高中生物胚胎分割移植综合题

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              ，培养的细胞在贴壁成长至充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              ，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。
（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。

阅读如下材料：
材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
材料乙：T₄溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T₄溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T₄溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T₄溶菌酶的耐热性。
材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎课在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
（1）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用          法。构建基因表达载体常用的工具酶有          和              。在培育转基因植物是，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是                 。
（2）材料乙属于                工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对            进行改造，或制造一种              的技术。在该实例中，引起T₄溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的              序列发生了改变。
（4）材料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到        种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为         体，兔乙称为        体。

【生物——选修3：现代生物科技专题】2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。

据图回答下列问题：
（1）由于女性的自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射___________激素，促使一次有更多的卵泡发育。
（2）重组细胞需培养到MⅡ中期的原因是该时期的卵母细胞才具备____________，重组细胞体外培养所需的气体主要是O₂和CO₂，CO₂的主要作用是____________。
（3）从受精卵到三亲婴儿的培育还需要______________和______________等技术。
（4）三亲婴儿的培育技术________（填“能”或“不能”）避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而___________（填“能”或“不能”）避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。三亲婴儿的染色体______（填比例）来自母亲提供的细胞核。
（5）设计试管婴儿技术与为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿技术主要区别是植入前对胚胎进行______________。

Ⅰ．我国科学工作者经研究发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而此毒蛋白对人畜无害。通过科技攻关，我国科学工作者已成功地将该毒蛋白基因导入棉花植株体内并实现了表达。由于棉铃虫吃了新品种“转基因抗虫棉”植株后就会死亡，所以该棉花新品种在近年推广后，已收到了很好的经济效益，请据以上所给材料回答下列问题：在培育抗虫棉新品种过程中，所用的基因的“剪刀”是__________，基因的“运输工具”是________。我国科学工作者采用了独创的花粉管通道法，将毒蛋白基因导入棉花的体细胞，再利用___________技术获得“转基因抗虫棉”植株。
Ⅱ．如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。

（1）人类“治疗性克隆”属于生物工程中的__________________工程。“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有___________。
（2）相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其根本原因是基因__              _______的结果，而直接原因则是           不同。上述“克隆”过程是建立在胚胎干细胞的___________和__________的基础上的。
（3）按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是_____            __________。这与细胞膜表面的            有关。

(6分)羊绒素有“软黄金”之称，内蒙古绒山羊和辽宁绒山羊是我国的两大产绒品种。我国生物学家运用现代生物技术培育出了转基因绒山羊.其过程如下图所示:

（1）在辽宁绒山羊细胞中获取的IGF 一I基因在导入胚胎干细胞之前须          _，这是基因工程操作的核心步骤，若该过程使用的质粒是双链闭合环状的DNA分子，用两种识别序列不同的限制酶M和N切割(识别序列和切割位点如下右图)，通过凝
胶电泳分离分析得下表。

（2）①在该质粒中，N酶的切割位点有   个。
②M酶与N酶切出的能相互粘连的末端在酶的作用下相互连接，连接后的序列是否能用M酶、N酶进行切割?     (填“能”或“不能”)。
（3）胚胎干细胞(ES)可由囊胚的        _分离培养获得。转基因胚胎干细胞培养过程中应定期      _，防止细胞代谢产物对细胞自身造成危害。
（4）干细胞经扩大培养诱导分化为早期胚胎，随后即可植入经_       处理的代孕母羊体内。

请根据给出的材料回答下列相关问题。
Ⅰ、据美联社2008年1月17日《干细胞》杂志报道，美国加州的科学家使用了进行试管受精的年轻女性捐献的卵子，以及2名志愿者的皮肤成纤维细胞，成功克隆出了5个人体胚胎，进而可以开发出有研究价值的干细胞。请回答：
⑴上述过程中主要应用到的动物细胞工程有                           。
⑵在使用合成培养基进行胚胎干细胞培养时，通常需要加入           等天然成分。在细胞培养时，要保证被培养的细胞处于一定的气体环境，所需要的气体主要有        ，其作用分别是                                 。如果将此细胞用于检测有毒物质是否引起了细胞基因突变，可用                   技术。
⑶科学家欲进行胚胎分割移植，则应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或             ，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针进行分割。
⑷胚胎移植是否成功，与供体和受体的生理状况有关。大量的研究已经证明，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。
⑸我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，而美国国会反对治疗性克隆。请你谈谈反对克隆人的理由：                                                               
                                                                   。（至少两点）。
Ⅱ、下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。

⑹在体外培养条件下，为保持胚胎干细胞的未分化状态，通常在培养皿中铺上一层
                细胞。
⑺“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有___________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是基因____________________的结果。
⑻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（I^Ai），提供卵细胞的女性是AB型血（I^AI^B）的，则骨髓移植成功后患者的血型是_________型。
⑼科学家为何要将患者的体细胞的核植入去核的卵细胞，而不直接用体细胞进行细胞培养？____________________                      。
⑽按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要优点是________________________。

下图表示畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法,请分析回答下列有关问题。

（1）方法Ⅰ和方法Ⅱ培育优良种牛的本质区别是方法Ⅰ涉及的生殖方式为         ,方法Ⅱ涉及的生殖方式为           。
（2）过程①应用的技术是                     。
（3）过程②常用      激素处理,目的是使B牛       ,从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到       （时期）才能与精子结合。
（4）A牛的精子在体外完成受精,通常采用的获能方法有培养法与       法。卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到       。防止多精入卵的生理反应有            和              。

2012年诺贝尔生理学或医学奖授予约翰·伯特兰·戈登和山中伸弥，以表彰他们在“体细胞重编程技术”领域做出的革命性贡献。请回答下列问题：
（1）1962年约翰·伯特兰·戈登通过实验把蝌蚪肠上皮细胞的细胞核移植进入去核的卵细胞中，成功培育出“克隆青蛙”。此实验说明已分化的动物体细胞的___________具有全能性。更多的实验证明，到目前还不能用类似___________技术（克隆植物的方法）获得克隆动物。
（2）所谓“体细胞重编程技术”是将高度分化的体细胞重新诱导回早期干细胞状态，即获得诱导多能干（iPS）细胞。山中伸弥于2006年把4个关键基因通过逆转录病毒转入小鼠的成纤维细胞，使其转变成iPS细胞。在该技术中，逆转录病毒是这4个关键基因的___________，在其协助下4个基因进入成纤维细胞，并整合到染色体的___________上。
（3）培养iPS细胞时，培养液需要特别加入的天然成分是___________，同时iPS细胞需置于___________培养箱中培养。
（4）iPS细胞可诱导分化成各种细胞类型以应用于临床研究。现用胰高血糖素基因片段做探针，对iPS细胞分化成的甲、乙、丙细胞进行检测，结果如下表：

用探针检测细胞的DNA	用探针检测细胞的RNA
iPS细胞	甲细胞	乙细胞	丙细胞	iPS细胞	甲细胞	乙细胞	丙细胞
+	+	+	+	-	-	+	-

注：“+”表示能检测到，“-”表示不能检测到
得到此检测结果采用的是________技术；结果表明iPS细胞通过___________定向分化为乙细胞。

下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请据图回答下面的问题。

(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至________期的内细胞团或胎儿的________中分离得到的一类细胞。
(2)图中分化程度最低的干细胞是________。在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因________的结果。
(4)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓治疗的实质是将上图的________细胞移植到患者体内。
(5)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的________，其原因是________________。
(6)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的________期。
(7)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用______细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌________的杂交瘤细胞。

通过培育转基因克隆猪有望解决世界性的人源器官短缺问题。下图表示科学家培育转基因克隆长白猪的过程，请据图分析回答：

（1）若通过①过程获得的调节基因M端的黏性末端是—CTAG，N端的黏性末端是—TTAA，则①②过程选用的限制酶是               。
（2）③过程常用的方法是                    ，④过程涉及的细胞生理过程有_________和_________。
（3）转基因克隆长白猪子代的器官是否一定可以作为人源器官？简要说明理由。
_______________________________________________________________。

下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所做的一系列研究，请据图分析回答下面的问题。

(1)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于用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需构建基因表达载体，其目的是________________________________________________________________________。
(3)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、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。

下图为经过体外受精的胚胎分割培育优质奶牛的过程，请回答下列问题。

(1)A细胞是________，在进行体外受精前要对精子进行________处理。
(2)进行胚胎分割时，应选择发育到________时期的胚胎进行操作。
(3)②指的是________。
(4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是____________________。
(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意____________________
________________________________________________________________________。
(6)受体母牛必须和供体牛属于________。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是____________________________________________________。

胚胎干细胞（ES细胞）在生物学研究中具有十分重要的应用价值。

（1）上图为某科研小组采用“基因靶向”技术先将小鼠的棕褐毛色基因导入黑色纯种小鼠的ES细胞中，再将改造后的ES细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程。在目的基因获取和基因表达载体构建过程中使用的工具酶有                 。
（2）上图中完成第Ⅱ步操作得到由两个DNA切段连接成的产物有      种重组DNA分子；第Ⅲ步操作后，还需经过                        的过程，才能将该ES细胞注射到囊胚中。
（3）ES细胞在功能上具有              的特点；目前研究人员正尝试通过科技手段利用ES细胞经过特殊诱导，为因故失去手的患者提供新的“手”，该过程揭示了细胞            的机理。
（4）已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断，一般情况下，细胞中有D或S途径即能分裂增殖。人淋巴细胞中虽然有这两种DNA合成途径，但一般不分裂增殖。鼠ES细胞中只有D途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在试管中混合，加                  促融，获得杂种细胞。若要从培养液中分离出杂种细胞，写出实验方法（不考虑机械方法），并说明理由。
方法：___________________________________________________________。
理由：___________________________________________________________。

材料Ⅰ：家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。材料Ⅱ：毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。

请依材料所给出的信息分析回答下列问题：
（1）在基因工程操作程序中，              是基因工程的核心，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。
（2）采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液（含Mg^2＋）、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、            和              。
（3）据材料Ⅱ，在过程②中，将成纤维细胞置于5％CO₂的气体环境中，CO₂的作用是         。在过程③中，用       处理以获取更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行      处理。
（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是         。在胚胎移植前，通过         技术可获得较多胚胎。

人类在预防与诊疗传染病的过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某种传染病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白质为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程如下图所示，请分析回答：

（1）图中所示基因工程的核心步骤是                      。
（2）若将含有A基因的受体细胞在体外培养，必须满足无菌无毒、营养、        、气体环境等条件，才能使细胞大量增殖；若受体细胞是受精卵，则需将其在体外培养到   时期，然后进行胚胎移植，培育成转基因动物。
（3）过程③采用的实验技术是                ；获得的X是                。
（4）科学家欲对抗A蛋白的单克隆抗体进行改造，生产出效果更好的嵌合抗体，用于癌症治疗。用蛋白质工程技术对抗A蛋白的单克隆抗体进行改造时，首先必须根据预期             ，设计           ，最终通过基因拼接，将抗体基因改造成嵌合抗体基因，然后导入到淋巴细胞中表达。检测该基因在淋巴细胞中是否翻译成蛋白质，可用            技术。