克隆羊的成功轰动世界,它不仅奠定了克隆性治疗疾病的基础,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和应用,请据图回答:
(1)图中所涉及的现代生物技术有 和 等。
(2)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中,一般用 处理内细胞团,使之分散成单个细胞。
(3)图中两个克隆动物长大后,各方面特征与原型动物相同,这说明 具有全能性。
(4)下列有关胚胎移植的叙述正确的有( )
A.冲卵指的是从子宫中冲出胚胎,而非冲出卵子 |
B.供、受体生理环境是否一致并不影响胚胎的移植 |
C.供体和受体要进行免疫检查,防止发生免疫排斥反应 |
D.不同动物胚胎移植的时间不同,人的胚胎移植最好在原肠胚时期进行 |
(13分)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__________。
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(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)
(7分)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 发育全能性的特点。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。
下面是以小鼠为对象进行的研究工作,请分析回答问题。
(1)进行小鼠胚胎工程操作时,首先在光控周期下(光照14h,黑暗10h)饲养成年雌鼠,并注射促进性腺激素,目的是 。然后从雌鼠输卵管中取出卵子,在一定条件下培养成熟;并从雄鼠附睾中取出精子,在一定条件下培养一段时间,目的是 。再在37℃,5%CO2条件下,精卵共同作用4h,冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化,第5天右以看到胚胎发生收缩,细胞间隙扩大,接着胚胎内部出现裂隙,这是胚胎_________期开始的标志。
(2)如果体外受精后,在精核与卵核融合之前,用微型吸管除雄核,再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞),处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是 。
(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中,由重组细胞发育成小鼠丙,则小鼠丙的基因来源于 。
(4)如果将外源基因导入小鼠受精卵,则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠,有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因 。
降生于山东曹县五里墩的克隆牛,从体细胞的培养、胚胎的构建到胚胎的移植都是在中国完成的,故称之为中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛。从2002年1月18日至2月11日五里墩克隆牛基地连续诞生了14头中国克隆牛犊。这群“出身不凡”的牛犊,被认为是我国生命科学和生物技术领域的又一重大突破,标志着我国动物克隆研究已跻于世界先进水平行列。用于克隆研究的供体细胞来源于两头优质成年牛的耳成纤维细胞,一头来自高产黑白花奶牛,另一头为优质肉牛盖普威公牛。受体卵母细胞来自鲁西黄牛的卵巢。科研人员在实验室内共培养了980枚重构卵,有261枚发育成克隆囊胚,有230枚移植到112头代孕母牛,其中12头怀孕成功的代孕母牛共产犊14头(只有存活32天的“科科”细胞核来自盖普威),现存活5头,分别是动动、金金、银银、多多和福福。DNA检测证明,所有克隆牛犊与代孕母牛没有遗传关系。中科院院长路甬祥认为,克隆技术有很多优点:可控制性别,经济效益显著,克隆胚胎取材简单、成本低,可加快我国家畜品种更新换代的速度。请根据上述材料回答问题:
(1)中国克隆牛培育过程中用到的细胞工程技术有 、 和 。
(2)获得克隆牛的繁殖方式是 ,克隆牛的培育成功,证明动物细胞也具有 。
(3)科科和成活的5头牛性别分别是 。
(4)获得重构卵多采用卵母细胞的原因是 ,卵母细胞的作用是 ,代孕母牛的作用是 。
人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大,通常从人血中提取。但由于艾滋病病毒(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。如果应用基因工程和克隆技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就成为可能。其大致过程如下:
I.采集良种供体奶牛的卵母细胞和精液,通过体外受精,形成奶牛受精卵;
II. 将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵,形成重组细胞;
III. 电脉冲刺激重组细胞促使其形成早期胚胎;
Ⅳ. 将胚胎移植到受体母牛的子宫中,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往往数量不足,请举出一种可以获得更多卵母细胞的方法:_______________________。
(2)步骤I中,在体外受精前,需要对奶牛的精子进行_______处理。受精时,往往一个卵母细胞只能和一个精子结合,受精过程中防止多精入卵的生理反应包括___________和____________。
(3)步骤II中,将人的血.清白蛋白基因导入奶牛受精卵最为有效的方法是_______________。导入基因前,需要将血清白蛋白基因与_______________等调控组件重组在一起,这一步骤属于基因工程“四步曲”中的________________,此步骤的目的是________________,其中将血清白蛋白基因与调控组件结合时必须用到__________________酶。
(4)实验步骤III中,进行动物早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含有各种无机盐和有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外,还要添加_____________和动物血清。
(5)实验步骤Ⅳ中,应选择性别为________________的奶牛胚胎进行移植。请举出一种人工控制或筛选胚胎性别的方法:_____________________。
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 。
科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛,如果要加速转基因奶牛的繁殖速度,可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)
(1)在进行细胞培养之前,要对取自转基因奶牛的组织进行分离,形成单个细胞,这一过程中需要利用 酶处理。
(2)上述动物细胞工程中涉及的技术至少有 、 和 。转基因奶牛的克隆成功,说明了 。
(3)重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内就会生出与供体奶牛遗传性状相同的牛犊,但也有可能出现性状上的某些差异,原因可能是 。
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所示。
(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外,还可从已处死的雌鼠 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。
(4)在上述转基因大鼠的培育过程中,所用到的主要胚胎工程技术是 、早期胚胎培养和胚胎移植。
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。
美国政府批准首例胚胎干细胞(ES细胞)人体临床试验。请回答下列与胚胎干细胞有关的问题:
(1)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,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_____________。在培养动物细胞时,培养液中加抗生素的目的是_______。
(2)体外培养胚胎干细胞时,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。
(3)胚胎干细胞可作为培育转基因动物的受体细胞,被移入胚囊后,胚胎将发育成只有部分细胞具有目的基因的“嵌合体”,这种“嵌合体”的后代可能会丢失目的基因,原因是________________________。
(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,还可被应用于__________________________________________等领域。
(5)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有________。
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。
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育试管牛的过程。
(1)从良种母牛卵巢中采集的卵母细胞需要进行体外培养到____________时期;从良种公牛采集的精子需 后才能进行受精作用。
(2)图中过程A采用的技术为____________,普通母牛和良种母牛都要用______________激素处理,以达到________________的目的。
(3)若需要更大规模的繁殖,可对早期胚胎进行分割,切割的时期应在________期或__________期。
下面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图,请据图回答下列问题:
(1) 图甲和图乙所示的过程中,都必须用到的动物细胞工程技术手段是 。
(2) 图甲中②过程最常用诱导方法是 ,图乙中过程b所选择的早期胚胎一般是 。
(3) 单克隆抗体能定向攻击癌细胞,主要是利用其_________________________。
(4) 若不考虑环境因素影响,克隆羊的性状全部像白面绵羊吗? _____________。
原因是_______________________________________________。
(5) 图乙过程的技术具有多种用途,但是不能 ( )
A.有选择地繁殖某一性别的家畜 B.繁殖家畜中的优良个体
C.用于保存物种 D.改变动物的核基因
(6) 在目前现有技术条件下,还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体,而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体,
你认为原因最可能是 ( )
A.卵细胞大,便于操作
B.卵细胞含有的营养物质多
C.卵细胞的细胞质可使体细胞胞核全能性得到表达
D.重组细胞才具有全能性
请回答下列有关细胞工程和胚胎工程的问题:
一对健康夫妇生下一男婴,一岁时脑出血死亡,两年后女方怀孕6个月时,经羊水及脐带血诊断为男孩且患血友病,遂引产。于是夫妇俩到广州中山大学附属一院做试管婴儿。医生培养了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,生出了一健康婴儿,她是我国第三代试管婴儿。
请回答:
(1)试管婴儿技术属于有性生殖还是无性生殖?__________,和母亲正常怀孕生产的过程相比,其不同点在于__________________________________。
(2) 医生抽取活体胚胎的1~2个细胞后,可通过显微镜观察___________判断早期胚胎的性别,你认为医生应选用________性胚胎进行移植,应用现代生物技术,现在人们已能够选取最理想的胚胎,自然状态下,出现这样的胚胎的概率是________。该实例体现了现代科学技术应用于社会和人类生活的重要意义。