(15 分)科研人员将绿色荧光蛋白(GTP)基因导入金鱼的受精卵中进行有关研究,请回答:
(1)上述过程中的GTP基因称为 , 该基因可由 mRNA 形成。
(2)已知GTP基因的DNA两端分别有EcoRI、SmaI切割位点,切割下来的GTP 基因含有 末端和 末端。
(3)质粒用EcoRI、SmaI切割之后,需用将GTP基因与其连接形成重组质粒。
(4)GTP基因重组质粒导入受精卵通常用 法,受精卵经过卵裂、桑椹胚、 、原肠胚等阶段发育为胚胎。紫外光下观察,可以看到转基因鱼发光部位存在差异,其原因是 。
(5)构建重组质粒时,可用GTP代替抗氨苄青霉素基因作为 。
(8分)吉林大学农学部奶牛繁育基地2011年成功培育出一头携带转入赖氨酸基因的克隆奶牛 (培育过程如下图)。这也是世界首例赖氨酸转基因克隆牛,标志着世界克隆技术的又一次突破。请回答下列问题:
(1)图中的a为________________技术,b为______________技术,c为__________________技术。
(2)在b过程中需要获取卵母细胞。去核前,卵母细胞要培养至______________________(时期)。d过程需要将接受克隆胚胎的母牛进行____________________________。
(3)如果要提高克隆牛的数量,从胚胎工程的角度考虑可采取在克隆胚胎发育的_______________时期,采用_________________技术。为保证获取的胚胎正常发育,需要___________________。
(10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,应在崂山奶山羊A发情周期的某一阶段用 处理,然后在恰当时期采集卵子。通过②采集的精子不能直接使成熟的卵子受精,要对精子进行获能处理,对羊的精子常用化学诱导法,,即用一定浓度的 诱导精子获能。
(2)若我们已知白蛋白基因的碱基序列,一般采用 获取目的基因。要使人的白蛋白基因在奶山羊乳腺细胞中特异性表达,完整的基因表达载体要包括目的基因、 、 、标记基因等部分。
(3)过程④需将重组质粒用 方法注入受精卵的雄原核内,在显微镜下判断是否完成受精作用的标志是 。
(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时,宜取囊胚期的 细胞进行鉴定,一般采用SRY-PCR方法,选择出现阴性反应的 (性别)胚胎进行移植。
(5)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。
如图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程图解,请据图回答:
(1)图中所涉及的现代生物技术有_______等。(写3个)
(2)图中①结构表示________________;选择______________(时期)的卵母细胞去核后作为受体细胞构建重组细胞A。②所示的细胞是__________________。
(3)将健康胰岛B细胞基因导入②之前要构建____________,这是基因工程的核心,除含目的基因外,还必须含有_______________等。
(4)重组细胞B在一定的细胞分化诱导剂作用下,可以定向分化形成具有正常胰岛B细胞功能的胰岛样细胞,其根本原因是________________。培养重组细胞B的培养液中营养成分包括_____________(至少写两种)。
(5)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是_________________。
下面是有关胚胎工程的相关问题,请回答:
(1)胚胎工程是对动物____或____所进行的多种显微操作和处理技术。胚胎工程任何一项技术获得的胚胎,都必须通过____给受体才能获得后代。
(2)哺乳动物的体外受精主要包括____、____和受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能,可给供体注射____,使其排出更多的卵子。
(3)卵子需要发育到____时期,才具备受精能力。此时的卵子____(能、不能)与直接取自附睾尾部的精子受精,原因是____。
(4)精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入____中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。
以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,请据图回答下列有关问题:
(1)图中对良种奶牛进行处理时用到的激素是 ,①过程必须用到 酶,②过程使用的是 酶。③表示 技术,④表示基因工程中 过程;若方法C是最常用的将目的基因导入动物细胞的方法,则方法C是 。
(2)如果转基因牛D的牛奶中含有 ,则说明血清蛋白基因在个体水平已表达成功,其他细胞中不含血清蛋白是 的结果。
(3)图中A和B分别是指 和 。
(4)图中奶牛的牛粪可以用于生产沼气,沼气工程利用的是生态工程的 原理。
电影中,“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝,现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”,该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白,高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域。请回答:
(1)为保证实验成功,产生蛛丝蛋白的基因需要从_________ (基因组/ cDNA)文库中获取,并与_______ 等调控组件重组在一起,然后与载体相连构建成为表达载体;再通过_________等方法,将表达载体导入羊的______________,获得重组细胞。
(2)将获得的重组细胞培养成早期胚胎后,移植到经过_________处理的受体母羊子宫内。因为我们对细胞所需的营养条件还没有完全研究清楚,所以在早期胚胎的培养中,往往还需要添加__________。若需要一次产生两头转基因“蜘蛛羊”,可将早期胚胎进行________处理。
(3)若所得到的“蜘蛛羊”(已知表达载体已进入细胞)乳汁中没有检测到蛛丝蛋白,科学家为判断问题所在,应该用_________的方法,先检测__________________,若已确认此步成功,则应该继续检测____________。
根据下列有关胚胎工程的示意图,分析回答:
(1)为使A羊超数排卵,向其注射 激素,选择 期的卵母细胞进行体外受精;体外受精前要对B细胞进行____处理,常用的方法是 法。
(2)将早期胚胎注入D羊子宫内的技术叫__ __,D羊被称为 (填“供体”或“受体”);为使D羊的生理状况更适合完成该技术操作,要对D羊进行 处理以提高成功率。
(3)从早期胚胎分离出的ES细胞可诱导分化出不同的组织细胞,这是因为从功能上ES细胞具有 ;若取囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割,要注意将 均等分割;早期胚胎培养时,培养液中除营养成分外,还需加入 。
科学家将四种遗传基因导入皮肤细胞,发现皮肤细胞可转化为具有胚胎干细胞特性的细胞即诱导多能干细胞(iPS)。回答下列问题:
(1)哺乳动物的胚胎干细胞是由早期胚胎或_______________中分离出来的一类细胞,在功能上具有发育的____________。
(2)在培养iPS的培养液中加入_______________,可以诱导iPS分化成不同的组织和器官,解决器官移植中的______________和_____________两大难题。
(3)将四种遗传基因导入皮肤细胞需要用到的工具酶有______________________。iPS的形成说明导入的四种遗传基因能够影响皮肤细胞中基因的________。皮肤细胞能够被诱导形成iPS,是因为皮肤细胞具有______________________。
人的血清白蛋白在临床上需求量很大,通常从人血液中提取。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。现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,利用牛的乳腺细胞牛产血清白蛋白成为可能。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,形成细胞①; |
B.取出细胞①的细胞核,注入去核牛卵母细胞中,形成细胞②; |
C.电脉冲刺激细胞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)细胞①、②中实现了基因重组的是 ,实验过程b的牛卵母细胞应在体外培养到 期。为使奶牛一次排出多枚卵母细胞,常使用的激素是 。
(2)采用 技术将早期胚胎分成若干等份,从而获得遗传物质相同牛。
(3)在进行胚胎移植时,需对受体母牛进行 处理。
(4)“膀胱生物反应器”与“乳腺细胞生物反应器”相比,优点是 。
(5)胚胎干细胞来源于 期的内细胞团或原始性腺,在功能上具有 。
二倍体哺乳动物体细胞不易进行基因操作和筛选,而生殖细胞已高度分化,不能在体外扩增培养。我国科学家建立了小鼠哺乳动物单倍体胚胎干细胞系,为基因操作找到了新的动物模型。过程如图所示,请据图回答:
(1)图中③过程通常采用的方法是_________,启动子的作用是___________。
(2)单倍体胚胎干细胞取自囊胚的_____________,和生殖细胞相比,单倍体胚胎干细胞在体外培养的条件下,可以____________。
(3)在①过程中,科学家采用两种策略来获得小鼠的孤雄单倍体胚胎,—是将受精后获得的合子胚胎的雌原核去除,另—种方法可能是________________________。
(4)④过程采用的技术手段是_______________,由此可见,单倍体胚胎干细胞能够代替精子,使卵细胞成功“受精”,支撑小鼠胚胎的全程发育。
(5)⑥过程用到的技术是_______________ ,早期胚胎能够在受体内存活的主要生理学基础是______________。
Ⅰ.一对表现型正常的夫妇,生了一个镰刀型细胞贫血症患儿。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)在对胎儿进行镰刀形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,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,据此判断胎儿为 (正常/患者/携带者)。
Ⅱ.生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、 和 等原理。一般来说,生态工程的主要任务是对 进行修复,对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力。
(6分)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)为提高良种奶牛的繁殖能力,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,常用受精卵作为外源基因的受体细胞,主要原因是 。
(3)图中③将来发育为 ,c→d过程需对其均等分割的目的是 。A、B牛基因型是否相同? 。
(4)在培育良种牛的过程中,都运用了动物细胞培养技术.在动物细胞培养过程中,由于对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚,因此在使用合成培养基时,通常在培养基中加入 等一些天然成分。
生物工程技术为人们获得需要的生物新品种或新产品提供了便利。请据图回答:
(1)②过程常用的方法是__________。可以采用__________技术,培育出多头基因型相同的转基因犊牛。
(2)在抗虫棉培育过程中,④常用的方法是__________,⑤过程采用的技术是__________。该技术中,愈伤组织细胞可培育成单个胚性细胞,利用胚性细胞再分化形成的__________可制成人工种子。在分子水平上,可采用__________的方法来检测转基因抗虫棉的抗虫基因是否成功表达。
(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)
猪的基因和人类的基因存在一定的相似度。据报道经特殊处理的猪皮可在人身上存活3周左右,起保护创面免受感染的作用。移植猪皮后,还要在猪皮上开很多小口,在小口处植入患者的自体皮肤组织,自体皮肤慢慢生长,逐渐覆盖原先创面,而猪皮最终会掉光。为了使移植的猪皮存活更长时间,有人设法导入人的相关基因(用P表示),获得转基因小白猪。其简要流程如下图所示:
据图中信息并结合课本知识回答:
(1)过程①中形成重组研蛆常用的酶有限制性核酸内切酶和 ;将目的基因导入成纤维细胞常用的方法是 。
(2)过程②中,常用 酶处理,将皮肤组织块分散戍单个成纤维细胞。在培养成纤维细胞时需要满足的条件是无菌、无毒、通气、适宜的温度、pH以及 。
(3)图中的卵母细胞应在体外培养到 ,并作除去细胞核的处理;过程③中所用的技术是 ;能代替图中卵母细胞的还可以是 。
(4)图示技术除可用于器官移植外,还用于 。