- 细胞工程
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2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面作出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白(GFP)会发出绿色荧光,可借助荧光跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况,帮助推断蛋白质的功能。下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程,请根据上述材料回答下列问题:
(1)上述流程中,作为目的基因的是__________。
(2)在培育绿色荧光小鼠的过程中,基因表达载体的构建是核心。一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、启动子、终止子、__________基因等部分。
(3)过程①用到的工具酶有___________,过程②采用的方法是______________,过程③利用的生物技术是___________。
(4)为迅速增加绿色荧光小鼠的数量,可采用试管动物技术。在这项技术中,首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。哺乳动物的体外受精主要包括__________、精子的获取和受精等几个主要步骤。
(5)为提高胚胎的利用率,可采用________技术,应该选择发育良好、形态正常的____________或囊胚进行分割。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将____________进行均等分割。
正确答案
(1)GFP基因
(2)标记
(3)(同种)限制酶和DNA连接酶 显微注射技术 动物细胞培养(或早期胚胎培养或受精卵培养)
(4)卵母细胞的采集
(5)胚胎分割 桑椹胚 内细胞团
自然界中有一种含有叶绿体的原生动物——眼虫,这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。某同学提出问题“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗?”他设计出了下列实验方案。结合实验方案回答下列问题:实验原理:根据眼虫的特点,动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。实验步骤如下:
(1)①中选的植物材料细胞中,必须有的细胞器是________________。
(2)③过程所用的酶是______________。
(3)④过程除了用电刺激之外,还可以用______________等作诱导因素。
(4)⑤过程动物细胞体外培养需要满足的条件是______________。
(5)在整个实验过程中,要强调所用的器械的灭菌和实验人员的无菌操作,原因是__________。
(6)在⑤⑥过程中,通常要添加血清,原因是___________________________________。
(7)如果让动植物杂交种批量培养生产,可以用_________________技术。
(8)动植物杂交种细胞是否有细胞壁?为什么?_______________________________。
正确答案
(1)叶绿体
(2)纤维素酶和果胶酶
(3)病毒、聚乙二醇(或振动、离心)
(4)无菌、无毒的环境,营养、温度、pH、气体环境适宜
(5)各种杂菌都可以在培养基上迅速生长,培养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不但会和培养细胞争夺营养,而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养细胞有害的物质,导致培养细胞迅速死亡
(6)人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚,通常加入血清、血浆等一些天然成分
(7)动物细胞培养
(8)无,因为胚胎是在母体子宫中完成胚胎发育的
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______、________(至少写出二项)。
(2)和受精有关的过程有:①.第一次卵裂开始;②.释放第二极体;③.顶体反应;④.穿越透明带;⑤.雌、雄原核的形成;⑥.核膜消失,雌、雄原核融合。其正确的顺序为_____________(填序号)。
(3)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。
(4)从A到E中,适宜于牛的胚胎移植时期有__________;图中标号3为_____________,它将来可发育为胎膜和胚盘。
(5)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___________。
(6)试管牛E的性别为_______,克隆羊多利的性状和_____最接近,原因是____________。
正确答案
(1)动物细胞培养 胚胎移植(或者卵母细胞的采集技术)
(2)③④②⑤⑥①
(3)促性腺激素 (早期)胚胎
(4)DE 滋养层细胞
(5)生理状态 对物质的吸收具有选择透过性
(6)雌性或雄性(不能确定) 白面绵羊 因为克隆羊多利的细胞核来自于白面绵羊,生物体的性状主要是由细胞核基因控制的
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tetR表示四环素抗性基因,ampR表示氨苄青霉索抗性基因,BamHⅠ、HindⅢ、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BteRC复制原点DampR
(3)过程①可采用的操作方法是_______(填字母代号)。
A.农杆菌转化 B.大肠杆菌转化 C.显微注射 D.细胞融合
(4)过程②采用的生物技术是_______。
(5)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。
(6)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
正确答案
(1) HindⅢ和BamHⅠ 氨苄青霉素
(2)A
(3)C
(4)胚胎移植技术
(5)全能
(6)C
如图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。请据图回答:
(1)A细胞是从牛的卵巢中采集的________;在进行体外受精前,要将牛的精子放在一定浓度的________或钙离子载体A23187溶液中进行获能处理。
(2)进行胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的________进行分割;胚胎分割所需要的主要仪器设备为实体显微镜和_________。
(3)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__________。
(4)对于不同发育阶段的胚胎,分割的具体操作_________。
(5)实践证明,采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的,最常见的是经分割产生的_________,而同卵多胎成功的比例都很小。
正确答案
(1)卵母细胞(或次级卵母细胞);肝素
(2)桑椹胚或囊胚;显微操作仪
(3)具有相同的遗传物质
(4)不完全相同
(5)同卵双胎
从1978年7月25日世界上第一位“试管婴儿”诞生,至今全球试管婴儿数量已达到400万。1996年7月5日克隆羊“多利”诞生,至今已成功克隆了多种动物。请分析回答试管婴儿与克隆技术的有关问题:
(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)试管婴儿和克隆动物的生殖方式分别属于____________和_____________。
(3)培育试管婴儿时,可通过给母体注射_____________增加排卵数量。
(4)克隆动物时,将甲个体的细胞核移入乙个体去核的卵细胞中,由重组细胞培育成个体丙,则个体丙的基因来源于______________。
(5)请列举一例克隆技术在医疗方面的应用______________。
正确答案
(1)动物细胞培养;胚胎移植
(2)有性生殖;无性生殖
(3)促性腺激素
(4)甲个体(体细胞)的核基因和乙个体(卵细胞)的细胞质基因
(5)克隆器官用于器官移植,避免免疫排斥(加速优良种畜改良进程,保护濒危物种,生产医用蛋白)
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天可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,用微型吸管吸除雄核,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_________。
正确答案
(1)促进排卵(或超数排卵) 使精子获能 囊胚
(2)容易获得纯合子并缩短育种时间
(3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因
(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达
哺乳动物体外受精的过程。
(1)精子采集的方法主要有_________、_________和_______。获能的方法有__________和____________。
(2)体外受精的过程主要包括___________、___________及受精等几个步骤。
(3)怎样用一个流程图表示体外受精的过程?
正确答案
(1)假阴道法 手握法 电刺激法 培养法 化学诱导法
(2)卵母细胞的采集和培养 精子的采集和获能
(3)
2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面作出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白(GFP)会发出绿色荧光,可借助荧光跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况,帮助推断蛋白质的功能。下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程:
请根据上述材料回答下列问题:
(1)上述流程中,作为目的基因的是___ 。
(2)在培育绿色荧光小鼠的过程中,基因表达载体的构建是核心。一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、启动子、终止子、____基因等部分。
(3)过程①用到的工具酶有____,过程②采用的方法是____,过程③利用的生物技术是_____。
(4)为迅速增加绿色荧光小鼠的数量,可采用试管动物技术。在这项技术中,首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。哺乳动物的体外受精主要包括____、精于的获取和受精等几个主要步骤。
(5)为提高胚胎的利用率,可采用_____技术,应该选择发育良好、形态正常的_______或囊胚进行分割。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将____________进行均等分割。
正确答案
(1)GFP基因
(2)标记
(3)(同种)限制酶和DNA连接酶 显微注射技术 动物细胞培养(或早期胚胎培养或受精卵培养)
(4)卵母细胞的采集
(5)胚胎分割 桑椹胚 内细胞团
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,并注射促性腺激素,目的是__________。然后从雌鼠输卯管中取出卵子,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天可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__________期开始的标志。
(2)如果体外受精后,在精核和卵核融合之前,用微型吸管吸除雄核,再用细胞松弛素B处理(作用类似于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的原因__________。
正确答案
(1)促进排卵(或超数排卵) 使精子获能 囊胚
(2)容易获得纯合子并缩短育种时间
(3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因
(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达
回答下列有关胚胎工程的问题:
(1)在输卵管内,次级卵母细胞的减数第二次分裂是在__________过程中完成的。判断卵子是否受精的重要标志是______________。
(2)在哺乳动物的受精过程中,有哪些机制可以防止多个精子入卵?______________。
(3)冲卵得到胚胎之后要进行质量检查,胚胎应发育到_________阶段。
(4)在胚胎工程中通过任何一项技术,如________、________、_________等技术获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代。
(5)胚胎干细胞体外培养时需要的条件是___________、___________、___________、_____________。
正确答案
(1)精子和卵细胞结合 在卵黄膜和透明带的间隙里可以观察到两个极体
(2)透明带反应和卵黄膜封闭作用
(3)桑椹胚或囊胚
(4)转基因 核移植 体外受精
(5)无菌无毒 适宜温度和pH 充足的营养 一定的气体环境
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培养成熟。再在37℃,5%CO2条件下,精卵共同作用4h,移入发育培养液中继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化,第5天左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_____________。
正确答案
(1)促进排卵(或超数排卵) 囊胚
(2)容易获得纯合子并缩短育种时间
(3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因
(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需某些基因不能正常表达
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________切割后用________连接成重组载体,该过程与质粒上含有________有关。
(3)子代大鼠如果检测到________和出现__________,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。
正确答案
(1)卵巢
(2)目的基因;运载体;同种限制酶;DNA连接酶;限制酶识别位点(或限制酶切割位点)
(3)体内有相应蛋白质;高血压
(4)体外受精
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受精,并通过培养发育为_________________后,再经____________产生后代的技术。
(2)图中过程①通常采用体外受精技术。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。
(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,往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定,请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法(只需写出名称或简要原理):__________。
正确答案
(1)早期胚胎 胚胎移植
(2)顶体
(3)同期发情 免疫排斥
(4)DNA分子杂交(利用基因探针鉴定)、分析胚胎细胞的染色体组型均可
“试管婴儿之父”爱德华兹获2010年诺贝尔生理学和医学奖。爱德华兹创立的体外受精技术解决了一个重要的医学难题,即通过体外受精治疗多种不育症。体外受精技术又称试管婴儿技术,其原理是从卵巢内取出几个卵子,在实验室里让它们与男方的精子结合,形成胚胎,然后转移胚胎到子宫内,使之在母亲的子宫内着床、妊娠。根据以上资料,回答下列问题:
(1)高等动物的胚胎发育是指从______发育成______的过程。该过程是通过细胞的______和______实现的。
(2)一般情况下,受精卵分裂形成早早期胚胎,即2~8个细胞时就可进行胚胎移植,这个时期的胚胎有机物总量的变化是_______,DNA总量的变化是________。
(3)体外受精和早期胚胎的形成用到的动物细胞工程技术是_________和_________。
正确答案
(1)受精卵 幼体 分裂 分化
(2)减少 增加
(3)动物细胞融合 动物细胞培养
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