- 细胞工程
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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
(附加题)自从1890年首次报道家兔胚胎移植获得成功以来,胚胎移植技术已有一百多年的研究历史了,如今某些国家已经进入商业化应用阶段。在商业化应用上,牛的胚胎移植技术最成熟、占的比例最大。请回答牛胚胎移植技术中的相关问题:
(1)牛的胚胎移植技术中,提供胚胎的个体称为_______,对受体的要求是体质健康和________正常。
(2)对供、受体进行同期发情处理的目的是_______________。
(3)采用特制的冲卵装置,可以把供体牛的胚胎从子宫中冲洗出来,其生理学基础是_________。
(4)转基因克隆牛的培育中,会涉及多种技术,主要包括转基因技术、动物细胞培养技术、_________技术、__________技术等,如用此种牛做乳房生物反应器,则需要在胚胎移植前取囊胚期的_______细胞,进行DNA分析鉴定性别。
(5)通过人工操作使牛的卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并通过培养发育为早期胚胎后,再经移植产生后代的技术称为_________。
正确答案
(1)供体 繁殖能力
(2)使供、受体的生理状态相同
(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,处于游离状态
(4)核移植 胚胎移植 滋养层
(5)试管动物技术
香猪肉嫩味香,无膻无腥,是苗族人民将野猪长期驯化、精心培育而成的珍贵品种。据新华社电,韩国科学家2007年12月27日宣布,他们在世界上首次利用成功率更高的干细胞克隆技术将香猪培育成适合人体器官移植的“迷你猪”。与传统的体细胞克隆技术不同,韩国科学家这次从猪骨髓中提取干细胞,经处理后,移植入卵子,形成“受精卵”,成功使母猪怀孕。
(1)小香猪是长期________(选填自然选择/人工选择)的结果,你如何通过实验判断野猪与小香猪是否同一物种?___________________。
(2)产生“迷你”克隆猪的过程属于_________生殖,此过程可能运用到的生物技术至少有________(写出二项);上述过程中的“卵子”是指______细胞,应先做________处理后才可能与干细胞形成“受精卵”。胚胎移植时要求供、受体母畜生殖器官的生理变化必须相同,需要用____________激素进行_______________处理。
(3)假设一只雄性小香猪患有由线粒体DNA缺陷引起的疾病,当它与正常的小香猪交配后,其后代患病的概率应为___________。
(4)若下图为一只黑色小香猪(AaBb)产生的一个初级精母细胞,此细胞中1个染色体组含有________条染色体。如不考虑交叉互换,1个初级精母细胞产生的精子类型有__________种。
正确答案
(1)人工选择;将野猪和小香猪交配,看是否能够产生可育的后代
(2) 无性;核移植,胚胎移植,动物细胞培养等;减Ⅱ中期的次级卵母细胞;去核;促性腺;同期发情
(3)0
(4)2;2
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(如下图):
请根据图示信息完成问题:
(1)用来促进B牛多排卵的激素是__________分泌的促性腺激素。
(2)要培育高产转基因奶牛,则目的基因的受体细胞一般是_______。
(3)产生F牛的理论基础是__________,F牛的性别是由_______牛决定的。其生殖方式属于_________。
(4)试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有__________等。
(5)早期胚胎(囊胚中)的____________细胞是胚胎干细胞,培养胚胎干细胞时,若只增殖不分化,应放在__________细胞上,或添加_________的培养液中;若让胚胎干细胞在体外进行细胞分化,则需要往培养液中添加__________。
正确答案
(1)垂体
(2)受精卵
(3)动物细胞核的全能性;C牛;无性生殖
(4)胚胎移植
(5)内细胞团;饲养层;抑制因子;分化诱导因子
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
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
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,而治疗性克隆能最终解决这些问题。下图是治疗性克隆的过程图解。
(1)正常情况下,去核的卵细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中处于__________期的卵母细胞。
(2)重组细胞发育的过程中,细胞开始分化发生在__________期。
(3)治疗性克隆所用到的技术名称是________,要想获得基因型完全相同的两个胚胎,可采用______技术。
(4)已知患者是红绿色盲的女性,图中提供卵细胞的为完全正常的年轻女性。移植器官后,该患者所生育子代红绿色盲的情况是_____________。
(5)图中哪一部分细胞是胚胎干细胞?________________。
(6)图中由内细胞团到血液组织干细胞、神经组织干细胞以及到各种血细胞、神经细胞的形成是细胞的哪一生理过程?_____________其实质是什么?_____________________。
正确答案
(1)减数第二次分裂中
(2)囊胚
(3)核移植技术 胚胎分割
(4)男孩红绿色盲,女孩不一定
(5)内细胞团
(6)细胞分化 实质是基因的选择性表达
(选做题)随着生物科学技术的发展,动物、植物乃至人类自身的生殖方式变得越来越多样化。既解决了一些社会的需求,也带来了一些社会的忧虑。请根据下列各种情况,回答有关问题:
(1)试管婴儿技术:解决了部分夫妻不育的难题或生育健康后代的要求。这种技术和母亲正常怀孕生产过程的相同之处是都是以____________________为发育起点,不同之处在于试管婴儿是在体外进行受精后,在试管中进行胚胎培养;最后选取健康的胚胎进行_______,保证生出健康的孩子。
(2)胚胎分割技术:可解决良种动物快速大量繁殖的问题;对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意____________________________,否则将影响分割后的胚胎的恢复和进一步发育,如需做性别鉴定,还需从__________细胞取样做DNA分析。
(3)植物体细胞杂交技术:可以用来培育一些种间亲缘关系较近的杂交种,如白菜-甘蓝,实质上是利用了___________和____________两大关键技术来实现。
(4)利用基因工程培育转基因植物:如将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞中,可培育转基因高赖氨酸玉米。选用的表达载体可以是农杆菌的Ti质粒,是因为该质粒的T-DNA_________________;除农杆菌转化法外,还有____________法等。
正确答案
(1)受精卵;胚胎移植
(2)对内细胞团均等分割;滋养层
(3)植物细胞融合;植物组织培养
(4)T-DNA可以携带目的基因进入受体细胞,并将其插入到受体细胞染色体DNA上;花粉管通道法或基因枪法等。
(附加题)胚胎干细胞简称ES细胞,从胚胎中提取干细胞备受伦理争议,但重组成体细胞却不涉及制造或摧毁胚胎,通过细胞培养、诱导可以克隆器官。如图是克隆器官的技术路线图,请回答下列有关问题:
(1)哺乳动物的ES细胞是从______或______中分离出来的一类细胞,在功能上,其具有发育的_____性。
(2)运用______技术可以形成图中的重组细胞,培养重组细胞的培养基与培养植物细胞的培养基的主要不同点是含有__________。
(3)利用重组细胞培养出的干细胞,也可以形成特定的器官组织,这是的结果,其根本原因是______。
(4)克隆动物与图中克隆器官的技术相比,通常还需运用________和________等胚胎工程技术。
正确答案
(1)早期胚胎 原始性腺 全能
(2)核移植 动物血清
(3)细胞分化 基因的选择性表达
(4)胚胎分割 胚胎移植
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
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
干细胞是一种未充分分化、尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官的潜在功能,医学界称之为“万用细胞”。科学家普遍认为:干细胞的研究将为临床疾病的治疗提供更广阔的应用前景。
(1)干细胞之所以有再生各种组织器官的潜在功能,主要原因是由于细胞中含有_______。干细胞在一定条件下可通过__________形成不同的组织和器官。
(2)你认为干细胞的研究成果可以用于哪些疾病的治疗?_________。
(3)某女性血友病患者的父亲和外祖父都是血友病患者,母亲正常。若通过改造造血干细胞的方法治愈了她的疾病,则她的儿子最可能的患病情况是:_________。
正确答案
(l)全部遗传物质 分裂和分化
(2)皮肤烧伤、白血病等
(3)患血友病
(选做题)现代生物科技专题
(1)饲料加工过程温度较高,要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时,首先必须了解植酸酶的___,然后改变植酸酶的___,从而得到新的植酸酶。
(2)培育转植酸酶基因的大豆,可提高其作为饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是____。请简述获得转基因植株的完整过程。
(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率,科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过____转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过_____方法,从而一次得到多个转基因猪个体。
(4)若这些转基因动、植物进入生态环境中,对生态环境有何影响?
正确答案
(1)空间结构 氨基酸序列
(2)农杆菌介导的转化法 外源植酸酶基因→农杆菌→大豆细胞→大豆植株再生鉴定
(3)显微注射法 胚胎分割
(4)减少环境中磷的污染,但基因可能扩散到环境中。
(选做题)阅读下列材料并回答有关问题:w-3脂肪酸是深海“鱼油”的主要成分,它对风湿性关节炎以及糖尿病等有很好的预防和辅助治疗作用。科学家从一种线虫中提取出相应基因,然后将该基因导入猪胚胎干细胞。以期得到富含w-3脂肪酸的转基因猪。
(1)从线虫中提取目的基因需要特定的____________酶,此酶作用于_____________键。
(2)构建重组DNA时,常用的运载体是________。受体细胞可以是胚胎干细胞,也可以是________。
(3)培养胚胎干细胞的培养基中,所加入的天然成分______________不用于植物组织培养。
(4)请列举培育富含-3脂肪酸的转基因猪需利用到的三种现代生物技术:_______、_______ 和_______。
正确答案
(1)限制性内切(或限制) 磷酸二酯
(2)质粒 受精卵
(3)动物血清
(4)转基因技术 早期胚胎培养技术(动物细胞培养技术) 胚胎移植技术
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