1997年,我国科学家首次从人胚胎中分离和克隆出人胚胎干细胞,如下图所示,并分化得到多种体细胞。2007年,美国学者成功地利用皮肤细胞诱导出具备胚胎干细胞功能的干细胞,并利用皮肤干细胞治疗老鼠的镰刀型细胞贫血症获得进展,病鼠的血液功能恢复正这是科学界利用皮肤干细胞进行医疗研究的首次尝试。请同答下列问题:
(1)胚胎干细胞是早期胚胎中的 细胞或从 中分离出来的一类细胞,在功能上具有 。皮肤干细胞经诱导能分化得到多种体细胞,其根本是 。
(2)胚胎工程的主要技术有 (写出两种)。
(3)与利用人体胚胎干细胞进行疾病研究和治疗相比,利用皮肤干细胞进行医疗研究具有的优势是 等 (只要求写出一点)。
(4)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?
(只要求写出一点)。
(8分)现有A和B两个肉牛品种,A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质,B品种牛则为B细胞核、B细胞质。
(1)如果要获得一头克隆牛,使其细胞由A细胞核和B细胞质组成,基本步骤是,从A品种牛体内取出体细胞,进行体外培养。然后再从培养细胞中取出_______注入B品种牛的_________卵母细胞,经过某处刺激和培养后,可形成胚胎,该胚胎被称为_______,将该胚胎移入代孕母牛的子宫中,通过培育可达到目的。
(2)克隆牛的产生说明_____具有全能性。克隆牛的性状主要表现____品种牛的特征。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比,杂交牛细胞核的遗传物质来自______个亲本,细胞质来自______性亲本,克隆牛和杂交牛的遗传物质组成______(相同,不同)。
下图为胚胎移植的基本程序和早期胚胎发育的过程,请回答下列问题:
(1)为促使供体母牛超数排卵,可以采用 的方法。如果这种技术被滥用于人类生育中,可能会出现许多 现象,会对社会造成严重的负面影响,同时也对孕妇的身体不利。
(2)哺乳动物受精过程中能阻止多精子入卵机制主要是
。
(3)图中冲卵得到的多个胚胎移入受体后,发育成的后代,其基因型都相同吗?_____,原因是_____ _。
(4)上图中细胞具有全能性的是 ,若要一次获得多个性状相同的优良个体,可采用 技术,该技术一般选用图中 时期的胚胎进行操作。
(5)图中标号3为 ,将来发育为胎膜和胚盘,以供胎儿发育所需的营养。
GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠,下图表示大量培育绿色荧光小鼠流程图以及其的拓展图和应用。请据图回答问题。17分
(1)图中所涉及的现代生物技术有___ 、__ 、 ____ (填三项)。
(2)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.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)为了提高①的成功率,可以通过_______技术获得GFP基因的大量拷贝,该技术中使用_______DNA聚合酶。
(4)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成有复制原点、__ ___、__ ____、启动子和__ ____。过程②常用的方法是__ _____。过程④的早期胚胎最好选择 ___________期。
(5)图中③过程中,必须用_____________处理内细胞团,使之分散成单个细胞;培养基中通常要加入 ________________________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___________;干细胞形成组织、器官必须要进行细胞__________和 ____________。
长期以来优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈,近几年发展起来的细胞工程技术和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法,请据图回答:
(1)试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须用到动物细胞培养,在动物细胞培养过程中,需让培养液中含有一定量的CO2,其主要作用是
(2)受精过程中阻止多精入卵的生理反应有
(3)科学家将人的—抗胰蛋白酶基因传入上图的重构卵中,常用的技术手段是 。选择重构卵做为受体细胞的原因是
(4)培养出的克隆牛G几乎是 牛的复制品。这是因为
。
(5)为大量获得试管牛E,可将早期胚胎进行分割后移植,分割所选的胚胎应是 ,分割时要注意将 均等分割,以保证分割后的胚胎能正常发育。
[选修模块3:现代生物科技专题]
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)。
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,除了给予一定量的以维持细胞呼吸外,还需要提供气体以维持。
(3)图中过程称为,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。
逆转录病毒的遗传物质RNA能逆转录生成DNA,并进一步整合到宿主细胞的某条染色体中。用逆转录病毒作为运载体可用于基因治疗和培育转基因动物等。
(1)病毒在无生命培养基上不能生长,必须依靠活细胞提供
等物质基础,才能繁殖。逆转录病毒较T2噬菌体更容易变异,从分子水平看,是由于 。
(2)基因治疗时,将目的基因与逆转录病毒运载体结合的“针线”是 。将带有目的基因的受体细胞转入患者体内,患者症状会有明显缓解,这表明 。
(3)若将目的基因转入胚胎干细胞,再经过一系列过程可获得目的基因稳定遗传的转基因动物。
①将带有目的基因的胚胎干细胞注射到普通动物的 胚中,胚胎发育成嵌合型个体。如果转化的胚胎干细胞正好发育成 细胞,则嵌合型个体生下的幼体就极有可能带有目的基因。
②从胚胎干细胞转化到获得目的基因纯合子,配合基因检测,最少需要
代。试简述育种的基本过程: 。
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,下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,根据下图回答:
(1)在此工程过程中涉及到的细胞水平的现代生物技术主要有:
。
(2)在基因工程中,我们称②为 ,在②进入③之前要用一定的工具构建基因表达载体,能实现②进入③的常用方法是 。
(3)图中①一般经 处理可以得到③,从③到④的过程中一般利用未受精的卵细胞去核后作为受体,而不用普通的体细胞,原因是:
。
(4)⑦是⑥生出的后代,那么⑦的遗传性状和 最相似。如果②获得的数量太少,在基因工程中常用 来扩增。
(5)用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于 。
回答下列有关体内受精和胚胎发育的相关问题
(1)精子细胞的变形过程中_____变为精子头部的主要部分、_____发育为头部的顶体、_____演变为精子尾、_____聚集在尾的基部形成_____鞘、其他物质浓缩为球状的原生质滴,最后脱落。
(2)受精场所是在母体的_____内。
(3)动物胚胎发育的过程中:卵裂期细胞有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体体积____;囊胚期细胞开始出现___,聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为_____,将来发育成胎儿的各种组织;原肠胚具有_____腔和_____腔
根据体内受精和早期胚胎发育的有关知识,回答下列问题。
(1)精子必须经过______才具有受精能力,受精过程包括:精子穿越______和______,进入______,原核形成和配子结合。
(2)卵子都要在______内进一步成熟,当达到____________(时期)时,才具备与精子受精的能力。
(3)防止多精入卵的两道屏障是__________和____________。
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成熟和 ,并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。在这个过程中获能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,可通过胚胎分割技术对移植前的胚胎进行
性别鉴定。
下图表示海星胚胎发育过程中的两个阶段。请据图回答下列问题:
(1)甲图为海星胚胎发育过程中的 期,乙图为海星胚胎发育过程中的 期。
(2)随着胚胎发育的进行,甲图中1处的细胞最可能成为乙图中[ ] 胚层的一部分,甲图中2处的细胞最可能成为乙图中[ ] 胚层的一部分。
(3)如果乙图中三个胚层继续发育,除了要进行相应的细胞分裂以外,还必须经过 ,形成组织、器官,最后才能发育成一个完整的幼体。基因在这个过程中发生了 。
(4)假设海星的体细胞的染色体数为2N,则乙图中4处细胞的染色体数为 。
(5)在发育过程中,乙图所示胚胎的早期细胞从一个部位移到另一部位时,被移植的细胞能参与该部位将来的器官形成。但如果在晚期,将未来发育成后肢的部分移植到胚体的另一部位,发现此细胞仍发育成后肢,使动物畸形。这说明( )
A.乙图所示胚胎的细胞具有全能性 | B.乙图所示胚胎的晚期出现了组织器官 |
C.乙图所示胚胎已形成了三个胚层 | D.乙图所示胚胎的晚期细胞出现了分化 |
产前诊断是优生学的主要措施之一,其中羊水检查是针对孕妇进行的一种检查手段,主要检查羊水和羊水中胎儿脱落的细胞,以确定胎儿成熟程度和健康状况,并诊断胎儿是否患有某些遗传病。下图甲是羊水检查的主要过程,图乙是某患者家系遗传系谱简图。据图回答下列问题:
(1)胎儿在母体内的发育过程属于个体发育的 ,简要说明在生物进化过程中出现羊膜和羊水的意义 (说出一点即可)
(2)在对获取的胎儿细胞进行悬浮培养过程中,配制的培养基(液)中除了葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等营养物质外,还需添加一定量的 ,另外为了防止杂茵污染,还需要加入一定量的 。若需检测胎儿是否患有21三体综合征,最好选用 期的细胞在显微镜下观察。21三体综合征属于 (A、单基因遗传病 B、多基因遗传病 C、染色体异常的疾病)
(3)某次羊水检查中发现Ⅲ-10表现正常,但调查却发现其姐姐(上图乙中的Ⅲ-9)患有某种遗传病(用A、
a表示)。据图乙回答问题:
①该溃传病的遗传方式是 。Ⅲ-9基因型
②若Ⅲ-7与Ⅲ-9婚配,生一个患病女孩的概率
为
③若Ⅱ5再次怀孕后到医院进行遗传咨询,医生
将该家系中部分成员A、a基因所在的DNA分
子进行处理,经电泳分离后结果如右图所示。
由电泳图谱分析可知,该胎儿是否患该种遗传病?
。理由是
(16分)下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图,请据图回答问题:
(1)回答A、B、C、D所代表结构的有关问题:
①从胚胎移植的生理学基础角度看,B的存在使哺乳动物的 在一定时间内,不会与 建立组织上的联系,而是处于游离状态,这就为 提供了可能。
②囊胚孵化后,再进一步发育,D表层的细胞形成原肠胚的 ,下方的细胞形成原肠胚的 ,由 包围的囊腔叫原肠腔。C则发育成胎儿的 。
(2)回答甲、乙、丙所代表技术的有关问题:
①进行甲过程时,应选择发育良好、形态正常的 或 ;如果选择了图中所示的早期胚胎,那么技术关键是 。
②乙技术所取的样本是 ;此外,在性别控制方面,具有应用价值的两项技术是 和 ,它们的原理分别是 和PCR技术原理及 。
③进行丙过程时,可以将半个胚胎注入预先准备好的 中,或直接将裸半胚植入受体。