课件6张PPT。课标要求1课标要求2课标要求3专题达标验收(三)能力达标专题3 胚胎工程
体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞的培养等胚胎工程技术,不仅广泛应用在畜牧业生产中,而且与医学、制药业等的发展,以及人们的生活有着越来越密切的关系。因此,让学生了解一些有关胚胎工程的知识及社会应用价值,对于学生开阔视野,关注现代生物科技的发展,更深入地理解生物科学在社会中的应用是十分必要的。
本专题教材分析
一、 教学目的要求
知识方面
1.简述动物胚胎发育的基本过程。
2.简述胚胎工程的理论基础。
3.举例说出胚胎工程的应用及发展前景。
情感态度与价值观方面
1.认同胚胎工程在畜牧业、医疗等领域的应用价值。
2.关注胚胎工程的研究进展。
能力方面
搜集胚胎工程研究进展的资料,撰写专题综述报告。
有关胚胎工程的内容是首次编入高中选修教材,这部分知识对教师和学生来说比较陌生,在教学中应该注意以下几个问题:
1.明确学习胚胎工程知识的目的。
由于现代生物科学技术对国民经济的持续发展具有举足轻重的影响,因此,它越来越成为各国研究开发的重点和科技竞争的热点。进入21世纪以来,各国政府十分重视生物技术的研究与产业化,加大了培育和扶持的力度。我国政府也把生物科学技术作为优先研究和发展的领域,并取得了令人瞩目的成就。胚胎工程是生物技术闹匾?槌刹糠郑??难芯亢陀τ貌唤鐾贫?酥埔?⑵鞴僖浦惨窖У攘煊虻谋涓铮??一辜铀倭诵竽烈瞪??姆⒄埂D壳拔夜?谂咛ヒ浦哺牧寂!⒀蚱分郑?逑赴?寺∨!⒀虻燃倚蟮募际醴矫嬉丫??牍?氏冉?辛小R虼耍?私庖恍┡咛スこ痰闹?叮?梢晕????醇绦??昂妥呦蛏缁岽蛳禄? =淌υ诮萄Ч?讨幸?岷辖滩哪谌荩?欢锨炕??澳康模?忧垦??氖姑?泻妥跃跣浴?/P>
2.充分利用各种课程资源,深化课堂教学改革,提高教学效益。
课改的过程也是教师更新教育观念,改变教学方式的过程。教师要结合教学的具体内容和学生的具体情况,充分利用各种课程资源,激发学生学习兴趣,促进学生探究问题、自主学习。例如,关于胚胎工程的进展常见于各种媒体的报道,学生对此有一定的了解,可让学生从报纸、杂志、广播、电视、互联网等媒体上搜集关于胚胎工程进展的信息,作为课堂教学和组织学生讨论的素材,这样不仅可以使学生关注胚胎工程,还可以培养学生的搜集和处理信息的能力。
教材中有关操作技术的内容与学生的生活经验有一定的距离,教师可以因地制宜,应尽可能发动学生到附近社区内的科研机构、医院、家畜良种站、畜牧养殖场等单位参观和调研,获取感性资料,在此基础上进行交流,并撰写专题综述报告。此外,还可以通过请专家讲演、座谈,制作教学课件,组织学生自学以及分组讨论等多种教学活动,培养学生的多种能力,提高教学效果。
3.胚胎工程技术的广泛应用推动了畜牧业、医学等的发展。
本专题中关于胚胎工程技术的操作是以家畜为例进行讲述的,为了让学生能够全面地了解胚胎工程技术的应用情况,教师在教学过程中应该加入胚胎工程技术在医学方面的应用实例,如运用体外受精技术治疗“不育症”、胚胎移植等技术培育“试管婴儿”等。
二、教学内容的结构和特点
(一)教学内容的特点
本专题包括《体内受精和早期胚胎发育》《体外受精和早期胚胎培养》《胚胎工程的应用及前景》三节。本专题教学的参考课时为7课时,《体内受精和早期胚胎发育》可用3课时教学,《体外受精和早期胚胎培养》可用1课时教学,《胚胎工程的应用及前景》用3课时教学。
本专题题图中展示的是高产羊生下的几只羔羊,它们是科技工作者采用胚胎移植技术处理后同时期出生的,作为胚胎工程的成果编者将其放在题图中主图的位置。周围配有几幅小图,体现了胚胎工程的主要操作技术:右上图是科学工作者正在实体显微镜下进行观察;左上图是我国科技工作者正在手术台上对动物进行胚胎移植手术;左下图展示的是正在发育的胚胎,画龙点睛地突出了本专题的主题──胚胎工程。与其他专题一样,在题图中引出了胚胎工程的概念。这种图文并茂呈现概念的方式,有利于激发学生对胚胎工程的兴趣和对概念的理解。
《科技探索之路──胚胎工程的建立》,简述了胚胎工程100多年来建立和发展的历史。胚胎工程是在研究胚胎移植的理论和技术的基础上建立起来的,科学家在此基础上又解决了哺乳动物体外受精的技术,继而推动了胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、胚胎干细胞培养等现代胚胎工程技术的建立和发展。
本专题在总体内容安排上也体现了胚胎工程的发展脉络。首先对胚胎工程的理论基础──哺乳动物的受精和早期胚胎发育的规律,进行了较深入地讲述,在此基础上介绍了胚胎工程技术。目前,胚胎工程技术中应用较多的是体外受精和胚胎移植技术,因此,可以说它们是胚胎工程技术的基础;胚胎分割技术是继胚胎移植技术后迅速发展起来的技术,方法简单,效率更高;胚胎干细胞的培养不仅是胚胎工程的重要成就之一,它在基础生物学、畜牧学、医学上都有重要的应用价值,是当前研究的热门课题之一。教材基本是按照胚胎工程技术发展的时间顺序对其进行介绍的。
《体内受精和早期胚胎发育》部分是学习本专题的基础。由于义务教育生物课程标准和普通高中生物课程标准的必修部分,都没有明确的要求,这就使这部分内容,显得尤为重要,教学中应予重视。本部分教材主要讲述了哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育规律这两部分内容。引言中短短几句话,很清楚地点明了胚胎工程与本节内容的关系:“胚胎工程的许多技术,实际是在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。因此,了解哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律,就显得十分重要了。”
关于哺乳动物的受精过程,有关精子和卵子的减数分裂过程在必修模块中已经学习过,教材对这部分内容只做了简要的介绍,而对学生没学习过的精子的变形、卵泡的形成、卵子成熟的两次减数分裂场所及时间等有关内容则进行了重点介绍,以使学生对精子和卵子发生的过程有更全面的了解。关于哺乳动物的受精过程,教材在初中和高中必修内容的基础上,突出了受精前精子的获能准备,受精过程中精子的顶体反应,卵子的透明带反应、卵黄膜的封闭作用及雄、雌原核的形成等生理活动的讲述,目的是为下一节内容的学习打基础。
关于哺乳动物的早期胚胎发育,教材删繁就简地讲述了受精卵—卵裂—桑椹胚—囊胚—原肠胚及胚层分化—胎儿雏形形成的过程,以及各时期的重要特点。其中特别突出讲述了与胚胎移植、胚胎分割密切相关的桑椹胚细胞的全能性,囊胚具有分化能力的内细胞团。这些内容为本专题后续知识的学习奠定了必要的基础。
关于《体外受精和早期胚胎培养》一节,教材首先以设问“你听说过试管牛、试管羊吗?你知道什么是试管动物技术吗?”这一方式引出试管动物技术的概念,亲切、自然;然后在“从试管牛说起”的标题下创设情景,提出如何解决良种牛的快繁问题,并很自然地提出“借腹怀胎”问题。这样学生很容易理解体外受精在生产实际中的意义,也能激发学生学习抽象内容的兴趣。
关于体外受精的内容,教材重点阐述了卵母细胞的采集和培养方法,精子的采集和受精前的获能处理方法等基础知识,而体外受精的方法则主要是通过“哺乳动物体外受精示意图”进行讲述的。
关于早期胚胎培养的内容,在简单介绍了早期胚胎培养方法的基础上,也主要通过“牛体外受精胚胎生产流程图”来展示了胚胎工厂化生产的过程。这种图文并茂的编写方式,可以帮助学生更直观地理解体外受精技术及其生产过程。“牛体外受精胚胎生产流程图”是对本节课主要内容的概括性总结。
正文旁栏“奇思妙想”中所创设的“将屠宰场和胚胎工厂合建”的想法,是帮助教师引导学生在符合科学的前提下进行创新的资料。
关于《胚胎工程的应用及前景》一节,教材集中讲述了胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞的分离和培养这三种胚胎工程技术。关于胚胎移植,教材首先从胚胎移植的概念导入,通过概念的学习使学生知道胚胎移植的含义及在胚胎工程中的地位, 即体外受精、 胚胎分割等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎, 都必须经过胚胎移植技术才能获得后代, 胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”。
关于胚胎移植的现状和意义,教材先用数字简述了胚胎移植的现状,以引起学生的重视,再用图解的方式,从加速育种工作和品种改良、大量节省购买种畜费用、一胎多产、保存品种资源和保护濒危物种等几方面,阐述了胚胎移植在充分发挥雌性优良个体繁殖潜力方面的意义。
关于胚胎移植的基本程序,教材是在讲述胚胎移植的生理学基础之上,以图代文的方式进行讲述的。用形象的流程图来讲解生物技术的基本程序,可使学生更深入,更直观地理解所学的内容。
关于胚胎分割的内容,教材是从概念、基本操作方法及存在的问题几方面进行讲述的。
胚胎干细胞的分离和培养是胚胎工程的研究前沿,教材配以直观的彩图来帮助学生理解,教材主要介绍了胚胎干细胞的来源、功能及特点,重点讲述了胚胎干细胞的应用。
(二)教学内容的结构
三、与学生经验的联系
关于哺乳动物的受精和早期胚胎发育规律的知识是胚胎工程的理论基础,哺乳动物的受精、精子和卵子发生的过程中的有关减数分裂的内容,学生已在高中生物必修模块中学习过,在此基础上学生能比较容易理解精子和卵子的发生过程。除此之外,学生通过报刊、电视等媒体对“试管动物”、“借腹怀胎”、体外受精、胚胎移植、胚胎干细胞等有关知识也有一定的了解。这些都是学生学习本专题的基础。
四、与其他专题的联系
胚胎工程中的卵母细胞及受精卵的培养、胚胎分割及胚胎干细胞培养等技术与“基因工程”、“细胞工程”等现代生物科技专题有着密切联系,可以说“动物基因工程”、“动物细胞工程”等是胚胎工程的上游技术,而胚胎工程则属于下游技术。
教材中讲述的胚胎工程技术虽然多以家畜为例,但是一旦应用于人类,则会因“借腹怀胎”,“试管婴儿”等问题发生伦理方面的争议,从这个角度来看,本专题与《生物技术的安全性和伦理问题》专题也有着密切的联系。
高中生物 专题3 胚胎工程测评 新人教版选修3
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(共25小题,每小题2分,共50分)
1.哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程,只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(N表示染色体组)
据图分析,下列叙述错误的是()
A.次级卵母细胞形成的过程需要激素调节
B.细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子
C.Ⅲ→Ⅳ发生在哺乳动物卵巢中
D.培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞
解析:据图可知,初级卵母细胞形成次级卵母细胞的过程需要促性腺激素的调节,A项正确;细胞Ⅲ为次级卵母细胞,减数第二次分裂是在输卵管中伴随着受精作用完成的,B项正确;Ⅲ→Ⅳ为减数第二次分裂,是在精子和卵子结合的过程中完成的,发生在哺乳动物的输卵管中,C项错误;动物细胞的受精卵全能性高,因此培育转基因动物常用受精卵作为受体细胞,D项正确。
答案:C
2.胚胎工程的核心技术是()
A.胚胎分割与融合
B.胚胎移植
C.胚胎性别鉴定
D.胚胎冷冻保存技术
解析:胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”。通过任何一项技术,如转基因、核移植或体外受精等技术获得的胚胎,都必须移植到受体才能获得后代。
答案:B
3.中科院动物研究所和福州大熊猫研究中心合作,通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵细胞中,在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎,这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述,错误的是()
A.在形成早期胚胎的过程中,依次经历了卵裂、桑椹胚、囊胚、原肠胚等几个阶段
B.兔子卵细胞的细胞质的作用是激发大熊猫细胞核的全能性
C.克隆出的早期胚胎中,各细胞间一般具有相同的遗传信息
D.在形成早期胚胎的过程中,尚未出现细胞的分化
解析:兔子卵细胞的细胞质中含有激发大熊猫细胞核的全能性的物质,重组细胞依次经历了卵裂、桑椹胚、囊胚、原肠胚等几个阶段形成早期胚胎,细胞分裂的方式为有丝分裂,克隆出的早期胚胎中,各细胞间一般具有相同的遗传信息;在形成早期胚胎的过程中,细胞的分化开始于囊胚期。
答案:D
4.软骨发育不全为常染色体显性遗传病,基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者,希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是()
A.首先经超数排卵处理后进行体外受精
B.从囊胚中分离细胞,培养后检测基因型
C.根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎
D.将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫
解析:试管婴儿技术中,可通过超数排卵后进行体外受精;检测基因型应取囊胚滋养层细胞进行DNA鉴定;胚胎基因型为H-的均为软骨发育不全患者,所以体外受精后,应筛选出基因型为hh的胚胎;人的体外受精胚胎可在桑椹胚或囊胚阶段移植,D项错误。
答案:D
5.在25 ℃实验条件下可顺利完成的是()
A.PCR技术扩增DNA
B.冲卵后收集到的早期胚胎的保存
C.哺乳动物细胞的培养
D.将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内
答案:D
6.下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述,正确的是()
A.受精卵中,全部遗传物质来自父母双方的各占一半
B.冲卵就是排出成熟卵细胞的过程
C.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D.卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体
解析:受精卵核遗传物质由父母各提供一半,A项错。冲卵就是排出早期胚胎的过程,B项错。卵细胞形成时的分裂过程是在卵巢和输卵管内完成的,C项错。
答案:D
7.防止多精入卵的第二道屏障是()
A.顶体反应
B.透明带反应
C.卵细胞膜反应
D.雌、雄原核结合
答案:C
8.体内受精、体外受精、人工授精的共同点是()
A.均需在输卵管完成受精
B.均需采集卵母细胞
C.均需采集精液
D.受精前精子均需获能
解析:体外受精的场所为体外环境。体内受精和人工授精不需采集卵母细胞。体内受精可以不需采集精液。受精的前提条件是精子获能和卵子准备。
答案:D
9.下列不属于胚胎工程技术的是()
A.体外受精
B.胚胎分割、胚胎移植
C.胚胎干细胞培养
D.转基因鲤鱼的培育
解析:胚胎工程是在细胞、组织、器官水平上进行的操作,包括A、B、C项等方面。而D项是在分子水平上的操作,属于基因工程技术,而不属于胚胎工程技术。
答案:D
10.高等哺乳动物受精后不久,受精卵开始进行细胞分裂。经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化,最后发育成一个完整的幼体,完成胚胎发育的全过程,下列有关叙述错误的是()
A.高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚期→原肠胚期→幼体,其中分化最关键的时期是原肠胚期
B.高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期,终止于生命结束
C.右上图是胚胎发育过程中囊胚期示意图,①②③依次称为透明带、滋养层、内细胞团
D.进行胚胎分割时,应选择原肠胚期的胚胎进行
解析:高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期,原肠胚期细胞分化达到最大限度,是最关键的时期,细胞分化贯穿整个生命过程。囊胚结构从外到内依次是透明带、滋养层和内细胞团。进行胚胎分割时,选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行。
答案:D
11.通过胚胎移植技术,可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是()
A.对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B.受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C.对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D.胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
解析:胚胎工程中对供体牛的处理,其目的是使供体牛超数排卵,激素为促性腺激素,而对受体牛的处理目的在于同期发情,激素是性激素、孕激素等;超数排卵的雌性个体可以体内受精,早期的胚胎发育也可在牛体内进行;冲卵,是将早期胚胎从牛体内冲洗出来,此时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚期;目前,胚胎分割移植实现同卵双胎的成功率较高,而同卵多胎的成功率较低。
答案:D
12.研究表明,大多数动物如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行,胚胎的体积并不增大,但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量比值(核/质)却发生变化。下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是()
解析:卵裂是受精卵经历的一系列有丝分裂。在有丝分裂间期,染色体复制,所以随着卵裂的进行,胚胎中的细胞核物质不断增加。由于卵裂进行后胚胎体积并不增大,说明卵裂过程形成的细胞体积不断减小,每个细胞所含的细胞质不断减少。
答案:A
13.培养试管动物、克隆动物共有的操作环节是()
A.体外受精
B.体内受精
C.细胞核移植
D.胚胎移植
答案:D
14.哺乳动物如牛、羊是人类生活中重要的肉制品、毛皮制品的原料来源,但哺乳动物妊娠时间长,每胎产仔数少,繁殖速度比较慢。要加快良种畜的繁殖速度,目前可行的方法是()
A.动物细胞培养的方法
B.胚胎移植的方法
C.动物细胞融合的方法
D.核移植方法
解析:动物胚胎移植技术可解决动物妊娠时间长、每胎产仔数少、繁殖速度比较慢等问题。
答案:B
15.胚胎移植必需的操作是()
A.人工授精
B.胚胎分割
C.对胚胎受体、胚胎供体进行同期发情处理
D.将外源基因导入移植胚胎
解析:移植的胚胎可以来自自然配种、人工授精或体外受精;胚胎分割后需要进行移植,但移植的胚胎不一定进行分割;为提高移植胚胎的成活率,胚胎移植前要对胚胎受体和供体进行同期发情处理;移植的胚胎可以来自转基因操作,但转基因操作不是胚胎移植必需的环节。
答案:C
16.培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功,下列叙述正确的是()
A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D.丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的怀孕母羊子宫内
解析:给母山羊注射促性腺激素可使其超数排卵。乙过程的目的之一是促使卵母细胞进一步发育成熟到减数第二次分裂中期,精子是已经成熟的细胞。乙过程和丙过程采用的培养液成分不同,丙过程中要加入促使细胞分化的激素等。供体和受体应生理状态相同,不是性状相同。
答案:A
17.体外受精过程不包括()
A.卵母细胞的采集
B.精子获能
C.受精
D.胚胎分割
解析:哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等几个主要步骤。胚胎分割是一种技术,不在受精过程的范围之内。
答案:D
18.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭,实现此过程的最重要的手段是诱导()
A.细胞分裂 B.细胞特化
C.细胞分化 D.细胞增殖
解析:利用胚胎干细胞治疗肝衰竭的原理是对胚胎干细胞移植,通过诱导使其定向分化为肝细胞,以替换坏死的肝细胞。
答案:C
19.下列关于胚胎工程的叙述,不正确的是()
A.试管婴儿涉及体外受精和胚胎移植技术
B.可用桑椹胚或早期囊胚进行胚胎分割
C.胚胎移植前需用激素进行同期发情处理
D.早期胚胎培养时不需要加入动物血清
解析:早期胚胎培养类似动物细胞培养,培养液需要加入动物血清。
答案:D
20.2010年,英国“试管婴儿之父”罗伯特·爱德华兹获得了诺贝尔生理或医学奖。下面是试管婴儿的培育过程示意图。有关叙述,不正确的是()
A.过程①中可通过注射促性腺激素增加排卵数量
B.过程②必须在获能液中完成
C.过程③的培养液中应该添加动物血清
D.过程④成功的条件之一是受体对供体胚胎没有排斥
解析:促性腺激素能促进雌性激素的形成,从而促进卵巢多排卵。精子和卵子在受精前必须让精子先获能,并培养出成熟的卵子后方可完成受精,可以在获能培养液中完成,也可以在专用受精溶液中完成。过程③可以看作是动物细胞培养的过程,因此,需要向培养液中加入动物的血清。经④过程把早期胚胎移植到母体中,让其在母体的子宫内发育成胎儿,该过程成功的条件之一是受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
答案:B
21.胚胎干细胞培养的基本过程如图所示,下列叙述正确的是()
A.①过程的培养液与动物细胞培养的培养液成分的不同之处是不含有动物血清
B.②过程采用酶处理的方式将内细胞团细胞分散开
C.早期胚胎发育到囊胚时期与母体建立组织上的联系
D.早期胚胎继续发育会在外层形成滋养层细胞,最终这部分细胞发育为成体的一部分
解析:动物细胞培养所需的营养物质有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素,以及血清、血浆等天然成分。早期胚胎培养的培养液成分一般都比较复杂,除了一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等。囊胚期的滋养层在以后发育过程中分化成胎儿的胎盘、胎膜后才与母体建立组织上的联系。
答案:B
22.老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的β-淀粉样蛋白体,它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降,某些基因的突变会导致β-淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是()
A.胚胎移植技术
B.胚胎干细胞技术
C.单克隆抗体技术
D.基因治疗技术
解析:根据题意可知,治疗老年痴呆症的途径有:导入正常的基因(基因治疗技术);提供和修复受损伤的神经元(胚胎干细胞技术);降低β-淀粉样蛋白体的含量(单克隆抗体技术)。而胚胎移植是为了获得优良个体,不能用于治疗该病。
答案:A
23.下列有关干细胞的叙述,错误的是()
A.自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应
B.胚胎干细胞在体外培养能增殖也能被诱导分化
C.干细胞能特异性表达某些蛋白质,具有特定的功能
D.造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力,可用于治疗白血病
解析:本题主要考查细胞的增殖、分化、凋亡及免疫等知识。自体干细胞不会被自身免疫系统识别为抗原,因此通常不会引起免疫排斥反应。胚胎干细胞全能性较高,在体外培养不但能增殖,更易被诱导分化。干细胞是可以进一步增殖分化的细胞,只有高度分化的细胞才具有特定的功能。造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力,可用于治疗白血病。
答案:C
24.婴儿在出生后可保留其脐带血,在以后的生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病,可以通过脐带血中的干细胞来为其治病。关于这个实例说法正确的是()
A.用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病,需要激发细胞的所有全能性
B.用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病
C.如果要移植用他的干细胞培育出的器官,需要在培养液中添加分化诱导因子,促进干细胞分化
D.如果要移植用他的干细胞培育出的器官,应该长期给他使用免疫抑制药物
解析:用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病,不需要激发细胞的所有全能性;用脐带血中的干细胞能培育出人体的许多种细胞、组织或器官,但不是所有疾病都能治疗;用他的干细胞培育出的器官,需要用分化诱导因子让干细胞增殖和分化;用自身干细胞培育的器官,不会发生免疫排斥反应。
答案:C
25.下列关于“克隆羊”“试管羊”“转基因羊”的说法,合理的是()
A.在培育过程中,都用到了早期胚胎培养技术、胚胎移植技术
B.它们的遗传物质都来自一个亲本
C.它们是通过相同的生殖方式获得的
D.繁殖目的都是定向改造生物的性状
解析:“克隆羊”“试管羊”“转基因羊”技术都用到了早期胚胎培养和胚胎移植技术。“克隆羊”的遗传物质主要来源于提供核的亲本,少量遗传物质来自于卵细胞中的细胞质,“试管羊”的遗传物质来自于父本和母本,“转基因羊”的遗传物质主要来自于受体细胞,目的基因来自于其他生物。只有“试管羊”是通过有性生殖获得的。“克隆羊”的繁殖方式是无性繁殖,其目的是快速繁殖具有优良性状的个体或濒危物种。“试管羊”利用体外受精技术,充分发挥优良雌性个体的繁殖潜能。“转基因羊”是为了定向改造生物的性状。
答案:A
二、非选择题(共50分)
26.(10分)Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如下图所示。
(1)步骤①中,在核移植前应去除卵母细胞的。?
(2)步骤②中,重组胚胎培养到期时,可从其内细胞团分离出ES细胞。?
(3)步骤③中,需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的设计引物,利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体,所选择的表达载体上应具有酶的酶切位点。?
(4)为检测Rag2基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的,用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。?
答案:(1)细胞核
(2)囊胚
(3)核苷酸序列HindⅢ和PstⅠ
(4)蛋白质
27.(8分)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白,可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下:
(1)htPA基因与载体用切割后,通过DNA连接酶连接,以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA,可采用技术。?
(2)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母羊注射促性腺激素,使其。采集的精子需要经过,才具备受精能力。?
(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是。为了获得母羊,移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体,这体现了早期胚胎细胞的。?
(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到,说明目的基因成功表达。?
答案:(1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶)DNA分子杂交(或核酸探针)
(2)超数排卵获能(处理)
(3)显微注射法性别鉴定全能性
(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)
28.(8分)毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
(1)过程①中最常用的运载工具是,所需要的酶是限制酶和。?
(2)在过程②中,用处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中,将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中,CO2的作用是。?
(3)在过程③中,用处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行处理。?
(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是。在胚胎移植前,通过技术可获得较多胚胎。?
答案:(1)质粒DNA连接酶
(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养基(液)的pH
(3)促性腺激素(或促滤泡素、孕马血清)去核
(4)(早期)胚胎培养胚胎分割
29.(24分)长期以来,优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈,近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。下图1、2、3分别是牛胚胎移植、早期胚胎培养及克隆羊培育图,请据图完成下列问题。
图1
图2
图3
(1)在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术有、(至少写出两项)。?
(2)和受精有关的过程有:①第一次卵裂开始;②释放第二极体;③顶体反应;④穿越透明带;⑤雌、雄原核的形成;⑥核膜消失,雌、雄原核融合。
其正确的顺序为(填序号)。?
(3)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射;冲卵实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的冲洗出来。?
(4)从A到E中,适宜于牛的胚胎移植时期有;图中标号3为,它将来可发育为胎膜和胎盘。?
(5)动物的早期胚胎移植到同种且与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫作胚胎移植。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜。?
(6)试管牛E的性别为,克隆羊“多利”的性状和最接近,原因是?
。?
解析:在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术是动物细胞培养、胚胎移植、卵母细胞的采集技术。特别是动物细胞培养,是细胞工程非常基础的技术。与受精有关的过程比较复杂,根据课本上的知识和题意可以确定为③④②⑤⑥①。促性腺激素在胚胎移植中有非常重要的作用,包括超数排卵和同期发情处理。从A到E中,分别是二细胞胚胎、四细胞胚胎、八细胞胚胎、桑椹胚和囊胚,适宜于牛的胚胎移植时期有桑椹胚和囊胚。动物的早期胚胎移植到同种且生理状态与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫作胚胎移植。生理状态相同更有利于胚胎的存活。克隆是无性繁殖,所以其子代的性状取决于供核个体的性状。
答案:(1)动物细胞培养、胚胎移植、卵母细胞的采集技术(任选两项)
(2)③④②⑤⑥①
(3)促性腺激素(早期)胚胎
(4)DE滋养层细胞
(5)生理状态对物质的吸收具有选择透过性
(6)不确定白面绵羊“多利”的细胞核由白面绵羊提供,遗传物质主要存在于细胞核中
专题三综合检测
时间45分钟,满分100分。
一、选择题(每小题3分,共60分)
1.下列关于精子的发生过程的叙述中,不正确的是 ()
A.在第一阶段精原细胞经数次有丝分裂形成多个精原细胞
B.第二阶段的细胞分裂包括MI和MⅡ两次分裂
C.同源染色体的分离发生在第一阶段
D.精子细胞变形为精子时,细胞内的一些物质最后脱落
[答案]C
[解析]同源染色体的分离发生在减数第一次分裂,属于第二阶段。
2.(2018·济宁检测)每一物种都可保持本物种染色体数目的稳定,在动物受精过程中,有一系列的机制保证一个精子与一个卵子结合,而防止多个精子与卵子结合,从而保证本物种染色体数目的稳定。下列哪些活动可防止多个精子与卵子结合? ()
①精子变形,细胞核物质集中在精子头部②精子获能③顶体反应④透明带反应⑤卵细胞膜反应
A.①② B.①③
C.③⑤ D.④⑤
[答案]D
[解析]精子的变形使精子具有灵活运动的能力,使精子迅速运动,找到卵子;精子获能是精子在雌性生殖道中经过一系列的生理变化,获得受精的能力;顶体反应是顶体内的酶释放出来,可以直接溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通路;透明带反应是指精子触及卵细胞膜的瞬间,会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应;精子进入卵子后,卵细胞膜会立即发生一种生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,这就是卵细胞膜反应。
3.我国引进良种肉牛后,理论上使其快速繁殖的方法有 ()
①组织培养②克隆③体外受精和胚胎移植 ④基因工程
⑤胚胎分割 ⑥体细胞杂交
A.①②⑥ B.②④⑥
C.②③⑤ D.①②⑤
[答案]C
[解析]动物细胞不能通过组织培养来获得个体,通过基因工程和体细胞杂交不一定获得良种的优良性状,并且也不能快速繁殖。
4.(2018·台州检测)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示,若要培育成功,下列叙述正确的是 ()
A.[JP3]甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
[JP]B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D.丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内
[答案]A
[解析]甲为获取卵母细胞的过程,用促性腺激素处理母山羊,使其超数排卵;乙过程的目的之一是促进卵母细胞成熟到减数第二次分裂中期和使精子获能,而不是使精子成熟;乙过程中使精子获能需要获能溶液,丙过程为培养早期胚胎,需用发育培养液,两者成分不同;丁过程中早期胚胎需移植到与供体生理状态相同而不是性状相同的代孕母羊子宫内。
5.下列说法正确的是 ()
A.从动物体内获取的精子不能直接与卵子结合完成受精过程
B.[JP3]体外受精的胚胎必须培养到桑椹胚才可移植到母体内
[JP]C.胚胎移植可在不同种动物之间进行
D.[JP3]同卵双生是由于1个卵子与2个精子完成了受精过程[JP]
[答案]A
[解析]从体内获取的精子必须经获能处理后才能直接与卵细胞结合形成受精卵;对于不同种类的生物而言,胚胎移植的时间不同,有些在几个细胞时期进行,有些在桑椹胚期进行;胚胎移植必须在同种动物之间进行;同卵双生是由1个受精卵经过细胞分裂分成两部分,各部分单独发育成一个新个体所致。
6.[JP3]下列不属于胚胎工程优点的是[JP] ()
A.胚胎分割提高了家畜胚胎的利用率
B.胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
C.胚胎移植可以产生定向基因突变
D.可以保存品种资源和濒危物种
[答案]C
[解析]胚胎分割能提高家畜胚胎的利用率,胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,但不能改变基因型,不能产生定向基因突变;胚胎工程可保存品种资源和濒危物种。
7.下列叙述不正确的是 ()
A.胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的
B.内细胞团将来发育成胎盘和胎膜
C.哺乳动物早期胚胎在一定时间内不与母体子宫建立组织上的联系
D.早期胚胎发育到一定阶段才可取出向受体移植
[答案]B
[解析]内细胞团将来会发育为胎儿的各种组织。
8.下图为克隆羊多利的培育过程,其中Ⅰ~Ⅶ代表有关过程,a~h代表有关结构或个体。以下叙述错误的是 ()
A.d的细胞数目达到32个左右时,此时d被称为桑椹胚
B.[JP3]当胚胎内部出现含有液体的囊腔时,此时胚胎为囊胚,其中聚集在胚胎一端、个体较大的细胞为内细胞团
[JP]C.Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ—Ⅳ—Ⅵ过程证明了供体细胞的核具有全能性,多利的性状与代孕母羊无关
D.过程V取出的细胞f是造血干细胞,其全能性远高于胚胎干细胞
[答案]D
[解析]图中d表示早期胚胎,为桑椹胚,继续发育为囊胚。图示核移植过程证明了动物体细胞核具有全能性。胚胎干细胞分化程度比造血干细胞低,全能性高。
9.下图表示高等动物的个体发育过程,下列说法正确的是 ()
A.图中①过程表示胚胎发育,②过程表示胚后发育
B.受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中,每个细胞的体积不断增大
C.[JP3]爬行类、鸟类、哺乳类动物的原肠胚是分化最强的时期
[JP]D.囊胚期开始出现三胚层的分化
[答案]C
[解析]胚后发育是指生物从卵膜内孵化出来,或从母体分娩出来后的发育过程。在卵裂过程中,每个细胞的体积应该是逐渐变小,三胚层的出现应在原肠胚期。
10.下图表示通过体外受精培育牛的过程,下列叙述错误的是 ()
A.获取的精子经获能后才能进行体外受精
B.②过程只与细胞膜的流动性有关
C.③过程的细胞增殖方式一定是有丝分裂
D.④过程属于胚胎移植过程
[答案]B
[解析]考查胚胎工程的过程及理解,属于识图题。首先分析题图得出:①超数排卵及卵子的收集过程,②受精过程,③早期胚胎的培养,④胚胎移植。A项,正常的有性生殖时精子在体内获能,但人工授精时精子就必须在体外先获能后受精;B项,②过程不仅与膜的流动性有关,还与细胞识别有关;C项,从受精卵到早期胚胎,只有有丝分裂没有减数分裂;D项,④过程是胚胎移植过程。
11.(2018·济南检测)下列关于胚胎干细胞特点的叙述中不正确的是 ()
A.[JP3]当受精卵发育成囊胚时,所有的细胞都是胚胎干细胞
[JP]B.胚胎干细胞是一种未分化的细胞,具有发育全能性
C.在适当的条件下,胚胎干细胞可以分化为多种组织
D.培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系,必须能促进干细胞生长的同时还要抑制干细胞的分化
[答案]A
[解析]当受精卵发育成囊胚(早期胚胎)时,内细胞团的细胞是胚胎干细胞,具有发育的全能性。培养时需一种培养体系,必须既能促进干细胞的生长,同时,还要抑制干细胞的分化。
12.(2018·南京检测)如图表示某胚胎工程的流程图。据图分析下列叙述正确的是 ()
①→动物细胞培养→胚胎→②→新个体
A.[JP3]若该工程表示的是胚胎分割技术,则①可以是卵裂球
[JP]B.若该工程表示的是核移植技术,则①的形成不需要卵母细胞的参与
C.无论是哪种工程,培养细胞的培养液中都要加入胚胎成纤维细胞
D.②需注射促性腺激素,以达到超数排卵和同期发情的目的
[答案]A
[解析]胚胎分割技术是将桑椹胚或者囊胚的内细胞团均等分割,所以①可以是桑椹胚或囊胚这样的卵裂球。若该工程代表核移植技术,重组细胞的形成则需要去核的卵母细胞作为材料;无论是哪种工程,培养动物细胞都不需要加入胚胎成纤维细胞,而是除了必需营养成分外需要加入动物血清或血浆;如果②过程需注射促性腺激素进行超数排卵或同期发情处理,则不应该在胚胎发育成新个体的过程中。
13.哺乳动物如牛、羊是人类生活中重要的肉制品、毛皮制品的原料来源,但哺乳动物妊娠时间长,每胎产仔数少,繁殖速度比较慢。要加快优良种畜的繁殖速度,目前可行的方法是 ()
A.动物细胞培养的方法 B.胚胎移植的方法
C.动物细胞融合的方法 D.核移植方法
[答案]B
[解析]动物胚胎移植技术可解决动物妊娠时间长、每胎产仔数少、繁殖速度比较慢等问题。
14.卵细胞作为生殖细胞,在生物技术中可用于 ()
①克隆动物时细胞核的受体
②进行体外受精,培育试管动物
③形成受精卵,作为培育转基因动物的受体细胞
④二倍体植物组织培养形成可育试管苗
⑤动物细胞融合形成单克隆抗体
⑥形成受精卵,利用转基因和植物组织培养,培育抗虫棉植株
A.①②③④ B.③④⑤⑥
C.①③⑤⑥ D.①②③⑥
[答案]D
[解析]卵细胞作为生殖细胞,其主要的应用是作为克隆动物时细胞核的受体;进行体外受精,培育试管动物;形成受精卵,作为培育转基因动物的受体细胞;形成受精卵,利用转基因和植物组织培养,培育抗虫棉植株等。
15.下列关于胚胎分割的说法,正确的是 ()
A.选择发育良好、形态正常的原肠胚
B.需在电子显微镜下进行操作
C.用解剖刀切开后用镊子迅速取出
D.囊胚阶段分割注意内细胞团要等分
[答案]D
[解析]胚胎分割移植中,在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。该过程在实体显微镜下用分割针或分割刀进行。
16.下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是 ()
A.胚胎移植可以定向产生基因突变
B.可选择在桑椹胚期进行胚胎分割
C.①②两个胚胎具有不同遗传物质
D.③可移植到任何母牛子宫内发育
[答案]B
[解析]基因突变具有随机性、不定向性;对囊胚进行分割时要均等分割,因此①②两个胚胎的细胞数目基本相同,各细胞都是由一个受精卵经有丝分裂获得的,因而具有相同的遗传物质;③一般只可移入同期发情处理后的同种母牛子宫内。
17.(2018·泰安检测)150枚被称为“贵族牛”的红安格斯牛纯种胚胎在河南祥基集团高档肉牛示范养殖基地同期移植接种,开始利用本地黄牛作受体牛“借腹生子”。据悉,如此大规模的高档肉牛胚胎移植工程在全国属首次。下列相关叙述错误的是 ()
A.红安格斯牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎
B.此法获得的红安格斯小牛性状与本地黄牛相同
C.“借腹生子”可以充分发挥红安格斯牛的繁殖潜力
D.本地黄牛作受体牛应具有健康的体质和正常繁殖能力
[答案]B
[解析]胚胎移植可以充分发挥优良个体的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖周期。利用本地黄牛作为受体牛,移植红安格斯牛纯种胚胎,所产下子代的性状取决于所用供体的性状,与受体没有关系。
18.干细胞是一种尚未充分分化的未成熟的细胞,它具有再生各种组织、器官的潜能,医学家们正在尝试利用干细胞治疗一些顽疾,如骨髓移植法有效治疗白血病是成功的例证。下列说法不正确的是 ()
A.利用干细胞治疗某些顽疾,是因为干细胞具有再生各种组织、器官的功能
B.骨髓分为红骨髓和黄骨髓。其中,只有红骨髓具有造血功能
C.用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应
D.[JP3]异体骨髓移植成功后,康复者的血型有可能发生改变[JP]
[答案]C
[解析]骨髓移植中的供体骨髓相对于受体为抗原,因而需要选择配型相合或相近的供体,以减弱或消除免疫排斥,保证成活。
19.(2018·潍坊检测)下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所做的一系列研究,过程I是将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素。过程Ⅱ是将目的基因导入胚胎干细胞的过程。下列有关叙述不正确的是 ()
A.过程Ⅰ的研究利用了胚胎干细胞具有全能性的特点
B.过程Ⅰ中,囊胚的后一个阶段形成了内、中、外三个胚层及两个囊胚腔
C.[JP3]过程Ⅱ中可用显微注射法将目的基因导入胚胎干细胞
[JP]D.过程Ⅱ中需要用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶
[答案]B
[解析]过程Ⅰ利用了细胞的全能性。囊胚的后一个阶段是原肠胚,含有原肠腔、囊胚腔两个囊腔。过程Ⅱ中,将目的基因导入动物受体细胞常用的方法是显微注射法,基因工程中常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶。
20.软骨发育不全为常染色体显性遗传病,基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者,希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是 ()
A.首先经超数排卵处理后进行体外受精
B.从囊胚中分离细胞,培养后检测基因型
C.根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎
D.将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫
[答案]D
[解析]本题考查胚胎工程。A项和C项中,经过超数排卵处理后进行体外受精,在胚胎中选择hh个体,故A项和C项正确。B项中,可以分离囊胚的滋养层细胞,培养后检测基因型,故正确。D项中,胚胎移植的时期是桑椹胚或囊胚期,不是原肠胚期,故错误。
二、非选择题(共40分)
21.(10分)(2018·临沂检测)2010年诺贝尔生理学或医学奖授予有“试管婴儿之父”之称的英国生理学家罗伯特·爱德华兹。如今试管婴儿已发展到第三代。
(1)第一代试管婴儿是将精子和卵子在体外完成受精,待受精卵发育到早期胚胎,再移入子宫继续发育产生的新个体。
①精子与卵细胞在体外受精成功的标志是__________________________________
②当早期胚胎发育到__________________时期进行移植成功率高。
③第一代试管婴儿培育过程中涉及的生物技术有:体外受精、______________、______________。
(2)卵胞浆内单精子注射术俗称第二代试管婴儿,是指通过显微操作系统将单个精子直接注射到卵子中,使其受精的技术。该技术解决因男性因素导致的不育问题,如精子无顶体或顶体功能异常等。在精子形成过程中,细胞中的________将发育成顶体,__________将发育成精子的尾。
(3)第三代试管婴儿是在胚胎着床前进行遗传病诊断,为有遗传病的未来父母提供生育健康孩子的机会。某血友病男性与正常女性婚配,医生建议生育______(填“男性”或“女性”)的后代,你认为如何在细胞水平上进行性别检测?
_______________________________________________________________________
[答案](1)①雌雄原核的融合②桑椹胚或囊胚③早期胚胎培养胚胎移植
(2)高尔基体中心体
(3)男性取早期胚胎细胞制成临时装片,通过显微镜观察细胞内染色体形态,判断有无Y染色体存在
22.(10分)请回答胚胎工程和基因工程方面的问题:
(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、________、________以及在母体中发育和产出等过程。
(2)在“试管牛”的培育过程中,要使精子和卵母细胞在体外成功结合,需要对精子进行处理,使其__________。另外,培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和__________。
(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞,采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞,常使用的激素是______。
(4)利用基因工程可以获得转基因牛,从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是________、基因表达载体的构建、________和________。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素,则所构建的基因表达载体必须包括:某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、________、________、________和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是________(显微注射法、农杆菌转化法),为获得能大量产生人干扰素的转基因牛,该基因表达载体应导入的受体细胞是________(受精卵、乳腺细胞)。
[答案](1)早期胚胎培养胚胎移植
(2)获能第一极体
(3)促性腺激素
(4)获取目的基因将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定人干扰素基因(或目的基因)终止子标记基因显微注射法受精卵
[解析](1)体外受精得到的受精卵要经过早期胚胎培养,然后将早期胚胎移植到受体子宫。(2)精子获能后才具有受精能力。 卵母细胞要培养到减数第二次分裂中期才能与精子受精,在减数第二次分裂中期,能观察到一个次级卵母细胞和一个第一极体。(3)超数排卵要用促性腺激素处理供体母牛。(4)基因工程的四个基本操作步骤是获取目的基因、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素,应用人干扰素基因作目的基因,并与牛乳腺分泌蛋白基因组合在一起,牛的乳汁中才含有人干扰素,该基因表达载体包括牛乳腺分泌蛋白基因、目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点等。将基因表达载体导入动物细胞用显微注射法,受体细胞是受精卵,由这样的受精卵发育而来的牛是转基因牛。
23.(10分)(2018·赣州检测)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________(填字母)。
(2)图中数字标号代表的结构名称是①________②________③________。
(3)d操作的名称是________,受体子宫内胚胎发育的过程中,细胞不断分裂。
(4)图中用到的激素是________,其目的是获得更多的卵母细胞,经受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜________________________________________________________________________。
(5)过程h常用的方法是________。为了能确定目的基因已经导入到受精卵,相应的载体需要有________以便于进行检测。
(6)若要获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对发育到________阶段的早期胚胎进行________处理,再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存,应将其置于________条件下。
[答案](1)a→b→f→g
(2)①滋养层②囊胚腔③内细胞团
(3)胚胎移植
(4)促性腺激素对物质的吸收具有选择透过性
(5)显微注射法标记基因
(6)桑椹胚或囊胚胚胎分割冷冻或液氮
[解析](1)试管牛的操作流程一般为获取卵母细胞和精子并处理,再经受精后进行早期胚胎培养,图中流
程为a→b→f→g。(2)①②③为囊胚结构,①为滋养层;②为囊胚腔;③为内细胞团。(3)c为胚胎分割,d为将胚胎移植到母牛子宫即胚胎移植。(4)为获得更多的卵母细胞要用促性腺激素处理。活细胞的细胞膜有选择透过性不能被染色。(5)图中h是将外源基因导入受精卵,用显微注射法,为了确定目的基因导入受精卵应需要有标记基因,便于检测。(6)胚胎分割产生的后代遗传物质都相同,一般对桑椹胚或囊胚进行分割,保存胚胎应将其保存于冷冻或液氮条件下。
24.(10分)(2018·合肥检测)胚胎工程技术包含的内容很丰富,下图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛,请据图回答下列问题:
(1)应用1中获得的小牛,其遗传物质来源于________,为一次获得多个细胞B,往往需要向供体2内注入促性腺激素,而不是性激素,原因是______________________ ___________________________________________________________________________。
(2)将优良公牛的精子收集后放在一定浓度的肝素溶液中进行培养,其目的是________________________________________________________________________。
(3)通过应用2获得小牛,涉及胚胎工程的最后一道“工序”是________。
(4)应用3中的细胞D取自囊胚的________,细胞C取自牛胎儿的________。
(5)应用4中获得二分胚①和②,移植到受体牛中得到两只小牛,两只小牛的性别是________(“相同”或“不同”)的。
[答案](1)供体1和供体2注射一定量的性激素后会抑制下丘脑和垂体的活动,从而导致相关激素分泌量下降,进而引起自身性激素分泌量减少,影响排卵
(2)诱导精子获能
(3)胚胎移植
(4)内细胞团原始性腺
(5)相同
[解析]供体1提供体细胞核,供体2提供卵母细胞的细胞质;性激素对垂体和下丘脑有负反馈作用,注射一定量的性激素后会抑制下丘脑和垂体的活动,从而导致相关激素分泌量下降,进而引起自身性激素分泌量减少,影响排卵;精子受精前需进行获能处理;胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”;胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,因此,应用3中的细胞D取自囊胚的内细胞团,细胞C取自牛胎儿的原始性腺;胚胎分割是无性繁殖,子代来自于同一个受精卵,所以得到的小牛性别相同。
单元质量评估(三)
专题3
(90分钟100分)
一、选择题(共20小题,每小题2分,共40分)
1.下列说法正确的是()
A.成熟的精子遇到卵子便可发生受精作用
B.精子和卵子的发生都是从初情期开始的
C.卵子形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D.卵子产生过程中的减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的
【解析】选D。精子的产生是从初情期开始的,而卵子的发生则从性别分化以后便开始进行。刚排出的卵子尚未完全成熟,仅完成减数第一次分裂,需要在输卵管内进一步成熟,直至减数第二次分裂中期才能与精子结合完成受精过程。卵子形成的整个过程需要在卵巢和输卵管两个场所完成。
2.以下对精子形成过程的说法,不正确的是()
A.精子细胞中的细胞核变为精子头的主要部分
B.高尔基体发育为头部的顶体
C.线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘
D.细胞内的其他物质浓缩为球状,叫做原生质滴,原生质滴中存在中心体
【解析】选D。精子细胞形成精子的变形过程:细胞核变为精子头的主要部分,高尔基体发育为头部的顶体,中心体演变为精子的尾,线粒体聚集在尾的基部,形成线粒体鞘,细胞内其他物质浓缩为原生质滴,随精子的成熟过程向后移动,直至脱落。
3.下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述正确的是()
A.移植用的胚胎一般取桑椹胚或囊胚
B.滋养层细胞发育成胎膜和胎盘在囊胚期
C.分割囊胚阶段的内细胞团不要求均等
D.卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
【解析】选A。因桑椹胚或囊胚时期的细胞未分化,所以移植的胚胎一般取桑椹胚或囊胚;滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在原肠胚期;对囊胚阶段的内细胞团的分割要求均等;卵裂期胚胎中细胞数目增加,但有机物总量在不断减少。
4.在蛙胚发育的卵裂期,下列物质的总量会增加的是()
A.卵黄 B.DNA
C.有机物含量 D.氨基酸种类
【解析】选B。由于细胞分裂,DNA含量会增加。细胞分裂等活动需消耗能量,故有机物含量会减少。
【误区警示】人的受精卵发育到原肠胚的过程中,有机物含量并不随细胞数目的增加而增加,由于外界尚未提供有机物,所以有机物的含量减少。
5.下列生物技术不需要进行胚胎移植的是()
A.克隆绵羊
B.培育优良品种试管牛
C.制备单克隆抗体
D.培育分泌人的抗体的转基因羊
【解析】选C。制备单克隆抗体所需的技术手段是动物细胞融合和动物细胞培养。培育分泌人的抗体的转基因羊的过程:首先将人的抗体基因与载体结合,然后导入羊的受精卵中,将其在体外培养成早期胚胎后,移入母羊子宫内发育直到出生。
6.下列说法正确的是()
A.试管牛是无性生殖的产物
B.试管婴儿是有性生殖的产物
C.“多利”羊是有性生殖的产物
D.转基因牛是无性生殖的产物
【解析】选B。试管牛和试管婴儿都由体外受精的受精卵发育而来,为有性生殖。“多利”羊为核移植技术的产物,其产生是无性生殖。转基因牛要把基因导入受精卵发育成个体,为有性生殖。
7.胚胎工程的核心技术是()
A.胚胎分割与融合 B.胚胎移植
C.胚胎性别鉴定 D.胚胎冷冻保存技术
【解题指南】解答本题需明确:
(1)胚胎工程技术必须用到胚胎移植,所以胚胎移植是胚胎工程的核心技术。
(2)胚胎工程未必用到胚胎分割、胚胎性别鉴定、胚胎冷冻保存技术。
【解析】选B。胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”。通过任何一项技术,如转基因、核移植或体外受精等技术获得的胚胎,都必须移植到受体才能获得后代。
8.(2018·江苏模拟)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述,正确的是
()
A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
B.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行
C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D.培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质
【解题指南】关键知识:动物细胞培养的特点、细胞核移植的过程、胚胎分割技术的结果和早期胚胎培养的培养液中各种营养物质的作用。
【解析】选C。本题主要考查动物细胞工程和胚胎工程。乳腺细胞是成熟的体细胞,在体外离体培养的时间短,并且有接触抑制现象,而乳腺癌细胞在体外培养时,可以无限增殖,并且不会发生接触抑制,故A项错误。细胞核移植主要是在同种动物的不同种组织细胞之间进行的,故B项错误。在胚胎分割技术中,一个胚胎分割的次数越多,发育成新个体的概率越低,故C项正确。早期胚胎培养液中维生素和激素不能作为能源物质,其作用主要是促进细胞的代谢和发育,故D项错误。
9.动物细胞培养是动物细胞工程的基础,如下图所示,a、b、c表示现代工程技术,①、②、③表示其结果,下列说法正确的是()
A.若a是核移植技术,①反映了动物体细胞也具有全能性
B.若c是胚胎分割技术,③中个体的基因型和表现型一定相同
C.①②③中作为受体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物
D.若b是体外受精技术,则②为良种家畜快速大量繁殖提供了可能
【解析】选D。核移植技术反映了动物体细胞的细胞核具有全能性,不能说明动物体细胞具有全能性;胚胎分割技术获得的个体,基因型相同,但表现型由于受环境影响,不一定相同;①②③中作为受体的动物品种一般是生长健康、同种的雌性动物;体外受精和胚胎移植技术的应用解决了良种家畜生育率低、繁殖速度慢的问题,为良种家畜快速大量繁殖提供了可能。
10.下列说法符合胚胎移植生理学基础的是()
A.供、受体的发情时间要一致,才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致
B.供体胚胎移入受体子宫的位置,应与在供体内的位置相同或相似
C.受体子宫与外来胚胎发生排斥反应,是胚胎移植过程需要重点克服的难题
D.胚胎移植产下的个体在遗传性状上与受体母亲相似
【解析】选A。胚胎移植前,一般采用注射激素的方法使供、受体母畜发情时间一致,使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致,以保证胚胎移植后的恢复和继续发育。选项B叙述正确,但不属于胚胎移植生理学基础的内容;受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应;受体仅为供体胚胎提供发育的环境和营养,不改变胚胎的遗传性状。
11.下列哪些技术或过程与试管婴儿的形成有关()
①体外培养 ②人工授精
③胚胎移植 ④正常妊娠
A.①③ B.②③
C.①②③ D.①②③④
【解析】选D。科学家们把卵子从母体内取出,在试管内与人工采集的精子进行体外受精,发育成胚胎,把胚胎植入母体子宫内,孕育成婴儿产出,这便是试管婴儿,所以试管婴儿的形成包括①②③④。
12.如图表示某胚胎工程的流程图。据图分析下列叙述正确的是()
①→动物细胞培养→胚胎→②→新个体
A.若该工程表示胚胎分割技术,则①可以是桑椹胚
B.若该工程表示核移植技术,则①的形成不需要卵母细胞的参与
C.无论是哪种工程,培养细胞的培养液中都要加入胚胎成纤维细胞
D.②需注射促性腺激素,以达到超数排卵和同期发情的目的
【解析】选A。胚胎分割技术是将桑椹胚或者囊胚的内细胞团均等分割,所以①可以是桑椹胚或囊胚。若该工程代表核移植技术,重组细胞的形成则需要去核的卵母细胞作为材料;无论是哪种工程,培养动物细胞都不需要加入胚胎成纤维细胞,而是除了必需营养成分外需要加入动物血清等;如果②过程需注射促性腺激素进行超数排卵或同期发情处理,则不应该在胚胎发育成新个体的过程中。
13.(2018·武汉高二检测)通过特定方法,科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述,正确的是()
A.分化的体细胞丢失了某些基因
B.类胚胎干细胞能够分化成多种细胞
C.二者功能有差异,但形态没有差异
D.二者基因组相同,且表达的基因相同
【解析】选B。分化的体细胞只是某些基因不表达,而并没有丢失;已分化的细胞在形态、结构和功能上都发生了明显变化;已分化的细胞与未分化的细胞相比,二者所含的基因相同,但表达的基因不同。
14.一般来说,早期胚胎的体外培养需要满足以下哪些条件()
①无毒的环境
②无菌的环境
③培养液中需加血清等物质
④温度与动物体温相近
⑤需要O2,不需要CO2
⑥需要CO2调节培养液pH
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④
C.①③④⑤⑥ D.①②③④⑥
【解析】选D。早期胚胎的培养条件与动物细胞培养条件相似,应具有无菌、无毒的环境,适宜的温度和一定浓度的CO2,培养液中需要加入动物血清等物质。
15.用胚胎干细胞(ES细胞)定向诱导分化出人造组织器官进行自体移植,可以解决临床上存在的供体器官不足和移植后免疫排斥的问题。下图表示胚胎干细胞分离和定向诱导分化的流程图,其中①~④为细胞或细胞结构,Ⅰ~Ⅵ为操作过程,下列叙述与图中相符的是()
A.图中所涉及的现代生物技术有体细胞核移植技术、细胞培养技术
B.图中ES细胞是由③分离来的,此外还可以从原始性腺中分离
C.ES细胞在饲养层细胞上会向不同类型的组织细胞分化
D.过程Ⅴ的结果多种多样的原因在于ES细胞具有发育的全能性
【解析】选A。图中Ⅰ过程是将供体细胞的细胞核注入由①提供的细胞质中,获得核质重组的细胞,即体细胞核移植技术,过程Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ涉及细胞培养技术;图中③为滋养层细胞、④为内细胞团,ES细胞可以由囊胚的内细胞团细胞(④)或原始性腺中分离出来;ES细胞在饲养层细胞上能够维持不分化的状态;过程Ⅴ是诱导分化,其结果多种多样的根本原因是基因的选择性表达。
16.狮虎兽是由雄狮的精子和雌虎的卵子经体外受精而产生,此过程需要解决的问题是()
A.精子在体外获能
B.通过人工处理防止多精入卵
C.获能的精子和成熟的卵子,不能在获能溶液中受精
D.抽取精子、卵子的细胞核进行融合
【解析】选A。采集的精子获能后才具有受精的能力。精子与卵子结合过程中自然会形成防止多精入卵的两道屏障:透明带反应和卵细胞膜反应。入卵后另一变化是分别形成雌雄原核,然后二者融合完成受精。
17.胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞,可以分裂、分化形成各种组织干细胞,再进一步分化形成各种不同的组织细胞。下列叙述错误的是()
A.培养胚胎干细胞可以维持不分化的状态,也可以诱导分化为不同类型的组织细胞
B.胚胎干细胞有细胞周期,神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期
C.造血干细胞分化形成白细胞的过程是不可逆的
D.如果通过转基因技术,成功改造了某血友病女性的造血干细胞,使其凝血功能全部恢复正常,当她与正常男性结婚,婚后所生子女的表现型都正常
【解析】选D。胚胎干细胞是研究体外细胞分化的理想材料,在一定条件下培养,可以维持不分化的状态;在加入诱导因子后,又可以诱导其向不同类型的组织细胞分化。胚胎干细胞能够不断分裂,因而有细胞周期,神经细胞不再分裂,因而没有细胞周期。正常情况下,细胞分化都是不可逆的过程。通过转基因技术,只是成功改造了某血友病女性的造血干细胞,使其恢复正常造血功能,而没有改变其血友病基因,该女子仍然会产生带有血友病基因的卵子,因而其所生子女中可能有患者。
【补偿训练】干细胞是生物体生命进程中出现的一类未分化细胞,一旦需要,它可以分裂、分化形成各种组织干细胞,再进一步分化形成各种不同的组织细胞。下列有关叙述中不正确的是()
A.心脏干细胞分化形成心脏的过程表现了细胞的全能性
B.在适当条件下,胚胎干细胞可以分化为多种组织
C.运用胚胎干细胞可以培育动物器官或组织,开创人类疾病治疗的新方法
D.干细胞中含有本物种生物发育的全套遗传物质
【解析】选A。细胞的全能性是指高度分化的细胞具有发育成完整个体的潜能,心脏干细胞分化形成心脏并没有表现出全能性。
18.北京市某医院接生了一名婴儿,医院为他保留了脐带血,如果后来他患了胰岛素依赖型糖尿病,就可以通过脐带血中的干细胞为其治疗。关于这个实例说法正确的是()
A.用干细胞培育出人体需要的器官来治疗疾病,需要激发细胞的所有全能性
B.用脐带血干细胞能治疗这个孩子的所有疾病
C.如果要移植用他的干细胞培育出的器官,需要用到细胞培养技术
D.如果要移植用他的干细胞培养出的器官,应该长期给他使用免疫抑制药物
【解题指南】造血干细胞属于多能干细胞,它具有分化成多种细胞或组织的潜能,但不能发育成完整的个体。
【解析】选C。脐带血干细胞最大的优点就是自体移植不会有免疫排斥反应,因而不需要给他使用免疫抑制药物。用脐带血干细胞培育出人体需要的器官用来治疗疾病,不需要激发细胞的所有全能性。脐带血干细胞不能治疗所有疾病,如意外伤害、毒药伤害等。
19.科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞——“iPS细胞”,人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关“iPS细胞”的说法,正确的是()
A.iPS细胞分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性
B.iPS细胞有细胞周期,它分化形成的神经细胞一般不具有细胞周期
C.iPS细胞可分化形成多种组织细胞,说明“iPS细胞”在分裂时很容易发生突变
D.iPS细胞分化成人体多种组织细胞,是因为它具有不同于其他细胞的特定基因
【解析】选B。“iPS细胞”是一种多能干细胞,而多能干细胞既能分裂又能进行细胞分化,形成不同的组织、器官。细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,应该体现在由该细胞形成新个体的过程中。高度分化的细胞如神经细胞等是不能再进行细胞分裂的,不能进行分裂的细胞不具有细胞周期。细胞分化是基因选择性表达的结果,而多细胞生物的每一个体细胞都源自一个受精卵,因而都具有相同的遗传信息。
20.(2018·广东模拟)如图为培育转基因山羊生产人β-酪蛋白的流程图。
下列叙述正确的是(多选)()
A.过程①所用的人β-酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得
B.过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植
C.过程③可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体
D.过程④人β-酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译
【解题指南】(1)隐含信息:目的基因的获取方法、胚胎分割移植操作对象与意义、基因表达过程与场所。
(2)关键知识:转基因技术的操作流程,胚胎分割移植技术。
【解析】选A、C。本题考查基因工程及胚胎工程的应用。如果用某种生物的某个发育时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段,与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA文库,从人cDNA文库中可以获得人β-酪蛋白基因,故A项正确;过程②是胚胎移植阶段,此阶段所用的胚胎处于囊胚期或桑椹胚时期,而不是原肠胚时期,B项错误;胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一,能扩大转基因山羊群体,故C项正确;人β-酪蛋白基因属于核基因,其转录和翻译的场所分别是细胞核、细胞质,故D项错误。
二、非选择题(共6小题,共60分)
21.(8分)克隆羊的成功培育轰动世界,它不仅奠定了克隆性治疗疾病的基础,解决了器官移植中供体不足的问题,同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展和应用,请据图回答:
(1)图中所涉及的现代生物技术有和等。若让动物1能够产生出人体胰岛素,还需要的技术是。
(2)图中两个克隆动物长大后,各方面特征与雄性动物相同,这说明
具有全能性,早期胚胎发育在阶段以前的细胞都是全能细胞。
(3)使用培养基进行胚胎干细胞培养时,除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中,提供一定的营养物质外,还需要保证细胞生活所需的。
(4)图中从内细胞团到胚胎干细胞的培养过程中,一般用处理内细胞团,使之分散成单个细胞。
【解析】(1)克隆动物培育过程的技术核心是动物细胞核移植技术,得到的重组细胞发育成克隆动物的过程需要早期胚胎培养技术(动物细胞培养)和胚胎移植技术;若要克隆动物表现出其他生物的性状,需要通过基因工程定向改造。(2)动物体细胞核移植体现的是动物体细胞核的全能性;早期胚胎发育到囊胚阶段开始出现分化的细胞,由受精卵发育到桑椹胚阶段没有细胞分化,细胞都具有全能性。(3)动物细胞的体外培养过程中需要适宜的温度、pH等条件。(4)动物细胞体外培养时取出的组织块需要利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,使其分散为单个细胞再进一步培养。
答案:(1)动物细胞核移植胚胎移植动物细胞培养(任填两项即可)基因工程(或DNA重组技术)(2)体细胞核桑椹胚
(3)温度和pH
(4)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)
22.(10分)下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)进行的一系列研究,请据图分析回答相关问题:
(1)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,这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(2)过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素,这项研究利用了胚胎干细胞具有的特点。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是。
(3)将目的基因转入胚胎干细胞前需构建基因表达载体,其目的是?
。
(4)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时,必须用X射线照射去除胸腺的小鼠,获得免疫缺陷小鼠,其目的是
,该过程研究的意义在于解决______________________
问题。
【解析】(1)培养胚胎干细胞使用的物质主要是饲养层细胞和动物血清等,说明饲养层主要是给胚胎干细胞提供营养物质;抗生素能杀灭细菌,在细胞培养中加入抗生素能防止杂菌污染。(2)胚胎干细胞能发育成该动物的各种器官,说明具有发育的全能性。囊胚的后一个阶段是原肠胚。(3)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定表达。(4)目前,器官移植面临的难题主要是供体的短缺和免疫排斥。器官移植过程中产生的免疫是细胞免疫,细胞免疫主要和胸腺中发育成熟的T细胞有关。
答案:(1)营养物质防止杂菌污染
(2)发育的全能性原肠胚
(3)使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以传给下一代,同时,使目的基因能够发挥作用
(4)去除胸腺,不能形成T细胞,不发生细胞免疫,使移植组织细胞不会被排斥临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等
【补偿训练】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)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至期的内细胞团或胎儿的_______
中分离得到的一类细胞。
(2)图中分化程度最低的干细胞是。在体外培养条件下,培养液中加入
因子,可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3)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。
(4)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,骨髓移植的实质是将上图的细胞移植到患者体内。
(5)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,不能作为供体的细胞的是成熟的,其原因是 。
(6)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段,用细胞与骨髓瘤细胞融合,经多次筛选最终得到能分泌的杂交瘤细胞。
【解析】(1)胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,囊胚阶段细胞开始分化为内细胞团和滋养层细胞。
(2)图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞,全能性最高,在体外培养条件下,该种干细胞可诱导分化形成不同类型的组织细胞,培养液中加入分化诱导因子。
(3)细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。
(4)骨髓是人体的造血组织,存在造血干细胞,骨髓移植的实质是将图中的造血干细胞移植到患者体内。
(5)克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核,而成熟的红细胞没有细胞核,所以不能作为供体。
(6)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段,用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,经多次筛选最终得到能分泌一种特异性抗体的杂交瘤细胞。
答案:(1)囊胚原始性腺
(2)胚胎干细胞分化诱导
(3)选择性表达
(4)造血干
(5)红细胞细胞中无细胞核
(6)相应的B淋巴特异性抗体
23.(12分)如图表示利用胚胎工程培育优质奶牛的基本流程:
(1)桑椹胚阶段的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜力,属于。补充填写胚胎发育的几个重要阶段:受精卵→桑椹胚→
→ 。
(2)在优质奶牛的培育过程中,为了能够快速繁殖,常用体外受精技术,其过程为:
卵巢卵母细胞体外受精受精卵培养
该过程中卵母细胞可以直接在体外受精吗??
(填“能”或“不能”),在进行体外受精前要对精子进行处理。
(3)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛,可进行胚胎分割。应注意将
分割,通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的。
(4)胚胎干细胞(简称ES或EK细胞)是由胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞,具有很强的能力和多向的潜能。ES细胞将会给人类移植医学带来一场革命,原因是ES细胞可以被诱导分化形成新的,还可以培育出新的。
【解析】(1)桑椹胚阶段的每个细胞都具有全能性,属于全能细胞。早期胚胎发育的阶段为受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚。受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应,这是外来胚胎成活的生理基础。
(2)只有进行到减数第二次分裂中期的卵母细胞才具有受精能力。受精前,精子要进行获能处理。
(3)胚胎分割时应将内细胞团均等分割。
(4)胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,具有很强的增殖能力和分化潜能。
答案:(1)全能细胞囊胚原肠胚
(2)不能获能(3)内细胞团均等遗传物质
(4)早期增殖分化组织细胞组织器官
24.(2018·重庆模拟改编)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题,引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。
拟进行如下杂交:
♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)C
利用♂A与♀C,按以下流程可加速获得优良个体。
(1)精子要具有受精能力,需对其进行处理;卵子的成熟在过程
中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖,其作用是
。为筛选出具有优良性状的母牛,过程⑤前应鉴定胚胎的。子代母牛的优良性状与过程的基因重组有关。
(2)为了提高已有胚胎的利用率,可采用技术。
【解析】(1)精子在受精前需进行获能处理,卵子的减数第二次分裂在受精作用即过程③中才得以完成;体外培养胚胎时,需在培养液中提供葡萄糖等物质以保证充足的能量供应。为筛选出具有优良性状的母牛,过程⑤前应鉴定胚胎的性别,以及是否具有高产奶和适宜本地生长等优良基因,子代母牛的优良性状与过程②(产生mN卵子的减数分裂过程)的基因重组有关。
(2)利用胚胎分割,可同时获得多个基因型相同的后代,提高了已有胚胎的利用率。
答案:(1)获能或增强活力③供能性别、高产奶和适宜本地生长的基因②(2)胚胎分割
25.(10分)人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大,通常从人血中提取。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。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,利用牛的乳汁生产血清白蛋白,既提高了产量,又有了安全保障。下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,请据图回答:
(1)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。
(2)图中①一般经处理可以得到③,从③到④过程中一般利用未受精的卵细胞去核后作为受体,而不用普通的体细胞,原因是① ;
② 。
(3)过程a是进行动物早期胚胎的体外培养,培养液中除了含有各种无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等营养成分之外,还要添加。
(4)⑥是⑤生出的后代,那么⑥的遗传性状和最相似,为什么?。如果②的数量太少,常用
来扩增;要实现⑥批量生产血清白蛋白,则要求③的性染色体是
,利用该方法得到的动物叫做转基因克隆动物。
【解析】(1)②为目的基因,③是受体细胞(动物细胞),将目的基因导入受体细胞用的工具有限制酶和DNA连接酶、载体。
(2)细胞培养可以获得大量的细胞,要将待培养组织分散成单个细胞,需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将细胞分散开。动物克隆操作过程中要将来源于体细胞的核移植到去核卵细胞中,其原因是去核卵细胞内含有的细胞质成分更能促进细胞核的分化,并且卵细胞大,易操作。
(3)动物细胞培养液中除了含有各种无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等营养成分外,还要添加动物血清,因为其中含有某些促进细胞增殖分化的未知物质。
(4)⑥为克隆动物,其核基因除血清白蛋白基因外均来自提供细胞核的供体细胞(荷斯坦奶牛),质基因来自去核卵细胞。因此⑥的主要性状像荷斯坦奶牛。如果目的基因过少,可借助PCR技术进行目的基因的扩增。要实现⑥批量生产血清白蛋白,则要求③的性染色体为XX,因为只有雌性动物的生殖期才能泌乳。
答案:(1)目的基因限制酶和DNA连接酶及载体
(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)卵细胞中含有的细胞质成分更能促进细胞核的分化卵细胞大,易操作
(3)动物血清
(4)荷斯坦奶牛因为④(发育成⑥的最初细胞)的细胞核来自①,细胞核是细胞代谢和遗传性状的控制中心PCR技术XX
26.(10分)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(填字母)。
(2)图中数字标号代表的结构名称是[①] 、[②]
、[③]。
(3)d操作的名称是,受体子宫内胚胎发育的过程中,细胞不断分裂。
(4)用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜 。
(5)过程h常用的方法是。为了能确定目的基因已经导入受精卵,相应的载体需要有以便于进行检测。
(6)若要获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对发育到阶段的早期胚胎进行处理,再植入受体内。若要对早期胚胎进行长期保存,应将其置于条件下。
【解析】(1)“试管牛”技术的操作流程是:一般获取卵母细胞和精子并处理,再经受精后进行早期胚胎培养,然后将胚胎移植到母牛子宫,胚胎在母牛子宫中生长发育直至分娩产出试管牛,即a→b→f→g。
(2)①②③为囊胚结构,①为滋养层;②为囊胚腔;③为内细胞团。
(3)c为胚胎分割,d为将胚胎移植到母牛子宫即胚胎移植。
(4)活细胞的细胞膜有选择透过性不能被染色。
(5)图中h是将外源基因导入受精卵,用显微注射法,为了确定目的基因导入受精卵,需要有标记基因以便于检测。
(6)胚胎分割产生的后代遗传物质都相同,一般对桑椹胚或囊胚进行分割,保存胚胎应将其置于冷冻或液氮条件下。
答案:(1)a→b→f→g
(2)滋养层囊胚腔内细胞团
(3)胚胎移植
(4)对物质的吸收具有选择透过性
(5)显微注射法标记基因
(6)桑椹胚或囊胚胚胎分割冷冻或液氮