高中生物胚胎分割移植综合题

科学家将小鼠多能干细胞的4种基因，同时导入已分化的小鼠体细胞中，结果体细胞被诱导成为多能干细胞。他们将由此得到的干细胞称为诱导多能干细胞（iPS  cell），诱导多能干细胞能分裂并产生皮肤细胞、神经细胞以及可以搏动的心肌细胞等（如图），请分析回答：

（1）①过程表示提取小鼠的体细胞A，②过程表示将基因导入A，此过程需要某种病毒作          。
（2）⑤过程表示细胞发生了分化，原因是C细胞的基因进行了                 。
（3）科学家最初将24种可能有诱导作用的基因同时导入小鼠的一个体细胞中，结果此体细胞转化为多能干细胞。后来，他们逐一做了减法研究，最后发现只需4种基因就足以将一个体细胞变成多能干细胞。现有足够数量的小鼠的一种体细胞、某种病毒、24 种不同的基因和其他条件，一兴趣小组为模拟科学家筛选出有诱导作用的4种基因的研究过程，设计了如下的实验方案。请你补充实验步骤并进行实验分析：
①实验步骤：
第一步，将24种不同的基因同时导入一个体细胞中，培养观察；第二步，将23种不同的基因同时导入另一个体细胞中，培养观察；第三步，将______种不同的基因同时导入另一个体细胞中，培养观察；第四步，将______种不同的基因同时导入另一个体细胞中，培养观察；直至筛选出有诱导作用的基因为止。
②实验分析：
（a）实验过程中，相邻的两步为一组对照实验，则自变量为         ；因变量为           。
（b）减除了某种基因进行诱导实验，若体细胞与上一步实验一样，仍然能转化为多能干细胞，则可得出结论：                                  。
（c）若第五步发现了一种基因有诱导作用，则此种基因是否还需要用于下一步的实验？请说明理由。                                                 。

【生物——选修3:现代生物科技专题】中科院动物研究所研究小组已培育出中国首例转基因猕猴。这一研究成果标志着中国科学家在灵长类转基因动物研究方面达到世界领先水平。下图是转基因猕猴培育过程示意图，据图回答。

（1）过程②中常用         技术将目的基因导入受精卵。
（2）如果⑤过程在体外进行，那么卵母细胞需要培养到            ，精子需要进行          ，常用的处理方法有                       。
（3）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O₂维持细胞呼吸外，还需要提供CO₂气体以维持         。
（4）图中⑦过程称为                 ，为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同，此前需对代孕雌猴做            处理。
（5）若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴，可采用            技术。若选用囊胚期的胚胎，操作过程中要特别注意的问题是          。

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                              (至少写出两点)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    。

2012年诺贝尔生理学或医学奖授予约翰·伯特兰·戈登和山中伸弥，以表彰他们在“体细胞重编程技术”领域做出的革命性贡献。请回答下列问题：
（1）1962年约翰·伯特兰·戈登通过实验把蝌蚪肠上皮细胞的细胞核移植进入去核的卵细胞中，成功培育出“克隆青蛙”。此实验说明已分化的动物体细胞的___________具有全能性。更多的实验证明，到目前还不能用类似___________技术（克隆植物的方法）获得克隆动物。
（2）所谓“体细胞重编程技术”是将高度分化的体细胞重新诱导回早期干细胞状态，即获得诱导多能干（iPS）细胞。山中伸弥于2006年把4个关键基因通过逆转录病毒转入小鼠的成纤维细胞，使其转变成iPS细胞。在该技术中，逆转录病毒是这4个关键基因的___________，在其协助下4个基因进入成纤维细胞，并整合到染色体的___________上。
（3）培养iPS细胞时，培养液需要特别加入的天然成分是___________，同时iPS细胞需置于___________培养箱中培养。
（4）iPS细胞可诱导分化成各种细胞类型以应用于临床研究。现用胰高血糖素基因片段做探针，对iPS细胞分化成的甲、乙、丙细胞进行检测，结果如下表：

用探针检测细胞的DNA	用探针检测细胞的RNA
iPS细胞	甲细胞	乙细胞	丙细胞	iPS细胞	甲细胞	乙细胞	丙细胞
+	+	+	+	-	-	+	-

注：“+”表示能检测到，“-”表示不能检测到
得到此检测结果采用的是________技术；结果表明iPS细胞通过___________定向分化为乙细胞。

（选3，15分）慢性病人常出现白蛋白值偏低的状况（ 比如慢性肝病、慢性肾病、肿瘤等），缺乏白蛋白人就容易出现浮肿。人体的白蛋白正常值在每100ml血液中含有3．8～4．8克，如果比正常值低很多时就需要注射人血白蛋白，所以临床上对白蛋白需求量很大。下图是利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用白蛋白的流程图：

（1）要实现①超数排卵，需用           激素对崂山奶山羊A进行处理。
（2）过程④需将重组质粒导入受精卵可采用            方法。冲卵能把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来，这是因为早期的该结构处于________________状态。
（3）在显微镜下判断是否完成受精作用的标志是                      。由供体获得早期胚胎后，可通过       技术，得到更多的相同优良个体，在操作时，要特别注意将囊胚的___________均等分割。
（4）为了使胚胎移植能成功，需要对代孕奶山羊C进行        处理，使之与供体的生理状况保持相同。移入受体的供体胚胎遗传特征的在孕育过程中    (“受”/“不受”)影响。

Ⅰ(10分)下面是从蛙体内剥离出的某反射弧结构的模式图，其中甲表示神经中枢，乙、丙未知。神经元A、B上的1、2、3、4为四个实验位点。现欲探究神经元A是传出神经元还是传入神经元，结合所给器材完成以下内容。

材料：从蛙体内剥离出的某反射弧(反射弧结构未被破坏)。供选择仪器：剪刀，电刺激仪，微电流计。
(1)如果该反射弧的效应器为传出神经末梢及其连接的肌肉。探究神经元A是传出神经元还是传入神经元的方法步骤(只在神经元A上完成)：
①先用剪刀在神经元A的                  将其剪断；
②再用电刺激仪刺激神经元A上的实验位点          ，若           ，则神经元A为传入神经元，反之则为传出神经元。
(2)如果在实验过程中要保证神经元A和神经元B的完整性，探究神经元A是传出神经元还是传入神经元的方法步骤(每个实验位点只能用一次)：
①将微电流计的两个电极分别搭在实验位点2和实验位点3的神经纤维膜外；
②用电刺激仪刺激实验位点________，若微电流计的指针偏转________次，则神经元A为传出神经元；若微电流计的指针偏转       次，则神经元A为传入神经元。该实验结果表明兴奋在神经元间传递的特点为           ，具有这种特点的原因是______________。
Ⅱ. (9分) 下图为科学家采用不同方法培育良种牛的过程，请据图回答有关问题：

（1）与一般的繁育良种动物方式相比较，胚胎移植的优势是               。在获取卵母细胞之前需用促性腺激素对奶牛进行处理，目的是                            。
（2）“转基因牛”D培育过程中作为外源基因的受体细胞，主要原因是                。
（3）图中数字标号③代表的结构为        ，③将来发育为          ，c→d过程需对其均等分割的目的是            和            。 A、B牛基因型是否相同？             。
（4）以上培育过程中，用到的生物技术名称是                       （至少答两个）

【生物--选修3 现代生物科技专题】
（1）iPS细胞是利用逆转录病毒将Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc 等四个基因转入分化的体细胞中诱导其成为类似胚胎干细胞的一种细胞。将四个目的基因导入体细胞之前，通过_______技术进行迅速扩增，然后再与逆转录病毒结合导入体细胞，逆转录病毒所起的作用是_________________________。
（2）利用iPS细胞技术可以治疗白血病等顽症。将患者的体细胞诱导成为iPS细胞后进行基因改造，再定向诱导其分化成为造血干细胞后输入患者体内，可达到治愈疾病的目的。其优点是既解决了移植器官短缺问题，又不存在_________和伦理争议。
（3）我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达培育出了抗虫棉。转基因作物的种植使害虫得到有效控制，减少了农药的使用量，保护了生态环境。与此同时，人们对转基因生物的安全性提出了质疑，主要体现在生物安全、___________和___________等方面。
（4）桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的___________原理。同时，通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，这又体现了生态工程的______________________原理。我国西北一些地区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背了_____________________原理。
（5）粗提取DNA时，利用不同浓度的NaCl溶液反复溶解DNA的目的是_______________，利用冷酒精处理滤液的目的是__________和__________。

胚胎干细胞简称ES细胞，从胚胎中提取干细胞这项技术备受伦理争议，但重组成体细胞却不涉及制造或摧毁胚胎，通过细胞培养、诱导可以克隆器官。下图是克隆器官的技术路线图，请回答下列有关问题：

（1）哺乳动物的ES细胞是由      中分离出来的一类细胞；体外培养能不断增殖、自我更新，在功能上，具有发育的      性。
（2）运用      技术可以形成图中的重组细胞，对重组细胞的培养，其培养基与植物细胞培养的培养基主要不同点是含有      。
（3）利用重组细胞培养出的干细胞，也可以形成特定器官组织，这是      的结果，其根本原因是      。
（4）克隆动物与图中克隆器官的技术相比，通常还需运用      和      等胚胎工程技术。

一对健康夫妇，女方怀孕6个月时，经羊水及脐带血诊断为男孩且患血友病，遂引产。于是夫妇俩到医院做试管婴儿。医生培养7个活体胚胎，抽取每个胚胎1-2个细胞检查后，选两个胚胎移植，最后一个移植成功，出生了一健康女婴，她是我国第三代试管婴儿。请回答：
（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相同之处是                ，不同点在于_______________________________。
（2）如果B、b表示血友病基因或正常基因，则父、母亲的基因型分别是___________、_________；如果该夫妇再生一男孩，患血友病的概率是_________。
（3）医生抽取活体胚胎的1或2个细胞后，可通过观察____________判断早期胚胎的性别，你认为医生应选用____________（填性别）胚胎进行移植，应用现代生物技术，选取最理想的胚胎，其基因型应该是____________。
(4)培育试管婴儿，顺利受精必须满足两个条件：来自父方的精子要进行_________．来自母方的卵母细胞要_________。
（5）供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这两个问题。右图是治疗性克隆的过程图解：

Ⅰ.请在上图中横线上填上适当的术语：①　　 　 　　；②　　 　　　　
Ⅱ.上图中的③④表示的生理过程是　　　　          　　

【生物—选修3 现代生物科技专题】(15分)下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图,据图回答,

(1)该生态工程体现了                            等生态工程的基本原理〔选答两项〕｡
(2)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益,要通过基因工程培育抗病甘蔗,需要的工具酶是          ,可通过               技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培养成植株｡若要检测目的基因是否表达相应的蛋白质则可以用                 技术进行检测,其依据的原理是             ｡
(3)为大量繁殖良种猪,可采用胚胎移植技术｡该技术,首先要对母猪做超数排卵处理,以获得更多的良种猪卵母细胞,与经过               处理的良种猪精子进行体外受精｡将早期胚胎培养到            时期,再将胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪｡受体对移入子宫的外来胚胎基本上不会发生        反应,为胚胎在受体内的存活提供了可能。

随着科学技术的发展，人们可以根据人类的需求来改造生物的性状，在许多领域取得了可喜的成果，图中是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解，根据下图回答：

（1）在此过程中涉及的动物细胞工程技术有                、_________________。
（2）在基因工程中，我们称②为____          。为了使血清白蛋白基因在羊恰当的细胞中表达，基因表达载体中除②片段外，还应该有牛的乳腺蛋白的             ，其是__________识别和结合的位点。
（3）图中①一般经____    ___处理可以得到③，从③到④的过程中一般用未受精的           细胞去核后作为受体，不用普通的体细胞。
（4）要实现⑦批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体是           。

【生物——选修3：现代生物科技专题】2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。

据图回答下列问题：
（1）由于女性的自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射___________激素，促使一次有更多的卵泡发育。
（2）重组细胞需培养到MⅡ中期的原因是该时期的卵母细胞才具备____________，重组细胞体外培养所需的气体主要是O₂和CO₂，CO₂的主要作用是____________。
（3）从受精卵到三亲婴儿的培育还需要______________和______________等技术。
（4）三亲婴儿的培育技术________（填“能”或“不能”）避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而___________（填“能”或“不能”）避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。三亲婴儿的染色体______（填比例）来自母亲提供的细胞核。
（5）设计试管婴儿技术与为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿技术主要区别是植入前对胚胎进行______________。

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    。培养的细胞在贴壁生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。

下图表示利用人类胚胎干细胞(ES细胞)所做的一系列研究，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____________。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。

胚胎干细胞（ES细胞）在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的价值，胚胎干细胞的应用前景吸引着众多科学家投入到这一研究领域中。根据相关知识，回答下列问题：
（1）哺乳动物的胚胎干细胞（ES细胞）是由                或原始性腺中分离出来的一类细胞，在功能上具有                 ，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
（2）ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料，ES细胞在          细胞上能维持不分化的状态。在培养液中加入              可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。
（3）ES细胞的另一个重要的应用前景为体外诱导分化，从而培育出人造组织器官，进而解决临床上存在的供体器官不足和         问题。此外科学家还试图用基因工程方法对动物器官进行改造：向器官          （填“供体”或“受体”）基因组中导入某种调节因子，以抑制         （抗原或抗体）决定基因的表达，或设法除去该基因，再结合        技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因动物器官。