- 细胞工程
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胚胎移植的基本程序如图(以牛胚胎移植为例),请据图回答问题.
(1)对供体母牛、供体公牛的要求是______.
(2)冲卵中的“卵”是指______.
(3)哺乳动物受精过程中有下列哪两项机制阻止多精子入卵受精?______
A.精子穿越卵子透明带触及卵细胞膜,导致卵细胞膜反应
B.精子穿越卵子透明带触及卵细胞膜,导致透明带反应
C.精子入卵后,触发透明带反应
D.精子入卵后,触发卵细胞膜反应
(4)受精有关过程有: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),卵子受精的标志是______.
(5)若供体产生的后代具有许多优良性状,可利用______技术提高胚胎利用率,同时,可以通过取样______细胞进行分子水平的早期胚胎性别鉴定.
正确答案
解析
解:(1)胚胎移植过程,对选择合适的供、受体,对供体母牛和公牛的要求是具优良遗传性状的同种牛;同期发情处理是为了使供、受体母牛具有相同的生理状况,以保证胚胎移植入相同的生理环境.
(2)冲卵的实质是将早期胚胎冲洗出来,因此其中的“卵”是指胚胎.
(3)哺乳动物受精过程中阻止多精子入卵受精的两道屏障是:精子穿越卵子透明带触及卵细胞膜时导致的透明带反应和精子入卵后触发卵细胞膜反应.
(4)受精过程为:顶体反应→穿越放射冠→穿越透明带(透明带反应)→卵细胞膜反应(卵黄膜封闭作用)→卵子完成减数第二次分裂并释放第二极体→雌雄原核的形成、核膜消失,雌、雄原核融合形成合子→第一次卵裂开始.因此,正确的顺序为③④②⑤⑥①.受精的标志是卵细胞膜和透明带间出现两个极体.
(5)来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质,因此要提高胚胎的利用率,可采用胚胎分割移植技术,同时还可以取滋养层细胞进行性别鉴定.
故答案为:
(1)具优良遗传性状的同种牛 生理状况都相同
(2)胚胎
(3)BD
(4)③④②⑤⑥①卵黄膜和透明带间出现两个极体
(5)胚胎分割移植 滋养层
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.如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______.
(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.
正确答案
解析
解:(1)采集的卵子需要进行体外培养使卵母细胞成熟,采集的精子需获能后才能进行受精作用.
(2)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、标记基因等部分.
(3)将目的基因导入动物受精率的方法是显微注射技术.在显微镜下判断是否完成受精作用的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体.
(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时,宜取囊胚期的滋养层细胞进行鉴定,一般采用SRY-PCR方法,选择出现阴性反应的雌性胚胎进行移植.
(5)胚胎移植前需要对代孕奶山羊C进行同期发情处理,使之与供体的生理状况保持相同.
故答案为:
(1)使卵母细胞成熟 获能
(2)标记基因
(3)显微注射 在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体
(4)滋养层 雌性
(5)同期发情
科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图所示,相关叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、对两种雌性个体注射促性腺激素可促进其超数排卵,A正确;
B、从卵巢中采集的卵母细胞需培养成熟(减数第二次分裂中期)后才可与获能的精子进行体外受精,B错误;
C、受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应,因此不需要注射免疫抑制剂,C错误;
D、胚胎分割的份数越多,操作的难度越大,移植的成功率也越低,D错误.
故选:A.
下列关于胚胎移植生理学基础的叙述,不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、胚胎移植需在同种雌性个体之间进行,因此同种动物之间的生理特征相近,进行胚胎移植易于成功,A正确;
B、早期胚胎在一定时间内是独立存在的,未与子宫建立实质性联系,这为胚胎的收集提供了可能,B正确;
C、一般来说,同一物种的受体母畜对于具有外来抗原性质的胚胎并没有免疫排斥现象,这为胚胎在受体内的存活提供了可能,C正确;
D、移植的胚胎,通过胎盘、胎膜与母本建立组织联系,而胎盘、胎膜由滋养层分裂分化形成,D错误.
故选:D.
下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述,错误的是( )
正确答案
解析
解:A、卵裂期细胞通过有丝分裂方式增殖,胚胎细胞数目不断增加,但胚胎体积不变或略微减小,A错误;
B、胚胎分割时,需要将囊胚期的内细胞团均等分割,B错误;
C、胚胎干细胞具有细胞核大和蛋白质合成旺盛等特点,C正确;
D、胚胎移植技术可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能,D错误.
故选:ABD.
下列关于试管婴儿与设计试管婴儿技术的理解正确的是( )
正确答案
解析
解:A、试管婴儿和设计试管婴儿都需要体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植,但设计试管婴儿需对胚胎进行遗传学检测,而不是对精子和卵子进行遗传学检测,A错误;
B、试管婴儿对胚胎检测的目的是质量检查,而设计试管婴儿对胚胎检测的目的是进行遗传学检测,以获得性状符合人们要求的胚胎,B正确;
C、早期胚胎发育是在体外进行,而获得个体需是进行胚胎移植,胚胎移植后的发育是在体内进行的,C错误;
D、设计试管婴儿技术需对胚胎进行遗传学检测,而试管婴儿技术则不需要对胚胎进行遗传学检测,所以试管婴儿技术成功率大于设计试管婴儿,D错误.
故选:B.
通过体外受精培育牛的过程,下列叙述错误的是( )
正确答案
解析
解:A、①从性成熟的雌牛中采集卵细胞,如果来源于实验动物,通常可直接与获能精子在体外受精,A正确;
B、②表示体外受精,受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体,受精完成的标志是雌雄原核的融合,B错误;
C、③表示早期胚胎培养,细胞在发育培养液中以有丝分裂增殖,开始出现早期分化,C正确;
D、④过程属于胚胎移植过程,发育到桑椹胚或囊胚的胚胎可用于移植,D正确.
故选:B.
电影中,“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝,现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”,该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白,高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域.请回答:
(1)实验中,通常用ES细胞作为目的基因的受体细胞,这是因为ES细胞在功能上具有______特征.这种细胞一般可以从哺乳动物的______或______中分离出来.
(2)在培养重组细胞时,为了维持不分化的状态,在培养液中要加入______.
(3)胚胎移植过程中,冲卵的生理学基础是______.
正确答案
解析
解:(1)ES细胞在功能上具有发育的全能性;胚胎干细胞一般可以从哺乳动物的原始性腺或早期胚胎中分离出来.
(2)在培养重组细胞时,为了维持不分化的状态,在培养液中要加入抑制因子.
(3)哺乳动物的早期胚胎形成后,在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系,而是处于游离态,这便于早期胚胎的收集,而收集早期胚胎的方式是冲卵.
故答案为:
(1)发育的全能性 原始性腺 早期胚胎
(2)抑制因子
(3)哺乳动物的早期胚胎形成后,在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系,而是处于游离态
既可进行胚胎性别鉴定,又能进行胚胎移植的最佳示意图是( )
正确答案
解析
解:胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行.进行性别鉴定时,所取组织不能来自内细胞团,否则会影响胚胎发育,应选用滋养层细胞,所以只有A图(囊胚期)符合.
故选:A.
下列关于胚胎工程的叙述,不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障,A正确;
B、人工获取的精子要经过获能处理后才可进行体外受精,B错误;
C、胚胎分化最早出现在囊胚期,分化为滋养层细胞和内细胞团细胞,C正确;
D、来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质,因此胚胎分割移植所获得的后代具有相同遗传物质,D正确.
故选:B.
2010年诺贝尔生理学或医学奖授予有“试管婴儿之父”之称的英国生理学家罗伯特•爱德华兹.如今试管婴儿已发展到第三代.
(1)第一代试管婴儿是将精子和卵子在体外完成受精,待受精卵发育到早期胚胎,再移入子宫继续发育产生的新个体.
①精子与卵细胞在体外受精成功的标志是______.
②当早期胚胎发育到______时期进行移植成功率高.
(2)第二代试管婴儿是指通过显微操作系统将单个精子直接注射到卵子中,使其受精的技术.
①该技术解决因男性因素导致的不育问题,如精子无顶体或顶体功能异常等.在精子形成过程中,细胞中的______将发育成顶体.
②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.
(3)第三代在人工助孕与显微操作的基础上,胚胎着床前进行基因诊断,使不孕不育夫妇不仅能喜得贵子,而且能优生优育.基因检测的原理是利用______技术来检测是否有遗传病.
正确答案
解析
解:(1)①精子与卵细胞在体外受精成功的标志是雌雄原核的融合.
②胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚时期的胚胎,该时期进行移植成功率高.
(2)①在精子形成过程中,细胞中的高尔基体将发育成顶体.
②胚胎移植时,受体应处于适合的生理状况,此时可利用促性腺激素对受体进行同期发情处理.此外,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能.
(3)基因检测的原理是利用DNA分子杂交技术技术来检测是否有遗传病.
故答案为:
(1)①雌雄原核的融合 ②桑椹胚或囊胚
(2)①高尔基体 ②促性腺 同期发情 免疫排斥
(3)DNA分子杂交技术
如图是科学家培育试管转基因牛的过程示意图,1所指结构为透明带.相关叙述不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、过程①表示用激素(常用促性腺激素)对供体母牛做超数排卵处理,A正确;
B、将目的基因导入受体细胞最有效的方法是显微注射法,3是内细胞团细胞,属于胚胎干细胞,具有发育的全能性,B正确;
C、胚胎移植能否成功,与供体和受体的生理状况有关,所以进行胚胎移植时,受体应处于适合的生理状况,C错误;
D、可取滋养层细胞做DNA分析来鉴定性别,D正确.
故选:C.
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获得试管牛的过程中,采用的胚胎工程技术有______、______、______.
(3)应用3中细胞C、D分别取自______、______.
(4)应用4中通过______技术获得二分胚①和②.
(5)为使受体牛与供体牛的生殖器官处于相同的生理状态,可以用______对受体牛进行______处理,以保证胚胎在受体牛体内正常生长发育.
正确答案
解析
解:(1)由以上分析可知应用1中获得的小牛为克隆牛,其细胞核遗传物质来源于供体1,细胞质遗传物质来源于供体2,因此其遗传物质来源于供体1和供体2;在细胞核移植过程中,选择卵母细胞作为受体细胞的原因:卵(母)细胞大,容易操作;卵(母)细胞质多,营养丰富;含有促使细胞全能性表达的物质.
(2)试管牛的产生,采用的胚胎工程技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等.
(3)细胞C、D为胚胎干细胞,该细胞取自牛胎儿的原始性腺或早期胚胎细胞.
(4)应用4中通过胚胎分割技术获得二分胚①和②,得到两只小牛.
(5)在进行胚胎移植时,选择好供、受体母牛后,要用孕激素进行同期发情处理,目的是使受体与供体的生理状态相同,为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境.
故答案为:
(1)供体1和供体2 MⅡ期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞)
(2)体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植
(3)原始性腺(或生殖腺) 早期胚胎(囊胚的内细胞团)
(4)胚胎分割
(5)孕激素(或促性腺激素) 同期发情
请回答胚胎工程方面的问题:
(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______时期,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超数排卵,常使用的激素是______.
(4)为胚胎在受体体内存活提供可能的基础是指受体对外来的胚胎基本上不产生______.
正确答案
解析
解:(1)试管牛的培育需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术.
(2)精子受精前需要进行获能处理;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第一极体.
(3)对母牛注射促性腺激素能促使其超数排卵.
(4)为胚胎在受体体内存活提供可能的基础是指受体对外来的胚胎基本上不产生免疫排斥反应.
故答案为:
(1)早期胚胎培养 胚胎移植
(2)获能 减数第二次分裂中期 第一极体
(3)促性腺激素
(4)免疫排斥反应
人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大,通常从人血中提取.但由于艾滋病病人类感染性病原体造成的威胁与日俱增,使人们对血液制品顾虑重重.如果应用基因工程和克隆技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就成为可能.其大致过程如下:
Ⅰ.采集良种供体牛的卵母细胞和精液,通过体外受精,形成奶牛受精卵;
Ⅱ.构建基因的表达载体,并将其导入奶牛受精卵,形成转基因细胞;
Ⅲ.电脉冲刺激转基因细胞促使其形成早期胚胎;
Ⅳ.将胚胎移植到受体母牛的子宫中,最终发育成转基因小牛.
请回答下列问题:
(1)一般情况下,采集良种奶牛的卵母细胞的方法是:______、______.
(2)步骤Ⅰ中,在体外受精前,需要对牛的精子进行______处理,一般采用的方法为______,即将精子放在一定浓度的______或钙离子载体A23187中.
(3)步骤Ⅱ中构建基因表达载体是需要将的血清白蛋白基因与______等调控组件重组在一起,从而利用利用转基因牛的乳汁生产血清白蛋白.
(4)步骤Ⅳ中,应选择性别为______的奶牛胚胎进行移植.请举出三种人工控制可筛选胚胎性别的方法:______、______.
正确答案
解析
解:(1)由于牛属于大型家畜,卵母细胞的采集方法有:一是从屠宰场废弃的卵巢中采集(或从活体卵巢中采集)、培养;二是用促性腺激素处理良种母牛,使其超数排卵;
(2)体外受精前,对精子要进行获能处理;一般采用的方法为化学诱导法,即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187中.
(3)步骤Ⅱ中构建基因表达载体是需要将的血清白蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,从而利用利用转基因牛的乳汁生产血清白蛋白.
(4)血清白蛋白要从乳汁中提取,只有雌性奶牛才能产生乳汁,因此胚胎移植时,必须选取雌性奶牛的胚胎进行移植;筛选胚胎性别可以采用X精子与Y精子分离技术、显微镜观察法和基因探针检测法来判断性别.
故答案为:
(1)从屠宰场废弃的卵巢中采集 活体采卵
(2)获能 化学诱导法 肝素
(3)乳腺蛋白基因的启动子
(4)雌性 X精子与Y精子分离技术(选择X型精子进行体外受精)、显微镜镜检法(观察胚胎细胞性染色体组成)、采用基因探针检测胚胎细胞中与性别有关的基因(SRY-PCR胚胎的性别鉴定技术)
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