1、1专题突破练 16 胚胎工程与生态工程1.为了预防线粒体缺陷可能导致的先天性心脏病、失明、肝衰竭等多种疾病,可利用基因技术对受精卵实施基因改造。在实施这些新技术时,医生将捐献者卵子的细胞核 DNA 移走,再将母亲卵子的细胞核 DNA 移入捐献者的卵子中。从基因角度看,以新技术孕育的试管婴儿将有一位父亲和两位母亲,即所谓的“三亲试管婴儿”。2016 年初,首位通过“三亲试管婴儿”技术工程诞生的男婴出世了,他的母亲是一位线粒体肌病患者。下图为该男婴孕育过程,回答下列问题。(1)图示过程中代表该男婴母亲卵母细胞的是 ,由于女性的自然周期产生的卵子太少,故卵母细胞捐献者在取卵前通常要注射 激素,促使一
2、次有更多的卵泡发育。 (2)重组卵母细胞需培养到 时才具备与精子受精的能力;在进行体外受精前要对精子进行 处理;重组卵母细胞体外培养所需的气体主要是氧气和二氧化碳,二氧化碳的作用是 。 (3)该健康男婴的孕育过程中依次使用了 、 体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(4)“三亲试管婴儿”的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代,为避免生出患有其他遗传病的孩子,孕妇应在孕期进行 。 答案:(1)B 促性腺(2)减数第二次分裂中期 获能 维持培养液的 pH(3)核移植(4)产前诊断(或基因诊断、羊水检测等)2.(2018 江西九所重点中学高三联考,38)人的血清白蛋白在临床上需求量很大
3、,通常从人血中提取。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2果应用一定的生物工程技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能。大致过程如下:a.将人体血清白蛋白基因导入“雌性奶牛胚胎”的细胞中,形成重组细胞;b.取出重组细胞的细胞核,注入去核牛卵细胞中,形成重组细胞;c.电脉冲刺激重组细胞促使其形成早期胚胎;d.将胚胎移植到母牛的子宫内,最终发育成转基因小牛。请回答下列问题。(1)重组细胞和中 (填“”或“”)实现了基因的重组。 (2)在实验过程 a 中要选择 “雌性”奶牛胚胎的原因是 。 (3)实验过程
4、 a 人血清白蛋白基因需要与 的启动子等调控组件重组在一起,选择这些调控组件的目的是 。 (4)若将早期胚胎分离成若干个胚胎,让其分别发育成小牛,这些小牛的基因型 (填“相同”或“不同”),理由是 。 (5)运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞(ES 细胞),培养如下:早期胚胎内细胞团胚胎干细胞。在培养过程中,可以用 处理内细胞团,使之分散成单个细胞。在饲养层上培养可维持细胞 状态。 答案:(1)(2)只有雌牛才能泌乳(3)乳腺蛋白基因 使人血清白蛋白基因能在乳腺细胞中得到表达(4)相同 它们来自同一个受精卵(5)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) (只增殖)不分化3.(2018 广
5、东佛山下学期综合能力测试二,38)我国科学家突破了体细胞克隆猴的世界难题,成功培育出世界上首个体细胞克隆猴“中中”和“华华”。这标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。下图为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题。3(1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞,该细胞是一已分化的体细胞,从理论上分析,它具有细胞的全能性,这是因为 。 (2)克隆猴时需要进行“去核”操作,即去掉卵母细胞的细胞核。先在体外培养卵母细胞让其分裂,一般选择 的细胞进行去核操作;然后进行“核移植”,即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞,此时采用的技术是 ;得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。 (3
6、)科学家将 79 枚克隆胚胎移植入 21 只代孕母猴中,最终只有两只母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”,它俩的性别是否一致? ;原因是 。 (4)克隆动物有很多优点:可以加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育; 。 (5)灵长类生物克隆成功是克隆技术的重大突破,在该技术应用方面,应注意哪些潜在的风险? 。 答案:(1)成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因(2)减数第二次分裂中期(或 M期)显微注射技术(3)一致 “中中”“华华”的细胞核中遗传物质一祥,是融合细胞经过有丝分裂形成的(4)可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)(5)避免进一步扩大到对灵长类或者人的体细胞
7、克隆,引发伦理问题4.(2018 江西等三省十校联考,38)目前,体外分离和培养胚胎干细胞的实验方法已经很成熟,它们可以被大量的培养和扩增,并定向分化为胰岛细胞、心肌细胞等多种不同类型的细胞。而且,胚胎干细胞诱导分化的细胞,无论在体外还是移植到体内,都具有很强的扩增能力。请回答下列有关问题。4(1)科学家利用胚胎干细胞技术,诱导生成胰岛 B 细胞,以治疗小鼠糖尿病病理模型。该实验用的胚胎干细胞通常可以取自小鼠的 或 ,取出的胚胎干细胞进行动物细胞培养,这个过程需要向培养液中加入诱导物。两周后镜检可以发现,培养的细胞呈胰岛样细胞的变化。随后,再进行了一系列实验,以检测该细胞是否具有胰岛 B 细胞
8、的生理功能。 (2)培养小鼠胚胎干细胞时,通常将其置于含 95%空气加 5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养,其中 CO2的主要作用是 。 (3)胰岛素释放实验:控制培养液中葡萄糖的浓度,检测细胞分泌胰岛素的量。图甲表示所得实验结果,据此分析干细胞诱导成功。得到此结论的依据是 。 (4)体内移植实验:将诱导细胞移植到患糖尿病的小鼠体内,检测小鼠的血糖水平,结果如图乙所示。胰岛素移植实验是否支持胰岛素释放实验的结论? 。 (5)若将小鼠胚胎干细胞经诱导生成的胰岛 B 细胞移植到糖尿病患者体内,会引起强烈的免疫排斥反应。若事先在胚胎干细胞基因组中导入 X 调节因子,便可避免此类问题。将 X 调节
9、因子导入胚胎干细胞,通常先要 ,然后采用 法导入胚胎干细胞中。(6)指出本研究在实践方面的一个意义。 。 答案:(1)早期胚胎 原始性腺(2)维持培养液的 pH(3)在葡萄糖浓度高时,细胞分泌的胰岛素多;在葡萄糖浓度低时,细胞分泌的胰岛素少(4)支持(5)构建基因表达载体 显微注射(6)诱导胚胎干细胞向胰岛 B 细胞分化,为糖尿病的细胞治疗提供了一条可能的新途径5.(2018 吉林吉林第三次调研测试,38)2017 年 7 月,一篇刊登于Nature上的动物研究结果显示,在向大脑中注射干细胞能延缓衰老、提高认知和延长寿命。同年 11 月,Nature又发表了一项令人激动的成果,科学家借助于转基
10、因干细胞,成功挽救了一名患有罕见且无法治愈的皮肤病(EB,该病源于基因突变)的小男孩,使其拥有全新的皮肤。请回答下列问题。(1)目前获得多潜能干细胞的方法有很多,如可采用细胞核移植技术,将体细胞的细胞核转移到 细胞中,再将这种重组细胞体外培养至囊胚阶段,从中分离 进行培养,该方法能获得多潜能干细胞的根本原因是 。 5(2)在对资料中患皮肤病的小男孩进行治疗时,科学家从小男孩尚且正常的皮肤上采集一小块(邮票大小),包括其中的干细胞。在实验室,先对皮肤细胞进行基因改造。基因工程的核心步骤是 。检测目的基因能否在皮肤细胞中表达常用的方法是 。 (3)该治疗方法属于治疗性克隆。接着,对改造后的细胞进行
11、培养。在培养过程中,为防止代谢产物积累对细胞造成伤害,应, 通常还要加入 等天然成分以满足细胞对营养的需要。 答案:(1)去核的卵母 内细胞团 动物细胞核具有全套的遗传信息(2)基因表达载体的构建 抗原抗体杂交(3)定期更换培养液 血清6.(2018 辽宁丹东一模,38)器官移植中供体器官的严重缺乏一直是困扰需要器官移植患者的关键问题。中山大学眼科中心主任葛坚领导的研究小组培育成了猴鼠嵌合体“猴鼠”,期待成果用于人体角膜等器官的移植。根据科研过程示意图回答有关问题。(1)图中培养过程中为了防止杂菌污染要加入一定量的 ;而由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全弄清楚,所以还要加入 。 (2)囊胚已出现细胞分化,应将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的 部位,才能伴随其发育成某种组织。 (3)试验中和要同时注射激素的目的是 。而将囊胚移入代孕鼠体内属于 技术,此技术对代孕受体的要求是 。 (4)在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是 ,若想进一步提高胚胎的利用率,可采用 技术。 答案:(1)抗生素 血清(或血浆)(2)内细胞团(3)同期发情处理 胚胎移植 同种、生理状态相同的其他雌性动物(4)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 胚胎分割
