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1、胚胎工程
精選大題
例:(2019屆天津市靜海區(qū)高三上學期三校聯(lián)考)為了加快優(yōu)良種牛的繁殖速度,科學家采用了以下兩種方法,請根據(jù)圖示信息回答下面的問題:
(1)試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術(shù)有__________。
(2)用來促進B牛多排卵的激素是__________,E牛的性別是__________。
(3)從B牛體內(nèi)獲得的卵子需要培養(yǎng)到__________(填時期)才能和獲能的精子結(jié)合完成受精。
(4)產(chǎn)生F牛的理論依據(jù)是__________,其生殖方式屬于__________。
(5)要培育高產(chǎn)奶率的轉(zhuǎn)基因牛,則目的基因的受體細胞一般是_____
2、_____。
【答案】(1)動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植
(2)促性腺激素雌性或雄性
(3)減數(shù)第二次分裂中期
(4)動物細胞核具有全能性無性生殖
(5)受精卵
【解析】(1)從圖可知,方法Ⅰ是試管牛技術(shù)是在體外受精形成的,屬于有性繁殖,用到了體外受精、早期胚胎培養(yǎng)(動物細胞培養(yǎng)),胚胎移植等技術(shù);方法Ⅱ是核移植技術(shù),應(yīng)用了細胞核移植,早期胚胎培養(yǎng)(動物細胞培養(yǎng)),胚胎移植等技術(shù),故試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術(shù)有動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植。(2)用來促進B牛多排卵的激素是垂體分泌的促性腺激素,E牛是由精子和卵細胞結(jié)合形成的受精卵發(fā)育而來,E牛的性別是雌性或雄性。(3)從B牛體內(nèi)
3、獲得的卵母細胞需要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期才能與精子結(jié)合。(4)F牛是通過細胞核移植產(chǎn)生的,該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是細胞核的全能性;在此過程中沒有經(jīng)過兩性生殖細胞結(jié)合,所以此種生殖方式是無性生殖。(5)培育轉(zhuǎn)基因動物時,目的基因的受體細胞一般是受精卵。
模擬精做
1.(2018屆河北省唐山市高三第二次模擬考試)科學家將蜘蛛的蛛絲蛋白基因?qū)肷窖蝮w內(nèi),得到轉(zhuǎn)基因“蜘蛛羊”,該羊的乳汁中含有蛛絲蛋白,高強度的蛛絲蛋白可用于許多重要的特種工業(yè)領(lǐng)域,生產(chǎn)流程見下圖。請回答:
(1)將蛛絲蛋白基因和載體通過甲過程形成的X為__________,該過程通常用相同的限制酶進行切割,原因是____
4、________________。
(2)為了獲得蛛絲蛋白,圖中的受體細胞應(yīng)該選擇__________羊(填性別)的ES細胞,這是因為ES細胞在功能上具有____________________。
(3)受體細胞在體外培養(yǎng)時,采用的培養(yǎng)基是__________(固體、液體)培養(yǎng)基,并在培養(yǎng)環(huán)境中的空氣必須加5%CO2,目的是____________________。
(4)轉(zhuǎn)基因山羊的性狀出能產(chǎn)生蛛絲蛋白外,與提供ES細胞的個體不完全相同的原因有
。(答出兩點即可)
【答案】(1)基因表達載體使目的基因和運載體有相同的黏性末端,便于連接
(2)雌性發(fā)育的全能性
(3)液體維持培養(yǎng)
5、液的pH
(4)轉(zhuǎn)基因山羊的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自受體卵母細胞;性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果;個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變
【解析】(1)根據(jù)以上分析已知,圖中X表示基因表達載體;構(gòu)建基因表達載體的過程中,通常需要用相同的限制酶進行切割,使目的基因和運載體有相同的黏性末端,便于連接。(2)根據(jù)題干信息已知,蛛絲蛋白存在于雌性動物的乳汁中,且ES細胞在功能上具有發(fā)育的全能性,因此為了獲得蛛絲蛋白,圖中的受體細胞應(yīng)該選擇雌羊的ES細胞。(3)培養(yǎng)動物細胞一般用液體培養(yǎng)基,且培養(yǎng)需要一定的氣體條件,其中加入5%CO2的目的是維持培養(yǎng)液的pH。(4)轉(zhuǎn)基因山羊的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自受體卵母
6、細胞,且生物的性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果,此外個體發(fā)育過程中還可能發(fā)生基因突變,因此轉(zhuǎn)基因山羊的性狀出能產(chǎn)生蛛絲蛋白外,與提供ES細胞的個體不完全相同。
2.(2019屆云南省玉溪市一中高三上學期第二次調(diào)研考試)下圖為經(jīng)過體外受精和胚胎分割移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程,請回答下列問題:
(1)A細胞是_____________,為了獲得更多的A細胞,對供體母牛用________________處理。
(2)在進行體外受精前要對精子進行___________________處理;受精后,體外培養(yǎng)受精卵時,培養(yǎng)液中提供CO2的目的是______________________。
(3)進
7、行胚胎分割時,應(yīng)選擇發(fā)育到___________________時期的胚胎進行操作。
(4)②指的是__________。在對囊胚階段的胚胎進行分割時,應(yīng)注意______________________。
(5)胚胎移植時,引出受體子宮和卵巢,將胚胎注入子宮角,縫合創(chuàng)口,這種方法稱為________。另一種方法是將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位,注入胚胎,這種方法稱為______。
(6)胚胎移植后,要對受體母牛進行___________的檢查。
【答案】(1)(次級)卵母細胞促性腺激素
(2)獲能維持培養(yǎng)液的pH
(3)桑椹胚或囊胚
(4)囊胚腔要將內(nèi)細胞團
8、均等分割
(5)手術(shù)法非手術(shù)法
(6)是否妊娠
【解析】(1)圖中A細胞與精子結(jié)合形成受精卵,因此A是卵母細胞。使用促性腺激素對供體母牛進行超數(shù)排卵處理,可以獲得更多的卵母細胞。(2)在進行體外受精前利用培養(yǎng)法或化學誘導(dǎo)法對精子進行獲能處理。動物細胞培養(yǎng)中,培養(yǎng)液的CO2可以維持培養(yǎng)液的pH。(3)進行胚胎分割時,應(yīng)選擇發(fā)育到桑椹胚或囊胚期的胚胎進行操作。(4)②指的是囊胚腔,為了避免影響胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育,對囊胚期的胚胎進行分割時,應(yīng)將內(nèi)細胞團均等分割。(5)在胚胎移植前,對受體和供體要用孕激素處理,使他們同期發(fā)性處理,處于相同的生理狀態(tài)便于接受外來胚胎。胚胎移植時,一般有手術(shù)法和
9、非手術(shù)法。手術(shù)法:引出受體子宮和卵巢,將胚胎注入子宮角,縫合創(chuàng)口。非手術(shù)法:將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位,注入胚胎。(6)胚胎移植后,為了判斷胚胎能否在受體子宮中存活,要對受體母牛進行是否妊娠的檢查。
3.(2019屆貴州省遵義市遵義航天高級中學高三第五次模擬考試)治療性克隆對解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應(yīng)具有重要意義,流程如下。請據(jù)圖回答問題:
(1)②過程采用的是胚胎工程中的________________________技術(shù),該過程中需要用到_________________(發(fā)育培養(yǎng)液、合成培養(yǎng)基)。
(2)囊胚階段的細胞分為____________
10、________和內(nèi)細胞團,其中內(nèi)細胞團將來發(fā)育成_________________________。
(3)胚胎干細胞可以來自于早期胚胎或___________________,在培養(yǎng)液中加入__________________________,則能誘導(dǎo)胚胎干細胞向不同類型組織細胞分化。
(4)該過程____________(是、否)體現(xiàn)了動物細胞核具有全能性,原因_____________。
【答案】(1)早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)發(fā)育培養(yǎng)液
(2)滋養(yǎng)層細胞胎兒的各種組織
(3)原始性腺分化誘導(dǎo)因子
(4)否全能性指發(fā)育成完整個體,而最后形成的組織器官不屬于個體
【解析】(1)分析圖
11、解可知,過程①采用的是細胞工程中的核移植技術(shù)。過程②采用的是胚胎工程中的早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)。動物胚胎的培養(yǎng)液成分一般都比較復(fù)雜,除一些無機鹽和有機鹽類外,還需要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分,以及血清等物質(zhì),該培養(yǎng)液屬于發(fā)育培養(yǎng)液。(2)囊胚階段的細胞分為滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團,其中滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育為胎膜和胎盤,內(nèi)細胞團發(fā)育成胎兒的各種組織。(3)胚胎干細胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。在體外培養(yǎng)的條件下,培養(yǎng)胚胎干細胞一般不能獲得動物器官,若在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,就可以誘導(dǎo)胚胎干細胞向不同類型的組織細胞分化。(4)全能性是指已經(jīng)分化的細胞,仍然具有發(fā)育成完整生物
12、體的潛能。故全能性的體現(xiàn)應(yīng)該是發(fā)育形成個體,最后形成組織器官不屬于全能性的表現(xiàn),故圖示過程沒有體現(xiàn)動物細胞核具有全能性。
4.(2019屆江西省南昌市第二中學高三第六次考試)回答下列有關(guān)胚胎工程的相關(guān)問題;
(1)1890年,英國劍橋大學的生物學家將純種的安哥拉兔的兩個4細胞胚胎移入一只純種的比利時兔的輸卵管內(nèi),成功地得到兩只純種的安哥拉子兔。這個實驗首次證實了_____________________的可能性。
(2)哺乳動物卵子發(fā)生過程中,減數(shù)第二次分裂是在____________過程中完成的,哺乳動物卵子和精子在發(fā)生上的重要區(qū)別是_______________。在實施體外受精時,獲
13、能的精子與培養(yǎng)成熟的卵子,通常都可以在_________中完成受精作用,在體外受精后,應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng),以檢查_____________。
(3)胚胎移植需收集胚胎,收集胚胎時沖卵的生理學基礎(chǔ)是___________。胚胎分割時用分割針取樣的滋養(yǎng)層的用途是___________。
(4)ES細胞是研究細胞分化的理想材料,ES細胞在飼養(yǎng)層細胞上,或在_______的培養(yǎng)液中,能夠維持不分化的狀態(tài)。
【答案】(1)同種動物的胚胎在異體動物體內(nèi)發(fā)育
(2)精子和卵子結(jié)合卵泡的形成和在卵巢內(nèi)儲備,是在出生前完成的獲能溶液或?qū)S玫氖芫芤菏芫珷顩r和受精卵的發(fā)育能力
(3)早期
14、胚胎形成后處于游離狀態(tài),未與母體子宮建立聯(lián)系做DNA分析性別鑒定
(4)添加抑制因子
【解析】(1)將純種的安哥拉兔的兩個4細胞胚胎移入一只純種的比利時兔的輸卵管內(nèi),成功地得到了兩只純種的安哥拉子兔。由于安哥拉兔和比利時兔為兩個不同的品種,故這個實驗可證實同種動物的胚胎在異體動物體內(nèi)發(fā)育的可能性。(2)哺乳動物卵子發(fā)生過程中,減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成的,其結(jié)果產(chǎn)生一個次級卵母細胞和第一極體,進入輸卵管,準備與精子受精。減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合過程中完成的,哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)儲備,是在出生前(即胎兒時期)完成的,這是卵子和精子在發(fā)生上的重要區(qū)別。在實施體外受精時,獲能的精子與培養(yǎng)成熟的卵子,一般情況下都可以在獲能溶液或?qū)S玫氖芫芤褐型瓿墒芫饔茫隗w外受精后,應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng),以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。(3)哺乳動物的早期胚胎形成后,在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系,而是處于游離狀態(tài),這就為胚胎的收集提供了可能。胚胎分割后,可取滋養(yǎng)層細胞做DNA分析進行性別鑒定。(4)ES細胞在飼養(yǎng)層細胞上,或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中,能夠維持不分化的狀態(tài),而在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,就可以誘導(dǎo)ES細胞向不同類型的組織細胞分化。
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