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。
胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术,可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培养试管牛的过程。
(1)从良种母牛采集的卵母细胞,都需要进行体外培养,其目的是___________________;从良种公牛采集的精子需________后才能进行受精作用。
(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供________气体以维持________。
(3)图中过程A称为________,它在胚胎工程中的意义在于________________________。
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器,需将目的基因导入牛受精卵,最常用的导入方法是________;获得转基因母牛后,如果____________________,即说明目的基因已经表达。
世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如图所示,请据图回答:
(1)写出图中a、b所指的细胞工程名称:a ;b
(2)实施细胞工程a时,所需的受体细胞大多采用动物卵母细胞的原因是
(3)“多利”面部的毛色是 。请根据遗传学原理说明判断依据:
(4)继植物组织培养之后,克隆绵羊的培育成功,证明动物细胞核也具有 。
(5)请试举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义。
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 。
下图是科学家培育试管牛(染色体为2N=60条)的过程示意图,据图回答下列问题:
(1)①过程通常用________________处理,可达到超数排卵的目的。形成卵细胞的场所是_______________,精子是在精巢内产生的,精巢内细胞的染色体数目可为__________条。精子是在受精前精子要经过___________处理,才具有与卵子受精的能力。
(2)②过程常用的方法是_____________________。
(3)过程③进行时,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。受体对移入子宫的外来胚胎基本上________________________,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。过程③若要同时产生多头相同的转基因牛通常用到的技术是_____________。
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。
广西省水牛研究所科研人员利用克隆胚胎冷冻技术,使一头杂交母水牛顺利产下一头冷冻胚胎移植的体细胞克隆雌性水牛犊,取名“盼盼”。它的出生经历了一个严密复杂的科学操作过程(如图所示):
⑴当克隆牛“盼盼”性成熟后进行减数分裂,其初级卵母细胞内可以形成 个四分体。
⑵①、④过程主要采取 技术才能获得细胞群或囊胚,此时在培养液中常加入一定量的二氧化碳,其目的是 。③过程中常用方法是 。
⑶根据项目专家介绍,水牛克隆胚胎冷冻技术的研究成功,有利于水牛克隆技术的推广应用,其重要意义在于 (答出一点即可)。
人血中提取的血清白蛋白在临床上需求量很大,由于人类免疫缺陷病毒(HIV)等病原体造成的威胁与日俱增,使人们对血液制品顾虑重重。通过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.采集良种供体奶牛的卵母细胞和精液,通过体外受精形成受精卵,进行体外培养形成胚胎,然后再选出雌性奶牛胚胎供进一步使用。
b.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;
c.取出细胞①的细胞核,注入去核奶牛卵细胞中,形成细胞②;
d.电脉冲刺激细胞②促使其形成早期胚胎;
e.将早期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)一般情况下,良种奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞数量很少,往往给雌牛注射
激素,使其超数排卵。不直接使用性激素的原因是 。
(2)采集的精子必须经过 作用,才能进行受精作用。
(3)细胞①和②中 (①、②)实现了基因重组。
(4)在实验过程a中要选择“雌性奶牛胚胎”的原因是 。
(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),培养过程如下: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。胚胎干细胞的结构特点是 。若想获取更多的基因型相同的小牛,应采取 技术。在培养动物细胞时,培养液中加抗生素的目的是 。
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。