高中生物专题练习：胚胎工程与生态工程

1．(广东六校联考)为了加快优良种牛的繁殖速度,科学家采用了以下两种方法,请根据图示信息回答下列问题。

(1)试管牛的培育属于有性繁殖(“有性繁殖”或“无性繁殖”)；试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有早期胚胎培养、胚胎移植等；克隆牛的培育依据的原理是动物细胞核具有全能性。

(2)促使B牛多排卵的激素一般是促性腺激素。

对B牛和D牛要进行同期发情处理。

(3)在受精的过程中,卵子受精的标志是在透明带和卵细胞膜间有两个极体。

(4)要培育高产奶率的转基因牛,如建立生产生长激素的乳腺生物反应器,即科学家将生长激素基因和乳腺蛋白基因的启动子、终止子等调控组件重组在一起(该过程需要用到的酶是限制酶和DNA连接酶),再通过显微注射法导入牛的受精卵中。

解析：(1)试管牛的培育属于有性繁殖,试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有早期胚胎培养、胚胎移植等；克隆牛的培育依据的原理是动物细胞核具有全能性。

(2)一般用促性腺激素处理供体母牛,促使其超数排卵；胚胎移植时,要对受体母畜和供体母畜进行同期发情处理。

(3)在受精的过程中,卵子受精的标志是在透明带和卵细胞膜间有两个极体。

(4)要培育高产奶率的转基因牛,如建立生产生长激素的乳腺生物反应器,即科学家将生长激素基因和乳腺蛋白基因的启动子、终止子等调控组件重组在一起(该过程需要用到的酶是限制酶和DNA连接酶),再通过显微注射法导入牛的受精卵中。

2．(江西上饶二模)目前,精子载体法逐渐成为具有诱惑力的制备转基因动物的方法之一,该方法以精子作为外源基因的载体,使精子携带外源基因进入卵细胞受精。

如图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。

请据图回答：(1)精子载体法过程中外源基因能够整合到精子的染色体上是提高转化率的关键,因为受精时只有精子的头部(细胞核)才能进入卵细胞中。

(2)过程②采用的是体外受精技术,该过程中应对已经导入外源基因的精子进行获能处理。

(3)利用转基因动物分泌的乳汁来生产药物的乳腺生物(乳房生物)反应器是科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,然后导入哺乳动物的受精卵中,最终培养出转基因动物。

(4)过程③需要在无菌无毒、适宜的温度和pH 、营养充足、一定气体环境(至少写出两点)等条件下进行。

由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚,因此在培养细胞时需在培养基中加入动物血清(或血浆)。

解析：(1)精子与卵细胞受精时,精子的头部进入卵细胞中,并释放其细胞核进入卵细胞,但细胞质未进入。

因此为了提高转化率,必须将外源基因整合到精子的染色体中。

(2)②表示体外受精过程,因此需要采用体外受精技术。

精子必须获能才可以与卵细胞发生受精作用。

(3)利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术,将外源基因(药用蛋白基因)导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用了动物乳腺天然、高效合成分泌蛋白的能力。

(4)③是早期胚胎培养过程,该过程需要的条件有：无菌无毒环境、适宜的温度和pH 、充足营养、一定气体环境等。

动物细胞培养所需的培养液成分一般都比较复杂,除了含有各种无机盐、糖、氨基酸、促生长因子、微量元素等外,还要添加血清(或血浆)等物质。

3．(新疆乌鲁木齐二模)2013年7月,中国试管婴儿技术之母——卢光琇教授与研究伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的PGD/PGS 试管婴儿在长沙诞生。

新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时,部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。

(1)设计试管婴儿时为了提高受孕率,胚胎移植时多采用多胚胎移植,因此需要用促性腺激素处理,促进母体产生更多成熟的卵母细胞。

(2)胚胎发育的卵裂期在透明带内进行,胚胎细胞的分裂方式为有丝分裂。

受精卵经体外培养发育成桑椹胚(由32个左右的细胞构成),可用于胚胎移植,而胚胎移植属于胚胎工程的常用技术之一,胚胎工程是指对动物的早期胚胎或配子所进行的多种操作和显微处理技术。

解析：(1)促性腺激素具有促进超数排卵的作用。

(2)胚胎细胞属于体细胞,分裂方式为有丝分裂；32细胞属于桑椹胚。

4．(贵州一模)随着生活水平的提高,糖尿病的患病率增加,胰岛素是治疗糖尿病的常用药,可通过基因工程创造出“胰岛素羊”(该羊的乳汁中含有胰岛素),为糖尿病患者带来福音。

利用该技术生产胰岛素的过程如图所示。

获得目的基因――→与运载体结合①重组DNA ――→②受体细胞――→③转基因羊――→④提取胰岛素 回答下列问题：(1)为保证实验成功,产生胰岛素的基因可从cDNA 文库中获取,然后与运载体相连构建成为重组DNA ；图中过程②是通过显微注射等方法,将重组DNA 导入羊的受精卵获得受体细胞。

(2)图中过程③是先通过动物细胞培养形成早期胚胎,然后将胚胎移植到经过同期发情处理的受体母羊子宫内。

目前对动物细胞所需的营养条件还没有完全研究清楚,在早期胚胎的培养中往往还需要添加动物血清。

若利用一个早期胚胎一次产生两头转基因“胰岛素羊”,可将该胚胎进行胚胎分割处理。

(3)若该“胰岛素羊”(已知重组DNA已进入细胞)乳汁中检测到胰岛素,其乳腺细胞分泌的胰岛素与转基因“胰岛素细菌”产生的胰岛素相比所具有的优点为转基因“胰岛素羊”乳腺细胞分泌的胰岛素有生物学活性,转基因“胰岛素细菌”产生的胰岛素无生物学活性,需要再加工,原因是乳腺细胞有内质网与高尔基体,能加工相关蛋白质,而细菌没有内质网与高尔基体。

解析：(1)目的基因需要与运载体结合构建成为重组DNA才能导入受体细胞；若导入动物的受精卵内常常采用显微注射法。

(2)胚胎移植的受体动物必须经过同期发情处理。

对动物细胞所需的营养条件还没有完全研究清楚,在早期胚胎的培养中往往还需要添加动物血清。

若利用一个早期胚胎一次产生两头转基因“胰岛素羊”,可将该胚胎进行胚胎分割。

(3)乳腺细胞有内质网与高尔基体,能加工相关蛋白质,而细菌没有内质网与高尔基体,故“胰岛素羊”乳腺细胞分泌的胰岛素有生物学活性,转基因“胰岛素细菌”产生的胰岛素无生物学活性,需要再加工。

5．(河南南阳期终评估)治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中,构建形成重组胚胎,体外培养到一定时期分离出ES细胞,获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞),用于治疗。

请回答下列问题：(1)ES细胞是胚胎干细胞的简称,在形态上,表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上,具有发育的全能性。

将重组胚胎在体外培养到囊胚时期,从该时期的内细胞团中进行分离,从而获得ES细胞。

(2)在培养液中加入分化诱导因子可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官,该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等问题。

(3)科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中,而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是卵母细胞的细胞质中含有诱导体细胞核表达出全能性的物质。

(4)科学家将体外培养的ES细胞进行诱导使其定向分化为胰岛B细胞,并进行了胰岛素释放实验：控制培养液中葡萄糖的浓度,检测细胞分泌的胰岛素的量,如图为实验结果,据此分析确认ES细胞诱导成功,得到此结论的依据是在糖浓度高时,胰岛素分泌多,在糖浓度低时,胰岛素分泌量减少(合理即可)。

解析：(1)ES细胞是胚胎干细胞的简称,在形态上,表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上,具有发育的全能性。

如果从重组胚胎中分离干细胞,需将重组胚胎培养到囊胚时期,从该时期的内细胞团中进行分离。

(2)欲诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官,需要在培养液中加入分化诱导因子。

该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等问题。

(3)已经分化的动物体细胞的全能性受到限制,体细胞核在体细胞中不能表现全能性,而卵细胞的细胞质可以给它提供表达全能性的环境,所以科学家将患者的体细胞核植入去核的卵细胞中,而不是直接用体细胞进行细胞培养。

(4)在正常机体内,胰岛B细胞分泌胰岛素的量受血糖(血液中的葡萄糖)浓度的影响,因此,欲在体外进行由ES 细胞定向诱导分化形成的胰岛B细胞释放胰岛素的实验：要控制培养液中葡萄糖的浓度。

实验结果显示：在糖浓度高时,胰岛素分泌量多；在糖浓度低时,胰岛素分泌量减少,据此分析确认ES细胞诱导成功。

6．(湖北八校联考)下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供体公牛和母牛。

移植前可选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行胚胎分割,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TaqDNA聚合酶(或热稳定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。

(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。

解析：(1)在牛胚胎移植过程中,产生的犊牛的遗传物质分别来自于供体公牛和母牛；移植前可选择一些发育较好的早期胚胎如桑椹胚或囊胚进行胚胎分割,可获得同卵双胎或多胎。

(2) PCR技术是体外获得DNA的常用技术,需要的条件主要有缓冲液、模板、原料,还要有热稳定DNA 聚合酶。

(3)通过冲卵的方法可获得母牛子宫内的早期胚胎,冲卵中的“卵”是指早期胚胎,因为早期胚胎形成后,处于游离状态,未与母体子宫建立组织上的联系。

(4)通过动物体细胞核移植技术可获得胚胎干细胞,再诱导分化成所需的组织或器官进行移植；囊胚的内细胞团尚未分化,可分化为动物体内任何组织的细胞。

7．(山东济宁一模)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人类血清白蛋白的图解,回答下列问题。

(1)在此生物工程中涉及的现代生物技术手段主要有：转基因技术、核移植技术、动物细胞培养、胚胎移植(任选三个)(至少答出三个)。

(2)如果②的数量太少常用PCR技术来扩增。

能实现②进入③的常用方法是显微注射法。

(3)图中①一般经胰蛋白酶处理可以得到③,从③到④的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,主要原因是卵细胞中有促使细胞核表达全能性的物质。

(4)⑦是⑥生出的后代,那么⑦的遗传性状和荷斯坦奶牛最相似,为什么？因为个体⑦的遗传物质主要来自荷斯坦奶牛。

要实现⑦批量生产血清白蛋白,则要求③的性染色体组成是XX。

解析：该过程有转基因技术、核移植技术、动物细胞培养、胚胎移植。