胚胎干细胞(ES细胞)在基础生物学、畜牧学和医学上具有十分重要的价值,其应用前景吸引众多科学家投入到这一研究领域中。根据相关知识,回答下列问题:
(1)哺乳动物的胚胎干细胞(ES细胞)是由 或原始性腺中分离出来的一种细胞,在功能上具有 ,即可以分化出成年动物体内任何一种组织细胞。
(2) ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料,ES细胞在 细胞上能维持不分化的状态。在培养基中加入_ ___可诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3) ES细胞的另一个应用前景为体外诱导分化,从而培育出人造组织器官,进而解决临床上存在的供体器官不足和 问题。此外,科学家还试图用基因工程方法对动物器官进行改造:向器官 (填“供体”或“受体”)基因组中导入某种调节因子,以抑制___ _(抗原或抗体)决定基因的表达,或设法除去该基因,再结合 技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因动物器官。
【生物一选修3:现代生物科技专题】
生物技术已经渗入到了我们生活的方方面面,比如:
(1)目前临床用的胰岛素生效较慢,科学家将胰岛素B链的第28和29个氨基酸调换顺序,成功获得了速效胰岛素。生产速效胰岛素,需要对 (胰岛素/胰岛素mRNA/胰岛素基因/胰岛)进行定向改造。为了将改造后的分子导入受体大肠杆菌,一般需要用 处理大肠杆菌细胞,使之成为 细胞。
(2)科学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体,制作出了早早孕试纸。要获得人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体,需要先将 注射到小鼠体内,培养一段时间之后,将从小鼠的脾脏中提取出的 和小鼠的骨髓瘤细胞融合,获得杂交瘤细胞。
(3)许多不孕不育的夫妇受益于试管婴儿技术,在体外受精前,要对采集到的精子进行 处理,才能与卵子受精。受精后形成的受精卵要移入 培养液中继续培养一段时间再移植到母亲体内,早期胚胎发育到 阶段的某一时刻,会冲破透明带,称之为“孵化”。
(4)生态工程是实现 经济最重要的手段之一。在进行林业工程建设时,一方面要号召农民种树,保护环境。另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题,如粮食、烧柴以及收入等问题,其主要体现了生态工程的基本原理是 (只填一个。)
【生物选修3现代生物科技】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入血白蛋白,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)通过①采集的卵子,都需要进行体外培养,其目的是_________:通过②采集的精子需________后才能进行受精作用。
(2)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、乳腺蛋白基因的启动子和终止子、_______________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___________。正常生理状况下防止多精入卵的两道屏障分别是 、 。
(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____________(雌性/雄性)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。[
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治疗性克隆的最终目的是用于干细胞治疗,而非得到克隆个体,下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图作答。
(1)过程A表示 ,是目前实现体细胞克隆的关键技术,正常情况下,细胞①采用 期的卵母细胞。
(2)C表示定向诱导技术,其诱导的对象是从[ ] 分离出来的胚胎干细胞。([ ]内填数字,______填名称)
(3)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。
(4)在培养过程中,必须用 处理,使细胞分散。
(5)在体外培养条件下, 为维持胚胎干细胞的不分化状态,通常在培养皿中铺上一层 细胞,或在培养液中添加抑制因子。
(6)按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是 。
(7)若将上述技术用于白血病人的骨髓移植,且图中患者是A型血(IAi),提供卵细胞的女性是AB 型血(IAIB)的,则骨髓移植成功后患者的血型是 型。
【现代生物科技专题】
Ⅰ(1)目的基因最终在宿主细胞内维持稳定和表达的过程叫做_____________。
(2)组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图(示部分基因及部分限制酶作用位点),据图分析:
①人工改造质粒时,要使抗虫基因能成功表达,还应插入_____________。
②人工改造质粒时,用限制酶Ⅰ处理,其目的是:
第一,去除和破坏质粒上的__________(基因),保证T-DNA进入水稻细胞后不会促进细胞的分裂和生长;
第二,使质粒带有单一限制酶作用位点,有利于__________________________。
第三,使质粒大小合适,可以提高转化效率等。
③若用限制酶Ⅱ分别切割经过②过程改造的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子,并构成重组Ti质粒。分别在含四环素或卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞,观察到的细胞生长情况是__ 。
Ⅱ.以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,a~h为操作过程,请据图回答有关问题:
(1)“试管牛”技术的操作流程是________________(填字母)。
(2)与一般的育种方式相比较,胚胎移植的优势是 。
(3)受体母牛必须和供体牛属于同一物种。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是____________。
(4)“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 。
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细胞和能正常合成胰岛素)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。(至少写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 。
胚胎工程技术包含的内容很丰富,如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛,请据图回答下列问题:
(1)应用1中获得的小牛,其遗传物质来源于_____________________________,细胞B的名称是________________________________。
(2)应用2中早期胚胎必须发育到___________________阶段,才能移植到受体母牛的子宫内,这种试管牛的产生,采用的胚胎工程技术有________________ (至少答出2种)等。
(3)应用3中胚胎干细胞在功能上具有发育的 ,在培养液中加入__________,可诱导其向不同类型的组织细胞分化,这有望解决临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
(4)应用4中通过_________________技术获得二分胚①和②,同时,可以通过取样_________________进行分子水平的早期胚胎性别鉴定;也可以在细胞水平上通过对_______________________________的分析进行性别鉴定。
[生物——选修3:现代生物科技专题](15分,除注明外,每空2分)
根据所学知识回答问题:
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤,其中的核心步骤是 。
(2)若要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的 中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的 中,植物组织培养的主要原理是植物细胞具有 ,具体过程是在 和人工控制条件下,将离体的植物器官、组织、细胞培养在人工配制的培养基上,给予适宜的条件,诱导其经过 产生愈伤组织,最终形成完整的植株。
(3)在哺乳动物的核移植实验中,通过一定的措施将受体细胞激活,使其进行细胞分裂和发育,当胚胎发育到 阶段时,将胚胎移入受体(代孕)动物体内。
(4)生态工程是实现循环经济最重要的手段之一,请写出它遵循的基本原理(至少答两项) 。
2012年4月,世界首例转乳糖酶基因奶牛“克拉斯”在我国内蒙古大学生命科学院生物制造重点实验室诞生。2011年5月,科研人员在一头黑白花奶牛(甲)怀孕45天的一个胎儿(乙)中提取成纤维细胞,然后用病毒作运载体把乳糖酶基因转到该细胞中,接着再将该细胞注入到去核的卵母细胞中,再在体外将该杂合细胞培养成早期胚胎,然后将胚胎移植到代孕母牛(丙)的子宫内,283天后,代孕母牛正常分娩,“克拉斯”就此诞生;科研人员预期,“克拉斯”所产的牛奶中,乳糖含量将大大降低,这样的牛奶适合于乳糖不耐症的人群的饮用。
(1)人类婴幼儿时期以乳汁为食,此时小肠上皮细胞是能够产生乳糖酶的,但成年后乳汁摄入很少,尤其在亚洲人群中,乳糖酶基因的表达受到抑制,这体现了基因表达在 上的差异。
(2)“克拉斯”是否是一头真正的转基因牛,可以对其基因进行检测,检测的原理是 。
(3)“克拉斯”转入的目的基因是 ,该基因只在 细胞中表达。
(4)将早期胚胎移植到代孕母牛(丙)子宫内时,必须对丙注射 ,使其子宫适合于胚胎的着床,囊胚时期的 细胞发育为胎膜和胎盘,可与子宫建立正常的生理和组织联系。
(5)培育“克拉斯”的生殖方式为_________________________。“克拉斯”的培育过程涉及的生物技术主要有________________________________。(至少答两点)
【现在生物科技专题】胚胎工程技术包含的内容很丰富,如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛,请据图回答下列问题。
(1)试管婴儿和克隆动物的培育过程中均会用到的生物技术有 、 。
(2)进行胚胎移植的优势是可以充分发挥 。在这项技术中,供体的主要职能变为只产生 ,繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代,这就大缩短了供体本身的繁殖周期。
(3)应用2中牛完成体内受精的场所是________,刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为________,胚胎种植后可以通过________从母体获得正常发育所需要的物质。
(4)若想进一步提高胚胎的利用率,可通过应用4的方案,采用________技术。
【生物——选修3:现代生物科技专题】下图是将目的基因导入动物细胞,培育转基因动物的常用操作程序。根据图示过程和所学知识,将下面操作程序补充完整。
(1)构建基因表达载体:在构建基因表达载体时常要用到 两种工具酶。如果目的基因要在乳腺细胞中表达,基因表达载体构建时要将目的基因与 的启动子、标记基因和终止子等组件重组在一起,其中标记基因的作用是 。
(2)获得足够数量的受精卵:为了获得足够数量的受精卵,先利用 刺激数排卵。雌鼠经过交配,将受精卵从输卵管中取出。
(3)将目的基因导入细胞:通常采用 技术将目的基因导入受精卵。
(4)早期胚胎培养:早期胚胎培养的培养液成分一般比较复杂,除一些无机盐和有机盐外,还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及 等物质。当胚胎培养到适宜的阶段时,可进行胚胎移植。
(5)胚胎移植:在胚胎移植前要对接受胚胎的受体进行 处理。移植后,还要对受体雌鼠进行妊娠检查。
(6)转基因鼠的检测:经过一段时间妊娠后,产下一群小鼠,为了检测哪些是转基因鼠,可以用 作探针,进行DNA分子杂交检测。
“试管婴儿技术”不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会,也为人类的优生优育开辟了新的途径。据此回答:
(1)在体外受精时,精子首先要进行________处理;卵细胞则要培养到_________ (时期)才能与精子结合。
(2)采用__________________技术,能得到“同卵双胞胎”。
(3)如果滥用试管婴儿技术设计婴儿性别,将会破坏人类正常的_______。
(4)要培育高产奶率的转基因牛,如建立生产生长激素的乳腺生物反应器,科学家将___________和乳腺蛋白基因的________、终止子等重组在一起,通过显微注射等方法导入牛的受精卵中。
(5)动物细胞工程中,重组细胞在体外培养时,培养液中除了加入诱导物外,还应加入水、无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、___________等物质,恒温箱中加入CO2的作用是__________________________。
请回答下列有关胚胎工程和基因工程方面的问题:
(1)目前,科学家通过细胞核移植实验,培育出多种哺乳动物新类型。在哺乳动物的核移植实验中,一般通过 (物理方法)将受体细胞激活,使其进行细胞分裂并发育,当胚胎发育到 阶段时,将胚胎植入另一雌性(代孕)动物体内。
(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。另外,培养的卵母细胞需要发育至 ,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。
(3)将已免疫的小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,获得能分泌特定抗体的杂交瘤细胞的过程中至少要进行两次筛选,一次是通过 培养基筛选出杂交瘤细胞,另一次是通过 筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞。
(4)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:启动子、 、终止子、标记基因和复制原点等。目前常用的措施是将该基因表达载体导入牛的 (填“受精卵”或“乳腺细胞”)。
自然情况下,牛的生育率很低,通过现代科技手段,可以实现良种牛的快速繁殖。请回答下列问题:
(1)使一头良种雄性黄牛,在一年内繁殖数百头后代,最简便的方法是____________________。
(2)现有一头良种雌性黄牛,采用胚胎移植的方法,可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。其操作过程中需要用激素对该良种母牛(供体)和代孕母牛(受体)进行____________处理;还要用激素使供体母牛________________。胚胎收集的过程也叫做__________。用于移植的胚胎应发育到______________或______________阶段。
(3)采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和______________。体外受精主要包括____________、______________和______ 等几个主要步骤。
现有A和B两个肉牛品种。要获得一头克隆牛,使其细胞主要由A细胞核和B细胞质组成:
(1)获得克隆牛的基本步骤是:从_________牛体内取出体细胞,进行体外培养。然后将供体细胞注入B品种牛的___________________时期去核卵母细胞,经过某种刺激和培养后,可形成重组胚胎胚胎,将该胚胎移入代孕母牛的子宫中,通过培育可达到目的。
(2)一般来说,要想大量获得克隆牛比较难,为解决这一问题,可以用_____________激素处理B品种母牛促使其___________。如果想获得更多相同的克隆牛,可将收集到的胚胎进行______________,一般会选取 时期的胚胎,这样得到的小牛其性别相同。