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專題3　胚胎工程 1．試管嬰兒之父——愛德華茲因體外受精技術(shù)獲得2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。體外受精技術(shù)又稱試管嬰兒技術(shù)，第一代試管嬰兒的操作流程如下圖所示。請(qǐng)分析回答： (1) 將收集的精子放在一定濃度的肝素溶液中進(jìn)行培養(yǎng)，其目的是____________________ ____________________________________________________。 (2)超數(shù)排卵技術(shù)的處理措施是對(duì)母體注射______________________________。從母體內(nèi)獲得的卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到____________________________________(時(shí)期)才能與精子結(jié)合。 (3)受精過程中防止多精入卵的生理反應(yīng)包括__________反應(yīng)和______________反應(yīng)。 (4)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，要強(qiáng)調(diào)所用的器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作，這是為了防止__________________________。 (5)進(jìn)行早期胚胎的體外培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)液中除了含有各種有機(jī)鹽類、維生素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分外，還要添加激素和______________。 (6)一般將受精卵培養(yǎng)至______________________時(shí)期進(jìn)行胚胎移植。 2．(2017年山東二模)下圖是克隆羊的培育流程圖，根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題： (1)卵母細(xì)胞可以從屠宰場(chǎng)收集的卵巢中獲得，還可以借助內(nèi)窺鏡等工具，直接從________中吸取獲得。 (2)從供體羊中取上皮細(xì)胞，用胰蛋白酶或________處理，然后進(jìn)行分散培養(yǎng)。培養(yǎng)過程中，__________(氣體)是維持細(xì)胞代謝必需的。 (3)____________技術(shù)是該過程的最后一道工序。代孕母羊需要用激素進(jìn)行________處理，為胚胎移入提供適宜的生理環(huán)境。 (4)胚胎與受體子宮建立生理組織聯(lián)系后，代孕母羊是否影響胚胎的遺傳特性？____________。為什么？__________________。 3．科學(xué)家通過誘導(dǎo)黑鼠體細(xì)胞去分化獲得誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS)，繼而利用iPS細(xì)胞培育出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠。流程如下： (1)從黑鼠體內(nèi)獲得體細(xì)胞后，對(duì)其進(jìn)行的初次培養(yǎng)稱為__________，培養(yǎng)的細(xì)胞在貼壁生長至鋪滿培養(yǎng)皿底時(shí)停止分裂，這種現(xiàn)象稱為__________。 (2)圖中2細(xì)胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得，該過程稱為______；也可從灰鼠體內(nèi)取出卵子，通過____________后進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)獲得。 (3)圖中重組囊胚通過________技術(shù)移入白鼠子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，暫不移入的胚胎可使用________方法保存。 (4)小鼠胚胎干細(xì)胞(ES)可由囊胚的________分離培養(yǎng)獲得。iPS與ES細(xì)胞同樣具有發(fā)育全能性，有望在對(duì)人類iPS細(xì)胞進(jìn)行定向________后用于疾病的細(xì)胞治療。 4．(2018年云南昭通一檢)下圖是科學(xué)家采用不同方法培育良種牛的過程。請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題： (1)與繁育良種動(dòng)物的一般方式相比較，胚胎移植的優(yōu)勢(shì)是______________________。為提高良種奶牛的繁殖能力，在獲取卵細(xì)胞之前，需用促性腺激素對(duì)奶牛進(jìn)行處理，目的是______________。a過程中卵細(xì)胞受精的標(biāo)志是__________________________________。 (2)“轉(zhuǎn)基因?！盌培育過程中，常用受精卵作為外源基因的受體細(xì)胞，主要原因是__________________。 (3)圖中數(shù)字標(biāo)號(hào)①代表的結(jié)構(gòu)為________________________，c→d過程需對(duì)其均等分割的目的是______________________。繁殖C牛與繁殖A、B牛的方式是否相同？____________。 (4)在培育良種牛的過程中，運(yùn)用了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，為防止雜菌污染，需要加入一定量的____________。 5．某課題組為解決本地種奶牛產(chǎn)奶量低的問題，引進(jìn)了含高產(chǎn)奶基因但對(duì)本地適應(yīng)性差的純種公牛。 (1)擬進(jìn)行如下雜交： ♂A(具高產(chǎn)奶基因的純種)♀B(具適宜本地生長基因的純種)→C 選擇B作為母本，原因之一是胚胎能在母體內(nèi)正常________。若C中的母牛表現(xiàn)為適宜本地生長，但產(chǎn)奶量并未提高，說明高產(chǎn)奶是________性狀。為獲得產(chǎn)奶量高且適宜本地生長的母牛，根據(jù)現(xiàn)有類型，最佳雜交組合是________，后代中出現(xiàn)這種母牛的概率是________(假設(shè)兩對(duì)基因分別位于不同對(duì)常染色體上)。 (2)用以上最佳組合，按以下流程可加速獲得優(yōu)良個(gè)體。 精子要具有受精能力，需對(duì)其進(jìn)行________處理；卵子的成熟在過程________中完成。在過程④的培養(yǎng)基中含有葡萄糖，其作用是________。為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛，過程⑤前應(yīng)鑒定胚胎的______________________________。子代母牛的優(yōu)良性狀與過程________的基因重組有關(guān)。 (3)為了提高已有胚胎的利用率，可采用__________技術(shù)。 專題3　胚胎工程 1．(1)誘導(dǎo)精子獲能 (2)一定的激素(促性腺激素)　減數(shù)第二次分裂中期(MⅡ中期) (3)透明帶　卵細(xì)胞膜(位置可互換) (4)微生物感染(答案合理即可) (5)人的血清　(6)囊胚或桑椹胚 解析：(1)精子在一定濃度肝素溶液中培養(yǎng)后可以使精子獲能。(2)超數(shù)排卵處理一般需向母體注射促性腺激素。從母體內(nèi)獲得的卵母細(xì)胞不能立即用于受精，要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期才能進(jìn)行受精作用。(3)防止多精入卵的生理反應(yīng)包括透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。(4)實(shí)驗(yàn)過程需要在嚴(yán)格的無菌條件下進(jìn)行的原因是雜菌感染可能導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡，使實(shí)驗(yàn)失敗。(5)早期胚胎體外培養(yǎng)時(shí)，加入血清可模擬人體的內(nèi)部環(huán)境。(6)體外受精得到的受精卵一般需培養(yǎng)至囊胚或桑椹胚時(shí)期才能進(jìn)行胚胎移植。 2．(1)活體動(dòng)物的卵巢　(2)膠原蛋白酶　O2 (3)胚胎移植　同期發(fā)情 (4)否　代孕母羊不參與胚胎的遺傳物質(zhì)組成 解析：(1)獲取卵母細(xì)胞的方法包括：可以從屠宰場(chǎng)收集的卵巢中獲得，還可以借助內(nèi)窺鏡等工具，直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取獲得。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，需用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理組織使其分散成單個(gè)細(xì)胞。然后進(jìn)行分散培養(yǎng)。培養(yǎng)過程一般在一定的氣體環(huán)境[95%空氣(含有的O2是細(xì)胞代謝必需的)和5%的CO2]中進(jìn)行，培養(yǎng)過程必須保證細(xì)胞處于無菌、無毒的環(huán)境。(3)胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序；代孕母羊開始階段要和該供體同時(shí)注射某種激素，進(jìn)行同期發(fā)情處理，這樣使供受體生理變化相同，為胚胎發(fā)育提供所需的生理環(huán)境。(4)胚胎與受體子宮建立生理組織聯(lián)系后，受體只是為胚胎的發(fā)育提供相應(yīng)的環(huán)境及發(fā)育過程所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)胚胎的遺傳特性不會(huì)造成影響。 3．(1)原代培養(yǎng)　接觸抑制 (2)沖卵(或沖胚)　 體外受精(或核移植) (3)胚胎移植　冷凍(或低溫) (4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　誘導(dǎo)分化 解析：(1)原代培養(yǎng)指將動(dòng)物組織用酶處理成單個(gè)細(xì)胞后進(jìn)行的初次培養(yǎng)。接觸抑制指貼壁的細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖的現(xiàn)象。(2)將早期胚胎從母體子宮中沖洗出來叫沖卵。(3)暫不進(jìn)行胚胎移植的胚胎可放入－196 ℃的液氮中保存。(4)iPS與ES細(xì)胞一樣，可通過誘導(dǎo)定向分化修補(bǔ)某些功能異常的細(xì)胞來治療疾病。 4．(1)可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力　超數(shù)排卵　在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙出現(xiàn)兩個(gè)極體 (2)受精卵的全能性易于表達(dá)(或：受精卵全能性高) (3)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　有利于胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育　不相同 (4)抗生素 解析：(1)與一般的繁育良種動(dòng)物方式相比較，胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力；對(duì)良種母牛注射促性腺激素可促使其超數(shù)排卵。卵細(xì)胞受精的標(biāo)志是在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙出現(xiàn)兩個(gè)極體。(2)常用受精卵作為外源基因的受體細(xì)胞，因?yàn)槭芫训娜苄砸子诒磉_(dá)。(3)圖中③為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來發(fā)育為胎兒的各種組織；c→d過程需對(duì)其均等分割，這樣有利于胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育，圖中A、B牛是胚胎分割移植后形成的，與C牛繁殖方式不同。(4)在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，為防止雜菌的污染而要加入一定量的抗生素。 5．(1)生長發(fā)育　隱性　♂A ♀C　1/8 (2)獲能　③　供能　性別、高產(chǎn)奶和適應(yīng)生長的基因　② (3)胚胎分割 解析：(1)用具有適宜本地生長基因的純種母牛作母本的原因之一是胚胎能在母體內(nèi)正常生長發(fā)育。設(shè)控制產(chǎn)奶量高低的基因分別用T、t表示，控制適應(yīng)性強(qiáng)弱的基因分別用R、r表示。雜交后代C中的母牛表現(xiàn)為適應(yīng)性強(qiáng)但產(chǎn)奶量并未提高，說明高產(chǎn)奶、低適應(yīng)性均為隱性性狀，則推導(dǎo)出A的基因型為ttrr，B的基因型為TTRR，C的基因型為TtRr。通過雜交，即C牛與A牛雜交(TrRrttrr)，獲得高產(chǎn)奶量且適應(yīng)性強(qiáng)的母牛的概率為1/21/21/2＝1/8。(2)在體外受精過程中，從供體公牛獲得的精子經(jīng)獲能處理后，才具有受精能力。從供體母牛采集的卵子經(jīng)培養(yǎng)達(dá)到MⅡ中期后在與精子受精過程中最終成熟。由于受精作用的隨機(jī)性，為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛，在胚胎移植前應(yīng)鑒定胚胎的性別、是否具有高產(chǎn)奶基因和適應(yīng)本地生長的基因。由于公牛為隱性純合子，所以子代母牛的優(yōu)良性狀與供體母牛減數(shù)分裂產(chǎn)生卵子的過程中的基因重組有關(guān)。(3)提高已有胚胎利用率的最好措施是胚胎分割。