人的血清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。
大致步骤如下:
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)步骤a中,获取的目的基因,在体外可通过 大量扩增,在导入雌性奶牛胚胎细胞前,需构建重组DNA,该过程需要的工具酶是 。
(2)步骤b利用的技术是 ,胚胎工程操作中最后环节是 。
(3)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,必须用 处理内细胞团,使之分散成单个细胞,用于饲养层的细胞一般是 ,为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的 。
下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因,ampR表示氨苄青霉素抗性基因,BamH Ⅰ、Hind Ⅲ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。
据图回答:
(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含____________的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是________(填字母代号)。
A.启动子 B.tetR C.复制原点 D.ampR
(3)对早期胚胎进行切割,经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的________性。
(4)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用________(填字母代号)技术。
A.核酸分子杂交 B.基因序列分析
C.抗原—抗体杂交 D.PCR
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饲养层上,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,饲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)过程Ⅲ中目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是 ,将获得的目的基因转入胚胎干细胞前须构建重组DNA分子,其目的是 。
(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。
[生物——选修3:现代生物科技专题]请回答下列有关基因工程、细胞工程和胚胎工程方面的问题:
(1)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人的干扰素,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的启动子、人干扰素基因、终止子、 等。目前常用的措施是将该基因表达载体导入牛的 (填“受精卵”或“乳腺细胞”),导入方法是 。真正被用做载体的质粒,都是在天然质粒的基础上 的。
(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。另外,培养的卵母细胞需要发育至 ,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。
(3)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎细胞进行核移植的原因是 。
(4)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,首先必须用胰蛋白酶处理内细胞团,去除表面的 ,使之分散成单个细胞。胚胎干细胞是研究体外细胞分化的理想材料,胚胎干细胞在 细胞上培养,能够维持不分化的状态。
绿色荧光蛋白基因(GFP)被发现以来,一直作为一个监测完整细胞和鲴织内基因表达及蛋白质位置的理想标记。请根据图表回答下列问题。
(1)若图中GFP的M端伸出的核苷酸的碱基序列是—TCGA—,N端伸出的核苷酸的碱基序列是—TGCA—,则在构建含该GFP的重组质粒A时,应选用的限制酶是__________。③过程需要的酶是__________。
(2)④过程将基因表达载体导入猪胎儿成纤维细胞常用的方法是__________。
(3)检测GFP是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上,可采用__________技术进行检测。
(4)用显微镜可观察到用于⑥过程的猪卵母细胞的卵黄膜和透明带之间有__________个极体。用于⑤过程的猪胎儿成纤维细胞,一般选用传代10代以内的细胞,原因是__________。
(5)由⑦过程获得的重组细胞培育成绿色荧光转基因克隆猪,涉及到的现代生物技术手段有__________。
(6)为了加快繁殖速度,可采用胚胎分割的方法。若对⑧过程得到的囊胚阶段胚胎进行分割,要注意__________。得到绿色荧光转基因克隆猪(雌性)之后,可用__________处理,使之超数排卵,提高其繁育能力。
I、人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如下图1所示,请据图作答:
(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外,还可从已处死雌鼠的 中获取。
(2)图中的高血压相关基因作为 ,质粒作为 ,二者需用 切割后连接成重组载体,该过程与质粒上含有 有关。
(3)子代大鼠如果 和 ,即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达,然后可用其建立高血压转基因动物模型。
II、上图2是某科学家利用小鼠纤维母细胞等获得单克隆抗体的实验研究过程。请据图回答:
(1)①过程类似于植物组织培养技术中的 过程。②过程的实质是_ ______。
(2)③过程中需用到的生物诱导方法是 。
(3)④处需要筛选,其目的是 。
目前,精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物方法之一,该方法以精子作为外源基因的载体,使精子携带外源基因进入卵细胞受精。下图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。请据图回答:
(1)获取外源基因用到的工具酶是 ,为了提高实验成功率,通常利用 技术获得大量标记的外源基因。
(2)外源基因能够整合到精子的 上是提高转化率的关键,因为受精时只有精子的 才能进入卵细胞中。
(3)过程②采用的是 技术,该过程中应对已经导入外源基因的精子进行 处理。
(4)过程③需要在 (请写出4点)等条件下进行。由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚,因此在培养细胞时需在培养基中加入 。
眼虫是一种含有叶绿体的原生动物:据此,某同学认为动物细胞与植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的:他设计了一个具体的实验方案如图:
请回答下列有关问题:
(1)实验方案中,步骤A为除去细胞壁得到的 ,常用的除去细胞壁的药品为
(2)步骤B为___ _,受体动物必须接受 处理,以确保其生理状态适合于接受胚胎。
(3)诱导融合可以采用一些物理方法,如 等,也可以使用化学药品 来进行诱导。
(4)进行动物胚胎细胞培养时,需要用 将组织块或贴壁生长的细胞分散成单个细胞。
(5)诱导植物材料形成愈伤组织的两类关键激素是 。
下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程,请据图分析回答下列问题。
(1)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射 :超数排卵的母牛发情后,既可以通过配种或人工授精获得胚胎,也可以通过体外受精的方法获得胚胎。若要通过体外受精获得胚胎,则在体外受精前,要对精子进行 处理。
(2)A到E中,牛胚胎移植的适宜时期是 。
(3)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对早期胚胎进行 处理,再植入受体内。
(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。若要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:该奶牛乳腺分泌蛋白基因的启动子、终止子、 、 和复制原点等;该过程用到的工具酶有 :该基因表达载体应导入的受体细胞是 。
[生物——选修3:现代生物科技专题]根据所学知识回答问题:
(1)基因工程中基因表达载体除包括目的基因外,还必须有__________及标记基因等。
(2)若要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的____________中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的___________中。植物组织培养的主要原理是植物细胞具有____________,具体过程是在____________和人工控制条件下,将离体的植物器官、组织、细胞培养在人工配制的培养基上,给予适宜的条件,诱导其经过____________产生愈伤组织,最终形成完整的植株。
(3)在哺乳动物的核移植实验中,通过一定的措施将受体细胞激活,使其进行细胞分裂和发育,当胚胎发育到____________阶段时,将胚胎移入受体(代孕)动物体内。
(4)生态工程是实现循环经济最重要的手段之一,请写出它遵循的基本原理(至少答两项)______。
【生物选修模块三:现代生物科技专题】
现代生物科技与人们的生活息息相关,尤其在动物品种的改良、保护濒危物种等方面得到了越来越广泛的应用。请回答下列相关问题:
(1)利用绵羊的精子和卵子进行体外受精时,所用的精子是经过 处理的。判断卵子是否受精的重要标志是 。
(2)利用早期胚胎培养技术培养大熊猫的早期胚胎时,所用培养液成分除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、 、核苷酸等营养成分以及 等物质。欲增加大熊猫早期胚胎的数量,可通过胚胎工程中的 技术来实现,此技术在进行时,应注意 ;将获得的胚胎移入代孕母体内属于 技术,此技术对代孕受体的要求是 。
【生物——选修3:现代生物科技专题】下图是将目的基因导入动物细胞,培育转基因动物的常用操作程序。根据图示过程和所学知识,将下面操作程序补充完整。
(1)构建基因表达载体:在构建基因表达载体时常要用到 两种工具酶。如果目的基因要在乳腺细胞中表达,基因表达载体构建时要将目的基因与 的启动子、标记基因和终止子等组件重组在一起,其中标记基因的作用是 。
(2)获得足够数量的受精卵:为了获得足够数量的受精卵,先利用 刺激数排卵。雌鼠经过交配,将受精卵从输卵管中取出。
(3)将目的基因导入细胞:通常采用 技术将目的基因导入受精卵。
(4)早期胚胎培养:早期胚胎培养的培养液成分一般比较复杂,除一些无机盐和有机盐外,还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及 等物质。当胚胎培养到适宜的阶段时,可进行胚胎移植。
(5)胚胎移植:在胚胎移植前要对接受胚胎的受体进行 处理。移植后,还要对受体雌鼠进行妊娠检查。
(6)转基因鼠的检测:经过一段时间妊娠后,产下一群小鼠,为了检测哪些是转基因鼠,可以用 作探针,进行DNA分子杂交检测。
【生物——现代生物科技专题】生物工程在医疗卫生方面得到了广泛应用,请回答下列问题。
(1)利用_______技术制备的杂交瘤细胞,可用于制备单克隆抗体。与体内抗体相比,单克隆抗体具有理化性质单一、______、可大量制备等优点。
(2)干扰素、胰岛素等物质可以通过工程菌来大量生产。该技术中目的基因和运载体要用同种_______切割,以产生相同的_____。
(3)在完成体外受精的过程中,对已取得的精子要进行_______处理,为了获取更多的卵细胞,一般要对雌性个体注射______,使其超数排卵。
(4)利用细胞培养技术可以获取自身健康的皮肤,用于皮肤移植。在此过程中通入CO2的目的是________,在培养液中加入_______酶,可防止细胞出现接触抑制现象。
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。
毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
(1)过程①中最常用的运载工具是 ,将KIFⅡ基因导入成纤维细胞的常用方法是____ 。
(2)在过程②中,用 ____处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中,将成纤维细胞置于5% CO2与95%空气的混合气体环境中,CO2的作用是 。
(3)在过程③中,用 处理以获得更多的卵(母)细胞。卵(母)细胞在核移植前需要进行去核处理。
(4)在胚胎移植前,通过 技术可获得较多胚胎。移植后的胚胎能在受体子宫中存活,其生理基础是 。