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(3)进行过程
操作前,需要对取自早期胚胎的滋养层细胞利用技术进行DNA分析,以鉴定其性别。
为提高胚胎的利用率,可将期的胚胎进行分割。
胚胎中滋养层细胞将发育成。
(4)人的肠乳糖酶基因在奶牛中是否成功表达,可以采用抗原—抗体杂交进行检测,其中的抗原是指。
(1)(优良)奶牛乳腺脱氧核苷酸
(2)显微注射法
(3)DNA分子杂交(或DNA探针)
桑椹胚或囊胚胎膜和胎盘
(4)人的肠乳糖酶
中构建基因表达载体时,需要获取仅在奶牛乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子,启动子位于DNA分子的前端,基本单位是脱氧核苷酸。
(2)将人的肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵,常用的方法是显微注射法。
操作前,需要对取自早期胚胎的滋养层细胞利用DNA分子杂交技术进行DNA分析,以鉴定其性别。
为提高胚胎的利用率,可将桑椹胚或囊胚期的胚胎进行分割。
胚胎中滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘
(4)人的肠乳糖酶基因在奶牛中是否成功表达,可以采用抗原—抗体杂交进行检测,其中的抗原是指人的肠乳糖酶
【考点定位】基因工程
【名师点睛】学生易对基因工程的操作过程理解不清
基因工程的操作过程
(1)基因工程的操作步骤
①
—
②
—组成
③
—方法
④
转基因植物油是由转基因植物通过压榨或浸出法加工制得的,因其出油率高而被采用。
我国是植物油消费大国,每年都从国外进口大量的转基因植物油。
(1)在培育转基因油料植物的过程中,基因操作需要的工具酶是________________。
在基因表达载体中,目的基因的首端必须含有启动子,它是_的识别和结合位点。
(2)请写出一种将目的基因导入油料植物细胞可以采用的方法:
_____________。
若受体细胞为植物体细胞,可采用_____技术获得转基因植物体,该技术所依据的原理是_________________。
(3)若要检测
(2)中获得的植物细胞染色体上是否含有目的基因,可采用__技术。
(4)若利用蛋白质工程继续提高油料植物的出油率,其设计流程应从预期的出发,设计预期的________结构,推测出应有的________________序列,然后找到相对应的_______序列,再用转基因技术改变现有性状。
我国在种植转基因油料植物的同时仍保留原来非转基因油料植物等其他原有品种,这是依据生态工程中的______原理。
(11分)
(1)限制酶和DNA连接酶 RNA聚合酶
(2)农杆菌转化(基因枪或花粉管通道)法 植物组织培养 植物细胞的全能性
(3)DNA分子杂交
(4)蛋白质功能 蛋白质氨基酸 脱氧核苷酸 生物多样性
【解析】基因操作需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶,将目的基因导入植物细胞的最常用的方法有农杆菌转化法,还有基因枪法和花粉管通道法。
基因表达载体上的启动子是RNA聚合酶识别和结合位点。
常用于现代生物科技研究中,请回答下列相关问题:
(1)科学家通过基因工程技术使牛变成“批量生产药物的工厂”。
若要从转基因牛的乳汁中提取血清白蛋白,则需将__________________基因与______________________等调控组件重组在一起,通过________法将目的基因常导入牛的________中,该转基因牛进入泌乳期后,可以从其乳汁中获取血清白蛋白,因而称为________________。
(2)为了提高胚胎的利用率,科学家在培育转基因牛时常导入含目的基因的______________,通过________技术处理从而获得更多胚胎。
目前分割和移植效率最高的是________技术。
解析:
(1)据题意,要从乳汁中提取血清白蛋白,则目的基因是血清白蛋白基因,该目的基因需与乳腺蛋白基因的启动子重组在一起,启动乳腺蛋白基因表达的同时,启动血清白蛋白基因的表达。
动物基因工程中常用的受体是受精卵。
从乳汁中获取转基因产品的动物称为乳腺生物反应器(或乳房生物反应器)。
(2)提高胚胎的利用率需用胚胎分割技术分割早期胚胎(桑椹胚或囊胚),胚胎分割技术中以二分胚胎的分割和移植效率最高。
答案:
(1)血清白蛋白 乳腺蛋白基因的启动子 显微注射 受精卵 乳腺生物反应器(或乳房生物反应器)
(2)桑椹胚或囊胚 胚胎分割 二分胚胎分割
植物细胞工程
本题考查植物的组织培养等相关知识,意在考察考生对知识点的理解掌握和对图形的分析能力
苦荞是一种有名的经济植物,全世界唯独在中国西南部的云贵川红土高原和北方黄土高原高海拔山岳地区广为种植。
其含有的黄酮类化合物具有降血糖、血脂等功效,CHS是合成黄酮类化合物的关键酶。
有人按照图所示流程把经修饰的CHS基因导入苦荞细胞中,培育高产黄酮苦荞品系。
请据图回答;
通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。
据图甲、表乙回答问题:
表乙:
植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中的生长状况
(1)离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的原因是__________。
(2)有植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,若包上人造种皮,制成人工种子,可能解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。
胚状体来源于离体的植物体细胞,其形成过程中要经过的生理变化大体上是图甲中[]___________和[]________过程,在此过程中被培养的细胞始终受_________的调节([]填序号)。
(3)应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株,其原因是_____________。
(4)从表乙的实验结果可看出:
吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的二种重要物质。
其中,新芽形成必须的条件是________________;
而在培养形成完整新个体过程中,对它们的调控关键是________________。
(1)植物细胞的全能性
(2)①脱分化②再分化植物激素
(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染,甚至无病毒。
(4)细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度(2分)适当调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素和吲哚乙酸的浓度和它们的比例。
(2分)
(1)图示表示植物组织培养过程,其原理是细胞的全能性。
(2)由图甲可知:
①表示脱分化过程、②表示再分化过程;
在此过程中,被培养的细胞始终受细胞分裂素和生长素的调节。
(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染,甚至无病毒,因此应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株。
(4)在植物组织培养过程中,细胞分裂素和生长素起着重要的调节作用,当细胞分裂素高时,诱导丛芽的产生,当吲哚乙酸浓度高时,诱导根的产生,由此可见,对它们的调控的关键是适当控制好不同培养期的培养基中细胞分裂素和生长素的浓度及二者的比例。
【考点定位】植物体细胞杂交。
白菜—甘蓝同普通白菜相比,具有生长期短、易存储等优点。
下图为白菜—甘蓝的培育流程,请回答:
(1)图示培育白菜—甘蓝幼苗的技术称为_____________,依据的原理______。
(2)在___________的诱导和一定的营养条件下,经过程④_______________形成愈伤组织,该过程细胞的全能性如何变化?
_________。
(3)过程④⑤开辟了植物繁育的新途径,该技术通常可用于_____________、______________和制备人工种子。
(1)植物体细胞杂交细胞膜的流动性和细胞的全能性
(2)激素(生长素、细胞分裂素)脱分化提高
(3)微型繁殖作物脱毒
【解析】1)由以上分析可知,甲为植物体细胞杂交过程,依据的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性。
(2)在生长素、细胞分裂素的诱导和一定的营养条件下,经过程④脱分化形成愈伤组织,其细胞的全能性升高。
(3)植物组织培养的应用有微型繁殖、作物脱毒和制备人工种子等。
本题考查植物细胞工程和动物细胞工程的相关知识。
下图是某种细胞工程技术,请据图分析回答问题:
(1)若图表示动物细胞融合和植物体细胞杂交,则对于两者的比较中,正确的是()
①诱导融合的方法完全相同②所用的技术手段不相同
③所采用的原理完全相同④都能形成杂种细胞
A.①②B.①③C.②④D.③④
(2)如果上图表示植物体细胞杂交过程,则该技术的原理是___________,这项技术的用途主要是_____________,对于培养作物新品种方面的重大意义在于_______________。
(3)如果上图表示动物细胞融合过程,在融合前需要对细胞进行培养,体外培养需要满足的环境条件有:
营养充足、________________、________________、适宜的温度和pH等。
(4)动物细胞融合过程体现了细胞膜的结构特性_______________,而动物细胞整合的目的中最重要的是______________
(1)C
(2)细胞膜的流动性和植物细胞的全能性获得杂种细胞,培育作物新品种克服远缘杂交不亲和的障碍(3)无菌、无毒的环境一定的气体环境(95%空气和5%CO2)(4)一定的流动性制备单克隆抗体
图中表示细胞融合技术。
(1)若图表示动物细胞融合和植物体细胞杂交,这两者的共同点是:
都能形成杂种细胞。
两者的区别是①诱导融合的方法不完全相同:
前者是使细胞分散后,诱导细胞融合,而后者是去除细胞壁后诱导原生质体融合;
②所用的技术手段不完全相同:
前者是离心、电刺激、聚乙二醇、灭活病毒等试剂诱导,而后者是离心、电刺激、聚乙二醇等试剂诱导;
③所采用的原理不完全相同:
前者是细胞膜的流动性,而后者是细胞膜的流动性和细胞的全能性;
(2)如果上图表示植物体细胞杂交过程,由以上分析可知,则该技术的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性,这项技术的用途主要是获得杂种细胞,培育作物新品种,对于培养作物新品种方面的重大意义在于克服远缘杂交不亲和的障碍。
营养充足、无菌、无毒的环境、一定的气体环境(95%空气和5%CO2)、适宜的温度和pH等。
(4)动物细胞融合过程体现了细胞膜流动性,而动物细胞融合的目的中最重要的是制备单克隆抗体。
点评:
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较:
项目
细胞融合原理
细胞融合方法
诱导手段
用途
植物体细胞杂交
细胞膜的流动性,(细胞的全能性)
去除细胞壁后诱导原生质体融合
离心、电刺激、聚乙二醇等试剂诱导
克服远缘杂交不亲和,获得杂交植株
动物细胞融合
细胞膜的流动性
使细胞分散后,诱导细胞融合
离心、电刺激、聚乙二醇、灭活病毒等试剂诱导
制备单克隆抗体的技术之一
动物细胞工程
科研人员通过以下三种途径快速繁殖猪的优良品种,请依此回答下列问题:
(1)途径①中的供体细胞应为传代_______代以内的细胞,受体细胞应为_____________,该途径可说明________________________。
(2)途径②是把从猪输卵管中采集的卵母细胞进行物理化学联合刺激,使其激活并发育成胚胎,获得孤雌生殖克隆猪(二倍体),这些克隆猪的性别____________(都相同、不都相同),发育为孤雌克隆猪的卵母细胞应处于___________时期。
为了获得更多的卵母细胞,可对良种母猪用促性腺激素进行____________处理。
(3)途径③采用了基因工程的方法,该方法的核心步骤是____________,可采用____________方法来检测转基因猪的DNA上是否插入目的基因。
(1)10去核的卵母细胞动物细胞核的全能性
(2)都相同减数第二次分裂后期(MⅡ后期)超数排卵
(3)基因表达载体的构建DNA分子杂交
(1)为保持细胞正常的二倍体核型及遗传物质的相对稳定,途径①中的供体细胞应为传代10代以内的细胞;
受体细胞应为去核的卵母细胞;
该途径将核移植获得的重组细胞培育成优良胚胎,可说明动物细胞核的全能性。
(2)途径②获得的孤雌生殖克隆猪(二倍体),是由猪的卵母细胞经过孤雌激活处理得到的,所以这些克隆猪的性别都相同;
发育为孤雌克隆猪的卵母细胞应处于减数第二次分裂后期(MⅡ后期),因为此时期细胞内的染色体数目与体细胞相同,才能获得二倍体克隆猪;
为了获得更多的卵母细胞,可对良种母猪用促性腺激素进行超数排卵处理。
(3)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建;
可采用DNA分子杂交技术来检测转基因猪的DNA上是否插入目的基因。
本题考查动物体细胞核移植技术和克隆动物、细胞的减数分裂、基因工程的相关知识,意在考查考生理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系,形成知识的网络结构的能力。
胚胎工程
如图是牛体内受精和体外受精获得早期胚胎并进行胚胎移植的示意图。
请分析回答下列问题:
(1)图中体外受精处理过程中,通常将卵母细胞培养至____________(填时期);
体内受精作用发生的场所是____________;
在体外受精过程中,需要对精子进行________处理后才能进行受精作用。
(2)早期胚胎培养过程中需要加入一定量的抗生素,其作用是_____________。
(3)在受精过程中防止多精入卵的屏障有____________和________________________。
(4)图中在体内受精获得早期胚胎过程中,用冲卵的方法冲洗回收胚胎的生理学基础是________________________________。
(1)采集的卵母细胞须在体外培养至MⅡ中期后,才能与获能的精子发生受精作用;
体内受精作用发生的场所是输卵管。
(2)早期胚胎培养的培养液营养成分丰富,易滋生细菌等微生物,加入一定量的抗生素,可防止培养液被污染。
(3)在受精过程中防止多精入卵的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应。
(4)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,而是处于游离状态,这为胚胎的收集提供了可能。
(1)减数第二次分裂中期(MⅡ中期) 输卵管 获能
(2)防止培养液被污染 (3)透明带反应 卵细胞膜反应 (4)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,而是处于游离状态
如图是牛胚胎移植示意图,请回答相关问题:
(1)牛胚胎移植过程中,分娩产生的犊牛的遗传物质来自__________________。
移植前可选择发育良好、形态正常的__________________进行________________,实现同卵多胎。
(2)胚胎移植前可用SRYPCR法进行性别鉴定,在用PCR扩增SRY基因时,需要的条件主要有扩增缓冲液,模板DNA,4种脱氧核苷酸,特定引物和______________________________________________________________。
(3)从供体母牛子宫内收集胚胎的方法叫________,其生理学基础是______________________________________________________________。
(4)一头良种犊牛成年后肾功能异常,治疗方式选择器官移植,为避免发生免疫排斥,可通过______________技术获其胚胎干细胞,再诱导分化成相应组织、器官,然后进行移植。
胚胎干细胞可来源于囊胚的________________________,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞,即具有______________________________________________________________。
【解析】
(1)牛胚胎移植过程中,胚胎是由供体公牛和供体母牛配种后产生的,因此分娩产生的犊牛的遗传物质来自供体公牛和母牛。
胚胎分割时,应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行,以实现同卵多胎。
(2)利用PCR扩增SRY基因时,需要的条件主要有扩增缓冲液,模板DNA,4种脱氧核苷酸,特定引物和TaqDNA聚合酶(或热稳定性DNA聚合酶)。
(3)从供体母牛子宫内收集胚胎的方法叫冲卵,其生理学基础是早期胚胎未与母体子宫建立组织上的联系,处于游离状态,这样便于胚胎的收集。
(4)一头良种犊牛成年后肾功能异常,治疗方式选择器官移植,为避免发生免疫排斥,可进行自体移植,即通过体细胞核移植技术获其胚胎干细胞,再诱导分化成相应组织、器官,然后进行移植。
胚胎干细胞可来源于囊胚的内细胞团,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞,即具有发育的全能性。
【答案】
(1)供体公牛和母牛 桑椹胚或囊胚 胚胎分割
(2)TaqDNA聚合酶(或热稳定性DNA聚合酶) (3)冲卵 早期胚胎未与母体子宫建立组织上的联系,处于游离状态 (4)体细胞核移植 内细胞团 发育的全能性
胚胎工程的安全性和伦理问题
我国首例“第三代试管婴儿”在上海诞生,这是我国生殖辅助技术领域的一个里程碑。
请回答下列问题:
(1)第一代试管婴儿针对女性输卵管堵塞患者,用穿刺针将____________(填细胞名称)取出,采集的细胞需要在体外培养成熟,才能与____________受精。
第二代试管婴儿则针对男性少、弱、畸形精子症患者,通过____________技术将精子注入卵母细胞内帮助受精。
第三代试管婴儿要在胚胎移植前____________,从而帮助更多的家庭生出健康的宝宝。
(2)母体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生____________,这为胚胎在母体内存活提供了可能。
(3)现在我国大多数人反对设计试管婴儿性别,原因是____________,在进行试管婴儿设计时一定不能违反____________。
【解析】
(1)第一代试管婴儿技术中采集的卵母细胞在体外培养到减数第二次分裂中期,然后与获能的精子结合,形成受精卵,经短期培养后再植入母体子宫。
第二代试管婴儿技术中需要运用显微注射技术,将精子注入卵母细胞内。
第三代试管婴儿,要在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断。
(2)胚胎移植的前提是受体对外来的胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
(3)如果设计试管婴儿性别得到允许,可能破坏人类正常的性别比例。
【答案】
(1)卵母细胞 获能的精子 显微注射 对胚胎进行遗传学诊断
(2)免疫排斥反应 (3)可能破坏人类正常的性别比例 人类伦理道德
基因工程与胚胎工程
【生物——现代生物科技专题】2008年1月7日,东北农业大学培育出我国第二代绿色荧光蛋白转基因克隆猪。
研究人员是先从一种特殊水母中提取绿色荧光蛋白基因,然后把该基因经过处理后转移到培养的猪胎儿成纤维细胞的基因组中,再把转基因体细胞的细胞核移植到成熟的去核猪卵母细胞中构建成转基因胚胎。
再经过手术移植入受体母猪,经过发育最终获得绿色荧光蛋白转基因克隆猪。
下图为我国首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育过程示意图。
请据图回答:
⑴过程①和②必需用到的酶是
。
⑵重组质粒除了带有绿色荧光蛋白基因以外,还必须含有
才能构成一个完整的基因表达载体。
⑶为了获得更多的猪卵母细胞,可通过对母猪注射
的方法,做超数排卵处理,并将所采集到的卵母细胞在体外培养到
期即可通过显微操作将其细胞核去除。
⑷早期胚胎的培养液成分较复杂,除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及
等物质。
⑸如果想同时得到多头绿色荧光蛋白转基因克隆猪,可通过胚胎分割技术得以实现。
但应选择
的早期胚胎进行操作,且要注意
,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
⑹与一般的繁育良种动物方式相比较,胎移植的优势是
(共8分,每空1分)⑴限制酶和DNA连接酶(缺一不可)
⑵启动子、终止子和标记基因(缺一不可)⑶促性腺激素
减数第二次分裂中期
⑷血清
⑸发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚
将内细胞团均等分割⑹可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
【解析】主要考查了基因工程和胚胎工程有关的知识点。
基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶、运载体等。
基因工程的核心是基因表达载体的构建,一个完整的基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子和终止子等四部分。
卵母细胞的获取,一般采用注射促性腺激素,使动物超数排卵,然后从输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子在体外受精。
对于大型的动物或大家畜,也可以采用活体采卵的方式。
当卵母细胞培养到减数第二次分裂中期时才具有受精的能力。
早期胚胎一般用发育培养液培养,其成分比一般的要复杂,还要加入血清等物质。
在进行胚胎分割时,一般选择发育良好、形态正常的囊胚或桑椹胚,且要注意将内细胞团均等分裂,否则会影响到分割后胚胎的恢复和进一步发育。
胚胎移植具有充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
本题综合考查了免疫、基因工程、细胞工程、胚胎工程等方面的知识,要求考生能够识记胚胎干细胞的特点和来源;
识记动物细胞培养的培养液成分及作用;
识记目的基因导入受体细胞的方法;
明确器官移植发生的免疫排斥反应属于细胞免疫。
下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究,请据图分析回答:
(1)上图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从________和________中分离获取。
(2)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,并加入动物血清、抗生素等物质,维持细胞不分化的状态。
在此过程中,饲养层提供干细胞增殖所需的________,加入抗生素是为了_____
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