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專題突破練16　胚胎工程與生態(tài)工程 1.為了預(yù)防線粒體缺陷可能導(dǎo)致的先天性心臟病、失明、肝衰竭等多種疾病,可利用基因技術(shù)對受精卵實(shí)施基因改造。在實(shí)施這些新技術(shù)時(shí),醫(yī)生將捐獻(xiàn)者卵子的細(xì)胞核DNA移走,再將母親卵子的細(xì)胞核DNA移入捐獻(xiàn)者的卵子中。從基因角度看,以新技術(shù)孕育的試管嬰兒將有一位父親和兩位母親,即所謂的“三親試管嬰兒”。2016年初,首位通過“三親試管嬰兒”技術(shù)工程誕生的男嬰出世了,他的母親是一位線粒體肌病患者。下圖為該男嬰孕育過程,回答下列問題。 (1)圖示過程中代表該男嬰母親卵母細(xì)胞的是　　　　,由于女性的自然周期產(chǎn)生的卵子太少,故卵母細(xì)胞捐獻(xiàn)者在取卵前通常要注射　　　　　　激素,促使一次有更多的卵泡發(fā)育。 (2)重組卵母細(xì)胞需培養(yǎng)到　　　　　　　　　　　　時(shí)才具備與精子受精的能力;在進(jìn)行體外受精前要對精子進(jìn)行　　　　　　處理;重組卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)所需的氣體主要是氧氣和二氧化碳,二氧化碳的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)該健康男嬰的孕育過程中依次使用了　、 體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。 (4)“三親試管嬰兒”的培育技術(shù)能避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代,為避免生出患有其他遺傳病的孩子,孕婦應(yīng)在孕期進(jìn)行　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案:(1)B　促性腺 (2)減數(shù)第二次分裂中期　獲能　維持培養(yǎng)液的pH (3)核移植 (4)產(chǎn)前診斷(或基因診斷、羊水檢測等) 2.(2018江西九所重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考,38)人的血清白蛋白在臨床上需求量很大,通常從人血中提取。由于艾滋病病毒(HIV)等人類感染性病原體造成的威脅與日俱增,使人們對血液制品顧慮重重。如果應(yīng)用一定的生物工程技術(shù),將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入奶牛細(xì)胞中,利用牛的乳腺細(xì)胞生產(chǎn)血清白蛋白就成為可能。大致過程如下: a.將人體血清白蛋白基因?qū)搿按菩阅膛Ｅ咛ァ钡募?xì)胞中,形成重組細(xì)胞①; b.取出重組細(xì)胞①的細(xì)胞核,注入去核牛卵細(xì)胞中,形成重組細(xì)胞②; c.電脈沖刺激重組細(xì)胞②促使其形成早期胚胎; d.將胚胎移植到母牛的子宮內(nèi),最終發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小牛。 請回答下列問題。 (1)重組細(xì)胞①和②中　　　　(填“①”或“②”)實(shí)現(xiàn)了基因的重組。 (2)在實(shí)驗(yàn)過程a中要選擇 “雌性”奶牛胚胎的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)實(shí)驗(yàn)過程a人血清白蛋白基因需要與　　　　　　　　　　的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起,選擇這些調(diào)控組件的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)若將早期胚胎分離成若干個(gè)胚胎,讓其分別發(fā)育成小牛,這些小牛的基因型　　　　　　(填“相同”或“不同”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)運(yùn)用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可以從哺乳動(dòng)物的早期胚胎中獲得胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞),培養(yǎng)如下:早期胚胎→內(nèi)細(xì)胞團(tuán)→胚胎干細(xì)胞。在培養(yǎng)過程中,可以用　　　　　　　　　　　　　處理內(nèi)細(xì)胞團(tuán),使之分散成單個(gè)細(xì)胞。在飼養(yǎng)層上培養(yǎng)可維持細(xì)胞　　　　　　　　　　　　狀態(tài)。 答案:(1)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細(xì)胞中得到表達(dá) (4)相同　它們來自同一個(gè)受精卵 (5)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)　(只增殖)不分化 3.(2018廣東佛山下學(xué)期綜合能力測試二,38)我國科學(xué)家突破了體細(xì)胞克隆猴的世界難題,成功培育出世界上首個(gè)體細(xì)胞克隆猴——“中中”和“華華”。這標(biāo)志著我國將率先開啟以獼猴作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的時(shí)代。下圖為克隆猴的流程示意圖。請回答下列問題。 (1)我國克隆猴利用的是猴胎兒成纖維細(xì)胞,該細(xì)胞是一已分化的體細(xì)胞,從理論上分析,它具有細(xì)胞的全能性,這是因?yàn)椤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? (2)克隆猴時(shí)需要進(jìn)行“去核”操作,即去掉卵母細(xì)胞的細(xì)胞核。先在體外培養(yǎng)卵母細(xì)胞讓其分裂,一般選擇　　　　　　　　　　　　　　的細(xì)胞進(jìn)行去核操作;然后進(jìn)行“核移植”,即將體細(xì)胞的細(xì)胞核移到去核卵母細(xì)胞中形成重組細(xì)胞,此時(shí)采用的技術(shù)是　　　　　　　　　　　;得到的重組細(xì)胞再進(jìn)行人工激活使其分裂形成胚胎。 (3)科學(xué)家將79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中,最終只有兩只母猴正常懷孕產(chǎn)下“中中”和“華華”,它倆的性別是否一致?　　　　　;原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)克隆動(dòng)物有很多優(yōu)點(diǎn):①可以加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育;②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)靈長類生物克隆成功是克隆技術(shù)的重大突破,在該技術(shù)應(yīng)用方面,應(yīng)注意哪些潛在的風(fēng)險(xiǎn)?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案:(1)成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核中含有猴的全部核基因 (2)減數(shù)第二次分裂中期(或MⅡ期) 顯微注射技術(shù) (3)一致　“中中”“華華”的細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)一祥,是融合細(xì)胞經(jīng)過有絲分裂形成的 (4)可以增加瀕危物種的存活數(shù)量(或可以建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究人類疾病) (5)避免進(jìn)一步擴(kuò)大到對靈長類或者人的體細(xì)胞克隆,引發(fā)倫理問題 4.(2018江西等三省十校聯(lián)考,38)目前,體外分離和培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)很成熟,它們可以被大量的培養(yǎng)和擴(kuò)增,并定向分化為胰島細(xì)胞、心肌細(xì)胞等多種不同類型的細(xì)胞。而且,胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化的細(xì)胞,無論在體外還是移植到體內(nèi),都具有很強(qiáng)的擴(kuò)增能力。請回答下列有關(guān)問題。 (1)科學(xué)家利用胚胎干細(xì)胞技術(shù),誘導(dǎo)生成胰島B細(xì)胞,以治療小鼠糖尿病病理模型。該實(shí)驗(yàn)用的胚胎干細(xì)胞通?？梢匀∽孕∈蟮摹　　　　　』颉　　　　　?取出的胚胎干細(xì)胞進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),這個(gè)過程需要向培養(yǎng)液中加入誘導(dǎo)物。兩周后鏡檢可以發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)的細(xì)胞呈胰島樣細(xì)胞的變化。隨后,再進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),以檢測該細(xì)胞是否具有胰島B細(xì)胞的生理功能。 (2)培養(yǎng)小鼠胚胎干細(xì)胞時(shí),通常將其置于含95%空氣加5%CO2的混合氣體的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng),其中CO2的主要作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)胰島素釋放實(shí)驗(yàn):控制培養(yǎng)液中葡萄糖的濃度,檢測細(xì)胞分泌胰島素的量。圖甲表示所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果,據(jù)此分析干細(xì)胞誘導(dǎo)成功。得到此結(jié)論的依據(jù)是　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn):將誘導(dǎo)細(xì)胞移植到患糖尿病的小鼠體內(nèi),檢測小鼠的血糖水平,結(jié)果如圖乙所示。胰島素移植實(shí)驗(yàn)是否支持胰島素釋放實(shí)驗(yàn)的結(jié)論?　。 (5)若將小鼠胚胎干細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)生成的胰島B細(xì)胞移植到糖尿病患者體內(nèi),會(huì)引起強(qiáng)烈的免疫排斥反應(yīng)。若事先在胚胎干細(xì)胞基因組中導(dǎo)入X調(diào)節(jié)因子,便可避免此類問題。將X調(diào)節(jié)因子導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞,通常先要　　　　　　　　　　　,然后采用　　　　　　　　　　法導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞中。 (6)指出本研究在實(shí)踐方面的一個(gè)意義。 　。 答案:(1)早期胚胎　原始性腺 (2)維持培養(yǎng)液的pH (3)在葡萄糖濃度高時(shí),細(xì)胞分泌的胰島素多;在葡萄糖濃度低時(shí),細(xì)胞分泌的胰島素少 (4)支持 (5)構(gòu)建基因表達(dá)載體　顯微注射 (6)誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞向胰島B細(xì)胞分化,為糖尿病的細(xì)胞治療提供了一條可能的新途徑 5.(2018吉林吉林第三次調(diào)研測試,38)2017年7月,一篇刊登于《Nature》上的動(dòng)物研究結(jié)果顯示,在向大腦中注射干細(xì)胞能延緩衰老、提高認(rèn)知和延長壽命。同年11月,《Nature》又發(fā)表了一項(xiàng)令人激動(dòng)的成果,科學(xué)家借助于轉(zhuǎn)基因干細(xì)胞,成功挽救了一名患有罕見且無法治愈的皮膚病(EB,該病源于基因突變)的小男孩,使其擁有全新的皮膚。請回答下列問題。 (1)目前獲得多潛能干細(xì)胞的方法有很多,如可采用細(xì)胞核移植技術(shù),將體細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到　　　　　　　　　　細(xì)胞中,再將這種重組細(xì)胞體外培養(yǎng)至囊胚階段,從中分離　　　　　　進(jìn)行培養(yǎng),該方法能獲得多潛能干細(xì)胞的根本原因是　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在對資料中患皮膚病的小男孩進(jìn)行治療時(shí),科學(xué)家從小男孩尚且正常的皮膚上采集一小塊(郵票大小),包括其中的干細(xì)胞。在實(shí)驗(yàn)室,先對皮膚細(xì)胞進(jìn)行基因改造?；蚬こ痰暮诵牟襟E是　　　　　　　　　　　　　　　。檢測目的基因能否在皮膚細(xì)胞中表達(dá)常用的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)該治療方法屬于治療性克隆。接著,對改造后的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中,為防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞造成傷害,應(yīng) 　, 通常還要加入　　　　　　等天然成分以滿足細(xì)胞對營養(yǎng)的需要。 答案:(1)去核的卵母　內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　動(dòng)物細(xì)胞核具有全套的遺傳信息 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建　抗原—抗體雜交 (3)定期更換培養(yǎng)液　血清 6.(2018遼寧丹東一模,38)器官移植中供體器官的嚴(yán)重缺乏一直是困擾需要器官移植患者的關(guān)鍵問題。中山大學(xué)眼科中心主任葛堅(jiān)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組培育成了猴鼠嵌合體——“猴鼠”,期待成果用于人體角膜等器官的移植。根據(jù)科研過程示意圖回答有關(guān)問題。 (1)圖中①培養(yǎng)過程中為了防止雜菌污染要加入一定量的　　　　　;而由于人們對細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全弄清楚,所以還要加入　　　　　　　　　。 (2)囊胚已出現(xiàn)細(xì)胞分化,應(yīng)將猴子的皮膚干細(xì)胞注射到小鼠囊胚的　　　　　　　部位,才能伴隨其發(fā)育成某種組織。 (3)試驗(yàn)中③和④要同時(shí)注射激素的目的是　　　　　　　　　　　。而將囊胚移入代孕鼠體內(nèi)屬于　　　　　　　　技術(shù),此技術(shù)對代孕受體的要求是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在畜牧生產(chǎn)中采用這種技術(shù)的優(yōu)勢主要是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,若想進(jìn)一步提高胚胎的利用率,可采用　　　　　　　　　　技術(shù)。 答案:(1)抗生素　血清(或血漿) (2)內(nèi)細(xì)胞團(tuán) (3)同期發(fā)情處理　胚胎移植　同種、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物 (4)充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力　胚胎分割