图中过程①是通常采用的_________________技术,在这个过程中 与卵细胞结合形成受精卵,为获得更多的卵细胞需要给良种母牛注射适宜剂量的____________。
(2)早期胚胎培养过程中要保证全面获得营养物质和调节物质,可在培养液中添加______;为防止杂菌污染可在培养液中添加________。
(3)若希望同时获得多个性状相同的个体,可以使用______________技术。