- 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表示氨苄青霉素抗性基因,BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ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.tetR C.复制原点 D.ampR(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.抗原一抗体杂交 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
自然情况下,牛的生育率很低,通过现代科技手段,可以实现良种牛的快速繁殖。请按照提示,回答下列问题。
(1)使一头良种雄性黄牛,在一年内繁殖数百头该公牛的后代,最简便的方法是_______。
(2)现有一头良种雌性黄牛,采用胚胎移植的方法,可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。其操作过程中需要用激素对该良种母牛(供体)和代孕母牛(受体)进行_______处理;还要用激素使供体母牛___________。胚胎收集的过程也叫做__________。用于移植的胚胎应发育到___________或_________阶段。
(3)采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和__________。体外受精主要包括__________、__________和_________等几个主要步骤。
正确答案
(1)人工授精
(2)同期发情 超数排卵 冲卵 桑葚胚 囊胚
(3)早期胚胎的培养 卵母细胞的采集 精子的采集和获能(精子的获取) 受精
下图是通过体外受精培育小鼠的过程,请据图回答下列问题:
(1)①所用的方法是用____激素处理,从_____中采集卵子。
(2)②是_______过程,因此小鼠的生殖方式是_______生殖,其常见的可遗传的变异类型有____。
(3)③过程是_______,其培养液成分与动物细胞培养液成分的不同之处在于前者含有______而后者不含有,后者则含有_____。
(4)④过程是_______,移植的胚胎是在_______。
正确答案
(1)促性腺 输卵管
(2)受精 有性 基因突变、基因重组、染色体变异
(3)体外早期胚胎的培养 有机盐、维生素、激素、核苷酸 微量元素、糖、促生长因子、血浆
(4)胚胎移植 桑椹胚阶段前
下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答:
(1)胚胎干细胞是由早期胚胎或_____中分离得到的一类细胞。
(2)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。
(3)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,骨髓的治疗的实质是将上图的______________细胞移植到患者体内。
(4)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红细胞,其原因是___________。
(5)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段,用B淋巴细胞与骨髓细胞融合,经多次筛选最终得到能分泌__________________的杂交瘤细胞。
正确答案
(1)原始性腺细胞
(2)选择性表达
(3)造血干
(4)细胞中无细胞核
(5)特异性抗体
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)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__________。
(6)胚胎工程是由__________,胚胎移植技术,___________和_________等组成的现代生物技术,____________是胚胎工程的理论基础。
正确答案
(1)(次级)卵母细胞;获能
(2)桑椹胚或囊胚
(3)囊胚腔
(4)具有相同的遗传物质
(5)同一物种;受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应
(6)体外受精技术;胚胎分割技术;胚胎冷冻保存技术;性别控制技术
胚胎干细胞介导法是转基因动物培育的主要途径之一。通过将外源基因导入胚胎干细胞,然后将转基因的胚胎干细胞注射入受体动物胚胎后,可参与宿主的胚胎构成,形成嵌合体,直至达到种系嵌合。如图是实验过程示意图,请分析回答下列问题。
(1)为了提高实验成功率,通常需要通过PCR技术获得目的基因的大量拷贝。PCR反应与动物体内正常DNA复制相比,最主要的区别是____________(至少写出两点)。
(2)胚胎干细胞(ES细胞)体外培养时需要在____________(至少写出三点)等条件下进行。由于人们对细胞所需营养物质还没有搞清楚,因此在使用合成培养基培养细胞时需加入一定量的____________。
(3)图中①表示在将ES细胞置于具有___________作用的培养基上培养,以获得所需的胚胎干细胞。②表示将目的基因改造后的ES细胞导人_____________时期的胚胎。理想中的嵌合体小鼠C中,导入外源目的基因的ES细胞最好发育成____________(填器官名称),从而真正意义上获得含目的基因的F1个体。
(4)1984年我国第一例转生长激素(GH)基因的鱼诞生,但鱼类易于逃逸、扩散,会引起生态安全性问题,试分析原因:_____________。
正确答案
(1)PCR反应需要热稳定DNA聚合酶(Taq酶)、(DNA)引物和高温,不需要解旋酶
(2)无菌无毒、适宜的温度和pH、营养充足、气体环境(3点需答全) 动物血清(或血浆)
(3)筛选(选择) 囊胚(桑椹胚) 睾丸(精巢)或卵巢
(4)转基因鱼与野生鱼杂交,使野生鱼带有转基因,从而具有生长优势,使其捕食对象大量减少,并与其他物种竞争,引起生态危机
人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大,通常从人血液中提取。但由于艾滋病病毒(HIV)等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。其大致步骤如下:
Ⅰ.采集良种供体奶牛的卵母细胞和精液,通过体外受精,形成奶牛受精卵;
Ⅱ.将人血清白蛋白基因导入受精卵,形成重组细胞;
Ⅲ.电脉冲刺激重组细胞,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,良种奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞数量往往不足,请列举两种可以获得更多卵母细胞的方法。_____________________。
(2)步骤Ⅰ中,在体外受精前,需要对奶牛的精子进行____________处理。
(3)步骤Ⅱ中,将人的血清白蛋白基因导入奶牛受精卵中采用最多的方法是____________。导入基因前,需要将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,这一步骤属于基因工程“四步曲”中的____________,此步骤的目的是____________,其中血清白蛋白基因与调控组件结合时必须用到限制性核酸内切酶和____________酶。
(4)步骤Ⅲ中,进行动物早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含有各种有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外,还要添加____________和血清。
(5)步骤Ⅳ中,应选择性别为_____________的奶牛胚胎进行移植。请列举一种人工控制或筛选胚胎性别的方法。_____________。
正确答案
(1)①.用促性腺激素处理良种母牛使其超数排卵;②.从屠宰场中已屠宰的母牛的卵巢中采集、培养
(2)获能
(3)显微注射法 基因表达载体的构建 使人血清白蛋白基因能够在奶牛乳腺细胞中稳定存在,同时能够表达和发挥作用,并可遗传给下一代 DNA连接
(4)激素
(5)雌性
①.X精子与Y精子分离技术(选择X精子进行体外受精);
②.显微镜镜检法(利用显微镜观察胚胎细胞性染色体确定胚胎性别);
③.SRY-PCR胚胎的性别鉴定技术[利用SRY基因(Y染色体上的性别决定基因)作为探针,对胚胎细胞的DNA进行检测](任答一种即可)
科学家运用胚胎移植技术培育试管牛时,首先用激素促进良种母牛多排卵,然后进行体外受精和培育,最后把胚胎送入母牛子宫内,孕育成小牛产出。试分析回答:
(1)胚胎移植属于生物工程中的____________领域,其生殖方式是_____________。
(2)题干中“激素”可能是____________分泌的____________。
(3)为探索该激素对卵巢的作用,现提供如下材料,请设计实验并完成实验步骤。(蛙卵巢活动可通过检查泄殖腔内含有卵子的情况来分析)
A.材料用具:小青蛙若干,2mL注射器两支,小铁丝笼若干,用生理盐水配制的该激素溶液等。
B.方法、步骤:
①.饲养小青蛙至____________后,选择____________;
②.给实验组每只青蛙注射_____________,放入小铁丝笼单独培养,并贴上“实验”标签;
③.给____________青蛙,每只在____________部位注入____________,放入小铁丝笼,与实验组在____________条件下单独饲养,并贴上“对照”标签;
④.相同时间后,检查每只蛙的泄殖腔内_____________;
⑤.记录实验结果并分析。
正确答案
(1)胚胎工程 有性生殖
(2)垂体 促性腺激素
(3)①.性成熟 生长状况基本相同的若干只雌蛙,随机等分成两组
②.1mL(或适量的)激素溶液
③.对照组 相同 1mL(或等量的)生理盐水 相同
④.是否有卵子,并计数、统计
以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,a~h为操作过程。请据图回答有关问题:
(1)“试管牛”技术的操作流程是__________________(填图中字母)。
(2)图中数字标号代表的结构名称①____________;②____________;③_____________。
(3)c代表的操作是____________________,d代表的操作是___________________。
(4)图中用到的激素是_______________,过程h常用的方法是_________________。
(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同一物种,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是________________________________。
正确答案
(1)a→b→f→g(或a→b→c→d→e)
(2)①.滋养层 ②.囊胚腔 ③.内细胞团
(3)胚胎分割
(4)促性腺激素
(5)要将内细胞团均等分割以免影响胚胎的恢复和进一步发育
(6)受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应等
通过哪些途径分离X、Y精子可达到控制动物性别的目的?举例说明控制动物性别的意义。
正确答案
(1)①.根据X、Y精子在质量和体积上的差别,利用一定黏稠度的分离液对精子进行沉淀分离。
②.根据X、Y精子耐酸碱性的不同,通过使用化学试剂预先处理阴道,改变阴道的pH,选择性地利用精子控制动物的性别。
(2)在临床上,通过分离精子与体外单精注射技术相结合,可以避免与性别有关的遗传病胎儿的出生,胚胎性别的早期鉴定技术可用于与性别有关的遗传病胚胎期的诊断,防止该类遗传病的发生。在畜牧业生产上,可以按照生产需要控制动物的性别以提高生产动物的经济价值,如奶牛场雌性牛犊的获得。
(选做题)下图是某转基因小鼠培育过程示意图,①~⑦表示相关过程,请回答以下问题:
(1)过程①注射的激素A是__________,目的是___________。
(2)过程②让结扎公鼠与母鼠交配,是为了让受体母鼠的子宫做好_______的准备。
(3)过程③需要用到的酶有____,基因表达载体构建的目的是________。
(4)过程④常用的方法是_______,过程⑥常采用的筛选方法是_______,过程⑦采用的技术是________。
(5)转基因小鼠由于含有一个携带目的基因的DNA片段,因此可以把它看作是杂合子。理论上,转基因小鼠相互杂交后代中,转基因性状消失的小鼠占总数的________。
正确答案
(1)促性腺激素 促进超数排卵
(2)接受外来胚胎
(3)限制酶和DNA连接酶 使目的基因在受体细胞中稳定存在,并能遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用
(4)显微注射 DNA分子杂交 胚胎移植
(5)1/4
2007年11月20日,美、日两国在《科学》和《细胞》两份顶级学术期刊上发表研究成果:将人体皮肤细胞改造成可以分化为多种细胞的“万能细胞”。图4是“万能细胞”的诞生过程,图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因,将改造后的万能细胞植入小鼠身体上,植入的细胞长成了“肿瘤”,“肿瘤”中出现了神经、骨髓、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题:
(1)胚胎干细胞又称ES细胞,是从______中分离出来的一类细胞,如果胚胎发育到了囊胚期,这时的_______细胞就是ES细胞。
(2)胚胎干细胞在功能上具有发育的______。
(3)图中逆转录病毒的作用是________,过程③利用了逆转录病毒的_______特性。
(4)万能干细胞经体外诱导分化,可以培育出人造组织器官,这样培育的特殊细胞或器官移回病人体内与异体器官移植相比,最大的优点是_________。
(5)你支持“应立法保护利用胚胎干细胞进行治疗性克隆”吗?请陈述理由。_________。
正确答案
(1)早期胚胎或原始性腺 内细胞团
(2)全能性
(3)作为基因工程的载体或运载体 感染或侵染(宿主细胞)
(4)不会产生免疫排斥反应
(5)支持,通过胚胎干细胞克隆人体组织器官,用来治疗人类许多顽症。(合理即可)
(附加题)“世界试管婴儿之父”的英国科学家爱德华兹对试管受精领域的贡献赢得2010年诺贝尔生理学或医学奖。“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出,在试管中完成受精,并在试管中培养使其发育到一定的时期,再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的夫妇重新获得了生育的机会,也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答下列问题:
(1)在体外受精时,精子首先要进行______处理,卵细胞则培养到________(时期)才能与精子结合。
(2)要得到“同卵双胞胎”,理论上可采用的技术是______________。双胞胎的性别是否相同?____________。
(3)“试管婴儿”技术诞生后,继而出现了“没汁试管婴儿技术”,二者在对人类作用上的区别是__________。
(4)试管婴儿从诞生到现在,已发展到第三代试管婴儿技术。近年来,在人工助孕与显微操作的基础上,胚胎着床前遗传病诊断(PGD) 开始发展并用于临床,使不孕不育夫妇不仅能喜得贵子,而且能优生优育。胚胎着床前遗传病诊断(PGD) ,主要是对胚胎进行单基因诊断和染色体检查,以避免有_______遗传病婴儿的诞生。对胚胎进行单基因诊断的原理是_________。经筛选后健康的胚胎移植后,需对受孕方注射一定量的_______(激素名称)。
正确答案
(1)获能 减数第二次分裂中期
(2)胚胎分割移植 相同
(3)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症,后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病
(4)单基因遗传病和染色体异常 DNA分子杂交技术 孕激素
下图是培育能产生凝血因子牛的过程示意图,试回答相关问题:
(1)为了能从良种母牛体内一次取得多枚卵子,可以采用_____________的方法。据报道,这种技术已经被滥用于人类生育中,从而出现许多人工“多胞胎”,这种技术带来的危害之一是_____________。
(2)在过程③中,当一个精子进入卵细胞后会激发卵子发生反应,如透明带反应等,其意义是_________。
(3)过程④中,为保证人凝血因子基因能够在受精卵中稳定存在并表达,需要先将该基因与____________结合,检验人凝血因子基因是否导入受精卵的方法是____________。
(4)过程⑥涉及的技术是____________。
正确答案
(1)注射促性腺激素 影响胎儿的健康发育、对孕妇的身体不利等(其他合理答案也可)
(2)防止多精入卵
(3)载体 运用目的基因探针进行检验 (DNA分子杂交技术)
(4)胚胎移植
随着科学技术的发展,人们可以根据人类的需求来改造生物的性状,在许多领域取得了可喜的成果。下图是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解,请据图回答问题:
(1)在此工程过程中涉及的现代生物技术主要有:___________________。
(2)在基因工程中,我们称②为________,在②进入③之前要用___________等工具来构建基因表达载体,要实现②进入③的常用方法是_______________。
(3)图中①一般经________处理可以得到③,从③到④的过程中一般用未受精的卵细胞去核后作为受体,不用普通的体细胞,原因是___________________。
(4)从A~D中选出④到⑤的过程中正确的操作方法______,把⑤送入⑥的最佳时期是_________时期。
(5)⑦是⑥生出的后代,那么⑦的遗传性状和__________最相似。
正确答案
(1)基因工程、核移植技术、动物细胞培养、胚胎分割技术、胚胎移植技术(至少答三项)
(2)目的基因 内切酶、DNA连接酶和运载体 显微注射法
(3)胰蛋白酶 卵细胞大、易操作、分化程度低,体细胞的细胞核在卵细胞质中才能表现出全能性
(4)C 桑椹胚和囊胚
(5)荷斯坦奶牛
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