高中生物胚胎分割移植综合题

[生物——选修3：现代生物科技专题]2013年7月，中国试管婴儿之母——卢光琇教授与研究伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。
（1）设计试管婴儿时为了提高受孕率，胚胎移植时多采用多胚胎移植，因此需要用        处理，促进母亲排出更多的卵子。
（2）胚胎发育的卵裂期在         （填“透明带”或“放射冠”）内进行。受精卵经72小时体外培养发育成由32细胞左右的桑椹胚，可用于胚胎移植，而胚胎移植属于胚胎工程的常用技术之一。胚胎工程是指对动物的早期胚胎或          所进行的多种显微操作和处理技术。还包括体外受精、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。
（3）为了某些需要，需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是SRY－PCR法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个        (填“部位”)细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作       ，以            为模板进行PCR扩增；与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为         性。
（4）设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。我国不反对治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于        和         之间的第一极体一并吸出。

请阅读下面的有关科技报道，并回答问题：
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。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。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。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。
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的目的是　　　　　　　　　　　　　　。
（4）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。
（5）科学家在早期胚胎中发现了干细胞，这些干细胞能在一定条件下通过细胞分裂和细胞分化形成不同的　　　　或　　　　。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育试管牛的过程。 （每空1分，共14分）
（1）从良种母牛采集的卵母细胞，都需要培养         期；从良种公牛采集的精子需_____＿＿
后才能进行受精作用，若在卵细胞膜和透明带之间看到两个极体是   ＿＿  的标志
（2）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O₂以维持       ＿＿ 外，还需要提供CO₂气体。（3）图中过程A称为___＿＿＿＿＿__，它在胚胎工程中的意义在于                          。
对供、受体母牛进行选择，并用激素进行             ＿＿＿＿＿ 处理，常用         激素对供体进行                处理，获得更多的早期胚胎
（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。
（5）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到        ＿＿ 阶段的早期胚胎进行     ＿＿＿＿＿＿＿＿ 处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于      ＿＿＿＿＿＿条件下。

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       。

[生物－现代生物科技]
请回答下列与胚胎工程有关的问题：
（1）哺乳动物精子发生的场所是    ，圆形的精子细胞经过变形，其中的   变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，顶体内含有的    能协助精子穿过卵母细胞的    和透明带。
（2）哺乳动物卵子的发生过程中，减数第一次分裂是在   完成的，减数第二次分裂是在    的过程中完成的。
（3）在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能的方法有   法和化学诱导法两种。化学诱导法即将精子放在一定浓度的     中获能。
（4）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到         阶段的早期胚胎进行     处理，再植人受体内。

下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tet^R表示四环素抗性基因，amp^R表示氨苄青霉素抗性基因，BamH Ⅰ、Hind Ⅲ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。

据图回答：
(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含____________的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是________(填字母代号)。
A．启动子　　　　B．tet^R       C．复制原点        D．amp^R
(3)对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的________性。
(4)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用________(填字母代号)技术。
A．核酸分子杂交    B．基因序列分析
C．抗原—抗体杂交  D．PCR

结合配子的发生及受精作用,回答下列问题:
（1）精子细胞经变形后,     发育形成精子的顶体,顶体内含有的顶体酶能协助精子依次穿过卵子的      和      。
（2）某动物排卵时,减数第一次分裂尚未完成,此时卵子处于   卵母细胞阶段,当该细胞发育至         时,才具备受精能力。若在卵细胞膜和透明带之间看到两个极体,则表明   过程已完成。
（3）精子与卵子在  相遇,当精子触及卵细胞膜的瞬间,会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应,称为  。精子头部进入卵细胞膜后,立即发生  ,阻止多精入卵。当      ,受精过程至此结束。

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。

根据以上信息据图回答下列相关问题。
(1)左图中过程①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。体外受精的受精溶液是模拟       中的液体环境。
(2)试管动物技术和母亲正常怀孕生产过程的相同点是____________________  ____，不同点在于试管动物是___    _____、胚胎移植的产物。
(3)目前在生产中应用较多的胚胎工程技术是早期胚胎培养、_____  ___和____  ____。
（4）人们利用试管动物技术成功培育了转基因动物。在基因工程操作的基本程序中，基因工程的核心是______________________，右图为逆转录病毒载体的结构图。图上的“逆转录病毒序 ”可以整合到动物细胞的染色体上（E、F、H分别为限制酶E、F、H的酶切位点）。
①在构建重组质粒时，目的基因插入该质粒，此过程需要的酶是限制酶___和DNA连接酶。
②为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加__ ___的培养基进行培养。
③获取转基因小鼠后，若已知目的基因进人细胞后插入在一条染色体DNA上，那么获得转基因纯合子小鼠的方法是______       ____。

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，近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请据图完成下列问题：

（1）在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术有_________（答两种技术）。
（2）和受精有关的过程有：①释放第二极体；②顶体反应；③穿越透明带；④雌、雄原核的形成；⑤核膜消失，雌、雄原核融合。其正确的顺序为___________（填序号）。
（3）从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞。这类细胞的形态特征有____________。
（4）试管牛的性别为_________，克隆羊多利的性状和__________（黑面绵羊＼白面绵羊）最接近。
（5）超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射__________；冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的________冲洗出来。
（6）从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期有________（填字母）。
（7）动物的早期胚胎移植到同种且________与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜__________。

根据所学知识回答问题：
（1）基因工程中基因表达载体除包括目的基因外，还必须有            及标记基因等。
（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）         。

为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法，请根据图示信息回答下列问题。

（1）试管牛的培育属于            （“有性繁殖”或“无性繁殖”）；试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有早期胚胎培养、_________等；克隆牛的培育依据的原理是                  。
（2）促使B牛多排卵的激素一般是          。对B牛和D牛要进行   处理。
（3）在受精的过程中，判断卵子是否受精的标志是                。
（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，即科学家将     和乳腺蛋白基因的     、     等调控组件重组在一起，该过程需要用到的酶是             ，再通过           法导入牛的      中。

下图为牛胚胎移植的基本程序，请据图回答：

（1）图中a、b、c过程分别是指        、         、           。
（2）在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要对供体和受体进行              ,这样处理的原因是                               ，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。
（3）为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是______________；处理的时期是          。
（4）从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞。这类细胞的形态特征有_______________。

I、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1所示，请据图作答：

（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死雌鼠的               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。
II、上图2是某科学家利用小鼠纤维母细胞等获得单克隆抗体的实验研究过程。请据图回答：
（1）①过程类似于植物组织培养技术中的       过程。②过程的实质是_       ______。
（2）③过程中需用到的生物诱导方法是                       。
（3）④处需要筛选，其目的是                                      。

(11分)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS),继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下:

(1)从黑鼠体内获得体细胞后,对其进行的初次培养称为   。培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂,这种现象称为   。
(2)图中2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得,该过程称为   ;实质是将供体子宫内
的          冲洗出来；也可从灰鼠体内取出卵子,通过   后进行早期胚胎培养获得。
(3)图中重组囊胚通过   技术移入白鼠子宫内继续发育,暂不移入的胚胎可使用   方法保存。 若一次给受体移入多个胚胎，产生多个后代，其基因型都相同吗？
（要求说明理由）
(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的   分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向   后用于疾病的细胞治疗。

供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。如何利用现代生物科学技术解决这一难题成为热点问题。下图是治疗性克隆的过程图解。
   
(1)自体移植供受体为同一个体，最大的优点是                             ，但移植器官种类受限。利用细胞工程技术的治疗性克隆，重组细胞培养时除了保证无菌、无毒环境，还需丰富的营养，通常会在培养液中加入       等天然成分。核移植的胚胎干细胞通常只分裂不分化，所以需在培养液中加入                 诱导形成相应的组织、器官后用于移植。
(2)重组细胞发育的过程中，细胞开始分化发生在①       期，若想获得基因型完全相同的两个胚胎，采用             技术，并且要注意对②             进行均等分割。与试管婴儿不同的是该技术属于           (有性／无性)生殖。
(3)目前临床器官移植多为同种异体移植，患者需要长期服用          预防排斥反应。为了扩大器官供体的来源，人们尝试异种移植，试图利用基因工程手段       抗原决定基因，再利用克隆技术培育出没有免疫排斥反应的猪器官，从而解决供体短缺问题。获得该转基因猪的核心步骤                     。