(15分)随着生物科学技术的发展,动物、植物乃至人类自身的生殖方式变得越来越多样化。既解决了一些社会的需求,也带来了一些社会的忧虑。请根据下列各种情况,回答有关问题:
(1)试管婴儿技术:解决了部分夫妻不育的难题或生育健康后代的要求。这种技术和母亲正常怀孕生产过程的相同之处是都是以____________________为发育起点,不同之处在于试管婴儿是在体外进行受精后,在试管中进行胚胎培养;最后选取健康的胚胎进行_______,保证生出健康的孩子。
(2)胚胎分割技术:可解决良种动物快速大量繁殖的问题;对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意____________________________,否则将影响分割后的胚胎的恢复和进一步发育,如需做性别鉴定,还需从__________细胞取样做DNA分析。
(3)植物体细胞杂交技术:可以用来培育一些种间亲缘关系较近的杂交种,如白菜-甘蓝,实质上是利用了 和____________ 两大关键技术来实现。
(4)利用基因工程培育转基因植物:如将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞中,可培育转基因高赖氨酸玉米。选用的表达载体可以是农杆菌的Ti质粒,是因为该质粒的T-DNA_________________;除农杆菌转化法外,还有 法等。
牛奶、牛奶制品、牛肉制品含有丰富的营养价值,人们的需求量越来越大。我们可以用引进的少量优良品种牛进行快速繁殖,以满足人们需要。
(1)快速繁殖优良品种牛的方法之一是培育试管动物,其主要操作程序是________________________;若培育的试管牛是肉用牛,则采集卵母细胞的常用方法是______。
(2)进行快速繁殖优良品种牛的胚胎移植方法中,对供体母牛的基本要求是__________________
(3)在进行人工受精前和活体采卵前,都要对母牛进行______处理。
(4)一般在桑椹胚或囊胚期进行胚胎移植,囊胚中的______将发育成胎儿的各种组织。
(5)哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,是由____________分离出来的一类细胞。
克隆羊的成功轰动世界,它不仅奠定了疾病克隆性治疗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图和应用。请据图回答问题。
(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.冲卵指的是从子富中冲出胚胎,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,并继续发育 |
C.供体和受体要进行免疫检查,防止发生免疫排斥反应 |
D.不同动物其胚胎移植的时间不同,人的胚胎移植最好在四细胞阶段进行 |
(3)图中两个婴儿长大后,外貌、性格和其他特征与原型男人相同,这说明____________具有全能性。
(4)使用培养基进行胚胎干细胞培养时,通常要加入____________等天然成分,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____________和____________;早期胚胎发育在____________阶段以前的细胞是全能细胞。
(5)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中,必须用____________处理内细胞团,使之分散成单个细胞。干细胞形成组织、器官必须要进行____________和____________。
(6)在体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官?____________为什么?________________________________________________________________________
下图为早期胚胎发育过程(图甲),及经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程(图乙),请回答下列问题:
(1)胚胎移植过程中冲卵实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的 冲洗出来。
(2)进行胚胎分割时,应选择发育到 时期的胚进行操作。
(3)图甲中标号3将来可发育为 。
(4)图乙中在进行体外受精前要对精子进行 ____处理。
(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,应注意 。
[生物──选修3现代生物科技专题]
应用生物工程技术可以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)①过程用到的工具是 、 、 。
在培育转入生长激素基因牛过程中,要检测受精卵染色体的DNA上是否插入了目的基因可采用 技术,②过程常用的方法是 。③过程采用的技术有 、 。
(2)转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素。在基因表达载体中,人生长激素基因的末端必须含有 。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犊牛。受体母牛在接受转人生长激素基因牛胚胎之前须经过 处理,使其具备一定的生理环境。
(3)有人发现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,Ⅱ最可能是 细胞,Ⅲ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,与采用叶肉细胞相比较,其优点是 ,采用的技术是 。
[生物——选修3现代生物科技专题] (15分)
2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP) 方面做出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白(GFP)会发出绿色荧光,可借助荧光跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况,帮助推断蛋白质的功能。下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程:
请根据上述材料回答下列问题:
(1)上述流程中,作为目的基因的是 。
(2)在培育绿色荧光小鼠的过程中,基因表达载体的构建是核心。一个完整的基因表达 载体至少包括目的基因、启动子、终止子、 基因等部分。
(3)过程①用到的工具酶有 ,过程②采用的方法是 ,过程③利用的生物技术是 。
(4)为迅速增加绿色荧光小鼠的数量,可采用试管动物技术。在这项技术中,首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。哺乳动物的体外受精主要包括 、精子的获取和受精等几个主要步骤。
(5)为提高胚胎的利用率,可采用 技术,应该选择发育良好、形态正常的 或囊胚进行分割。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将 进行均等分割。
胚胎干细胞介导法(转基因动物培育的途径之一),即将外源基因导入胚胎干细胞,然后将转基因的胚胎干细胞注射于受体动物胚胎,参与宿主的胚胎构成,形成嵌合体,直至达到种系嵌合。下图是实验过程示意图,请分析回答下列问题:
(1)胚胎干细胞(ES细胞)体外培养时需要在 条件下进行,由于人们对细胞所需营养物质还没有搞清楚,因此在使用合成培养基培养细胞时需加入 。
(2)图中②表示导入 时期的胚胎。生成嵌合体小鼠④,外源DNA转染的ES细胞产生的变异类型属于 。构建外源DNA分子所用的限制性内切酶、DNA连接酶分别作用于图中的 (a、b)处。
(3)1984年我国第一例转生长激素基因的鱼诞生,但鱼类易于逃逸、扩散,会引起生态安全性问题,试分析原因: 。
I型糖尿病是因胰岛B细胞受损而导致的疾病。科学家正在研究利用胚胎干细胞技术来治疗此病。
(1)此项研究的基本原理是:胚胎干细胞具有发育的____,即可以分化为成年个体内任何一种组织细胞的能力。
(2)此项研究的基本思路是:通过核移植技术,将患者的_______移入到____的卵(母)细胞中,然后放入发育培养液中培养。几天后,从胚胎内细胞团中分离出胚胎干细胞,再将这此细胞诱导定向分化成_______细胞后移植到患者体内,以达到治疗目的。
(3)诱导定向分化的方法之一是:将控制胰腺发育的相关基因转入胚胎干细胞,可采用________技术来检测目的基因是否已插入细胞DNA中。
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 ,将获目的基因转入胚胎干细胞前需构建基因表达载体,其目的是____________________。
(4)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、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——现代生物科技专题]
下面是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法,请分析回答:
(1)方法Ⅰ和方法II均用到的生物技术有 和 。
(2)用激素处理的目的是使B牛 ,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。
(3)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 。卵子受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙能够观察到 。
(4)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。
英国纽卡斯尔大学约翰·伯恩教授领导的研究小组2008年4月1日宣布,他们已从人的皮肤细胞中提取出细胞核,然后将其植入几乎被完全剔除了遗传信息的牛卵细胞或兔卵细胞中,从而培育出半人半兽混合胚胎(如图所示)。该胚胎发育到第三天时已含有32个细胞,研究人员希望它能继续生长到六天,再从胚胎中取出干细胞供医学研究使用。
(1)有人担心此项研究会培育出“牛头人身”式的怪物,而生物学家认为不可能,支持生物学家的理由是____ ____。
(2)混合胚胎的基因组成有99%以上都是人类的,只有不到1%是牛的,这1%的牛基因
位于____ ____。
(3)通过对母牛注射___ ____激素,可获得更多的牛卵母细胞。哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,是由___ ___分离出来的一类细胞。早期胚胎的培养液成分较复杂,除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及 等物质。
(4)如果想同时得到多头基因型相同的 “重组动物”,可通过__ __技术得以实现。但应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的早期胚胎进行操作,在对囊胚期胚胎进行分割时,要注意将__ __分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(11分)根据下列材料Ⅰ和材料Ⅱ,回答有关问题。
材料Ⅰ: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。图A表示治疗性克隆的过程。
材料Ⅱ:科学家做了让羊产牛奶的构想,图B表示其过程。
(1)请在图A中横线上填上适当的生物学名称:① ▲ ;② ▲ 。
(2)图A中③④表示的生理过程是 ▲ 。
(3)我国禁止生殖性克隆,但不反对治疗性克隆的研究。你认为治疗性克隆有什么意
义? ▲ (至少答两点)。
(4)图B中涉及的现代生物技术有 ▲ (至少写到3个)。
(5)小羊a、小羊b、小羊c表现的遗传性状是否相同? ▲ ,原因是 ▲ 。
(6)有人设想将羊体细胞与牛体细胞进行融合,以获得新物种“羊—牛”,你认为依
据目前的生物技术和理论能否实现这一构想? ▲ ,理由是 ▲ 。
阅读下列材料,结合所学知识回答问题:
胚胎干细胞研究——当今生命科学最重要的前沿领域
如何获得人的胚胎干细胞?目前有两条研究路线:(一)从受精的人早期胚胎或原始性腺中分离出有关细胞在体外培养和建系;(二)用人的体细胞核移植到去核的卵发育成人的早期胚胎,然后取出有关细胞在体外培养和建系。这种方法也称无性克隆。但是,上述两种方法都引起了很大的争议,成为许多国家反对研究人的胚胎干细胞的理由。
最近,日本京都大学山中伸弥等研究人员使用特殊病毒在成人皮肤细胞中植入四种遗传基因,进行培养后制成了具有类似胚胎干细胞性质的干细胞。美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家利用病毒在胎儿及新生儿皮肤细胞中植入四种遗传基因进行培育,也获得了同样的干细胞。以上研究成果论文经权威的《科学》和《细胞》杂志刊登后,全球学术界和舆论即为之轰动,一些报道称这项惊人突破有朝一日将在不会引起争议的情况下,给胚胎克隆技术带来医学上的突破。
2007年12月1日,山中伸弥研究小组再次在《自然-生物科技》杂志上发表最新研究成果,原来制造万能细胞时需使用一个致癌基因,但现在即使不用此致癌基因,也一样能制造出万能细胞。这项成果将大大提升临床应用的安全性。同时山中教授表示,这次的研究方法虽说在安全性方面有了突破,但也并非能解决所有安全性问题。
(1)目前获得人的胚胎干细胞的两条路线中,提到的“早期胚胎”和“有关细胞”分别指的是发育到 阶段的胚胎和 细胞。
(2)上文中的“争议”的焦点是 。
(3)日本和美国科学家在将人的皮肤细胞成功诱导生成类似胚胎干细胞性质的全能干细胞过程中,涉及到哪些技术手段? 。(至少说出三种)
这里的“类似胚胎干细胞性质”指的是 。
(4)尽管植入的四种遗传基因的具体作用机制还未完全明了,但推测肯定与 有关。
(5)文中“这次的研究方法虽说在安全性方面有了突破,但也并非能解决所有安全性问题”,就文中提供的信息看,你认为还可能存在什么安全隐患? 。
回答下列Ⅰ、Ⅱ两个小题。
Ⅰ.将小鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞(命名为细胞),再将细胞移植到糖尿病模型小鼠(胰岛细胞被特定药物破坏的小鼠)体内,然后小鼠的血糖浓度,结果如图所示(虚线表示正常小鼠的血糖浓度值)。请回答相关问题:
(1)实验用的胚胎干细胞取自小鼠的早期囊胚,取出胚胎后一般用酶将其分散成单个细胞。
(2)根据实验结果可以判定细胞已具有细胞的功能。说明判定的理由
。
(3)用胰岛素基因片段做探针,对小鼠胚胎干细胞和细胞进行检测。请在下表的空格中填上检测结果(用"+"表示能检测到,用"-"表示不能检测到)。
用探针检测细胞的DNA |
用探针检测细胞的RNA |
||
胚胎于细胞 |
M细胞 |
胚胎干细胞 |
M细胞 |
上述实验结果表明,胚胎干细胞通过定向分化为细胞。
(4)若将细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中,重组细胞能否分化为其他类型细胞?
,请说明理由。
Ⅱ.夏季晴朗无云的某天,某种植物光合作用强度变化曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)该植物一天中有机物积累最多的时刻是。
(2)在12:00左右出现光合作用强度"低谷",此时叶片气孔处于关闭状态的数量增多。请比较图中两个点对应的时刻,时刻叶肉细胞之间的浓度相对较高,时刻叶肉细胞叶绿体中化合物的含量相对较大。
(3)研究发现,在其他环境因子相对稳定时,植物根系部位土壤相对皑水是导致气孔关闭的主要因素。请据此推测图中两个点对应的时刻中,时刻根系部位土壤溶液的浓度较高。
(4)研究还发现,当土壤干旱时,根细胞会迅速合成某种化学物质。有人推测根部合成X运输到叶片,能调节气孔的开闭。他们做了如下实验:从同一植株上剪取大小和生理状态一致的3片叶,分别将叶柄下部浸在不同浓度的培养液中。一段时间后,测得的有关数据如下表所示。(注:气孔导度越大。气孔开启程度越大)
①以上方案有不完善的地方,请指出来并加以修正。
②若表中数据为方案完善后得到的结果,那么可推测,随着培养液中X的浓度增大,叶片蒸腾作用强度
。
[生物——选修3现代生物科技专题]
下图为牛胚胎移植的基本程序,请据图回答:
(1)图中a、b、c过程分别是指 、 、 。
(2)在胚胎移植过程中,供、受体母牛选择好后,要用 进行同期发情处理,这样处理的原因是 以保证移植的胚胎能够继续正常发育。
(3)为了提高牛胚胎的利用率,常采取的方法是 ;处理的时期是 。
(4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞,称为ES或EK细胞。这类细胞的形态特征有 。