十一胚胎工程的應(yīng)用及前景(30分鐘100分)一、選擇題(共4小題,每小題6分,共24分)1.為了加快優(yōu)良種牛的繁殖速度,科學(xué)家常采用胚胎移植的方法。下列與胚胎移植相關(guān)的敘述中不合理的是(

)A.試管牛和克隆牛的培育過程中均用到胚胎移植B.用來促進(jìn)供體母牛超數(shù)排卵的是下丘腦分泌的促性腺激素C.胚胎移植時應(yīng)選用發(fā)育到桑椹胚期或囊胚期的胚胎D.采取胚胎分割移植技術(shù)可同時獲得多個性狀相同的家畜個體【解析】選B。培育試管牛的技術(shù)手段有體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植,培育克隆牛的技術(shù)手段有細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植,A正確。促性腺激素是由垂體分泌的,B錯誤。胚胎移植一般選用桑椹胚期或囊胚期的胚胎,C正確。采取胚胎分割技術(shù)可以同時獲得多個性狀相同的個體,D正確。2.(2020·山東等級考)經(jīng)遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞注入囊胚,通過胚胎工程的相關(guān)技術(shù)可以獲得具有不同遺傳特性的實(shí)驗(yàn)小鼠。下列說法錯誤的是 (

)A.用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子B.體外受精前要對小鼠的精子進(jìn)行獲能處理C.胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量并在囊胚或原腸胚階段移植D.遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞可以通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得【解析】選C。本題主要考查胚胎工程。為了獲得更多卵子,需要用促性腺激素對雌性個體進(jìn)行超數(shù)排卵,A項(xiàng)正確;剛排出的精子不能與卵子受精,必須進(jìn)行獲能處理即發(fā)生相應(yīng)的生理變化后才能獲得受精能力,因此在體外受精前要對小鼠的精子進(jìn)行獲能處理,B項(xiàng)正確;胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量,一般動物在桑椹胚或囊胚階段移植,小鼠可在更早的階段移植,C項(xiàng)錯誤;可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)對小鼠胚胎干細(xì)胞進(jìn)行遺傳改造,D項(xiàng)正確。3.(2021·臨沂高二檢測)干擾素是治療癌癥的重要藥物,最初從人的血液中提取,每升血液中只能提取0.5μg,產(chǎn)量很低,價(jià)格十分昂貴。某生物制品公司借助生物工程技術(shù)生產(chǎn)干擾素的方法如圖。下列敘述錯誤的是 (

)A.目前將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵最有效的方法是顯微注射法B.細(xì)胞A和細(xì)胞B分別是原始性腺細(xì)胞、內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞C.在胚胎移植時,需要選擇發(fā)育良好的桑椹胚或囊胚進(jìn)行操作D.獲取二分胚時,需將囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割【解析】選B。顯微注射法是目前將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵的最有效的方法,A正確;細(xì)胞A和細(xì)胞B分別是內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞、原始性腺細(xì)胞,B錯誤;在胚胎移植時,需要選擇發(fā)育良好的桑椹胚或囊胚進(jìn)行操作,以提高胚胎移植的成功率,C正確;在通過切割囊胚獲取二分胚時,需注意將囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,以保證胚胎正常發(fā)育,D正確。4.如圖表示利用二倍體小鼠所做的實(shí)驗(yàn),下列分析合理的是 (

)A.過程①中細(xì)胞數(shù)目和有機(jī)物總量在不斷增加B.圖中囊胚的細(xì)胞基因型都相同C.代孕母鼠需進(jìn)行同期發(fā)情處理D.嵌合體幼鼠是四倍體【解析】選C。卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目不斷增加,但有機(jī)物總量在不斷減少;圖中囊胚的細(xì)胞基因來自兩種小鼠,故有些細(xì)胞基因型不相同;胚胎移植技術(shù)中,需要對代孕母鼠進(jìn)行同期發(fā)情處理;嵌合體幼鼠細(xì)胞中染色體并未加倍,仍是二倍體。二、非選擇題(共5小題,共76分)5.(14分)(2021·蘭州高二檢測)世界上首只體細(xì)胞(猴胎兒的成纖維細(xì)胞)克隆猴“中中”于2017年11月27日誕生,10天后第二只克隆猴“華華”誕生。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》于2018年1月25日以封面文章形式在線發(fā)布這一重要成果,該成果表明我國在靈長類體細(xì)胞核移植技術(shù)研究方面已經(jīng)走在世界前列。請回答下列問題:(1)克隆猴涉及動物細(xì)胞核移植,即將猴的一個細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的________中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎。

(2)克隆猴的獲得本質(zhì)上是一種________繁殖,該培育過程中用到的細(xì)胞工程技術(shù)主要有核移植、__________________、__________________等。

(3)克隆猴的成功為解決人類器官移植來源不足和免疫排斥邁出了重大一步。構(gòu)建重組細(xì)胞后,經(jīng)培養(yǎng)形成胚胎干細(xì)胞,胚胎干細(xì)胞可以在體外進(jìn)行________,培育出人造組織器官,也可以培育在________細(xì)胞上,使其維持不分化狀態(tài),作為研究體外細(xì)胞分化的材料。

(4)與克隆羊多利培養(yǎng)成功一樣,克隆猴的成功獲得也證明了_______________。

【解析】(1)動物細(xì)胞核移植是將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核,移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。(2)克隆猴的產(chǎn)生沒有經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合,本質(zhì)上屬于無性繁殖。克隆猴的培育過程涉及的生物技術(shù)有核移植技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等。(3)胚胎干細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的全能性,可以在體外進(jìn)行誘導(dǎo)分化培育出人造組織器官;也可以培育在飼養(yǎng)層細(xì)胞上,使其維持不分化狀態(tài),作為研究體外細(xì)胞分化的材料。(4)與克隆羊“多利”培養(yǎng)成功一樣,克隆猴的成功獲得也證明了已分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。答案:(1)卵母細(xì)胞(2)無性早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植(3)誘導(dǎo)分化飼養(yǎng)層(4)已分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性6.(14分)如圖表示利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)進(jìn)行的一系列研究,請據(jù)圖分析回答:(1)圖中的胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)可以從早期胚胎或______________中分離獲取。

(2)過程Ⅰ將胚胎干細(xì)胞置于γ射線滅活的鼠胎兒成纖維細(xì)胞的飼養(yǎng)層上,并加入動物血清、抗生素等物質(zhì),維持細(xì)胞____________的狀態(tài)。在此過程中,飼養(yǎng)層提供干細(xì)胞分裂、增殖所需的________________。

(3)過程Ⅱ?qū)в羞z傳標(biāo)記的ES細(xì)胞注入早期胚胎的囊胚腔,通過組織化學(xué)染色,用于研究動物體器官形成的時間、發(fā)育過程以及影響因素,這項(xiàng)研究利用了胚胎干細(xì)胞具有______________的特點(diǎn)。

(4)過程Ⅲ是培育轉(zhuǎn)基因小鼠,將獲得的目的基因?qū)肱咛ジ杉?xì)胞之前需構(gòu)建基因表達(dá)載體,目的是_____________________。

(5)過程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是軟骨、神經(jīng)管、橫紋肌和骨骼等人類組織和器官。實(shí)驗(yàn)時,必須去除小鼠的胸腺,使其存在免疫缺陷,其目的是____________________。

(6)該研究中,包含的生物技術(shù)有____________________(至少寫出兩種)。

【解析】(1)胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)可以從早期胚胎或原始性腺中分離獲取。(2)過程Ⅰ將胚胎干細(xì)胞置于γ射線滅活的鼠胎兒成纖維細(xì)胞的飼養(yǎng)層上,并加入動物血清、抗生素等物質(zhì),可維持細(xì)胞只增殖不分化的狀態(tài);在此過程中,飼養(yǎng)層可提供干細(xì)胞分裂、增殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)。(3)將帶有遺傳標(biāo)記的ES細(xì)胞注入早期胚胎的囊胚腔,通過組織化學(xué)染色,用于研究動物體器官形成的時間、發(fā)育過程以及影響因素,這項(xiàng)研究利用了胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育的全能性的特點(diǎn)。(4)構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代,同時,使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(5)在器官移植時,發(fā)生的免疫反應(yīng)屬于細(xì)胞免疫,細(xì)胞免疫主要是T細(xì)胞起作用,因此去除胸腺,不能形成T細(xì)胞,不發(fā)生細(xì)胞免疫,使移植的組織細(xì)胞不會被排斥,從而獲得免疫缺陷的小鼠。(6)該研究中,包含的生物技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)和動物細(xì)胞培養(yǎng)等。答案:(1)原始性腺(2)只增殖不分化營養(yǎng)物質(zhì)(3)發(fā)育的全能性(4)使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代,同時,使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用(5)使移植組織細(xì)胞不會被免疫排斥(6)轉(zhuǎn)基因技術(shù)、動物細(xì)胞培養(yǎng)

7.(14分)中國科研人員利用小鼠胚胎干細(xì)胞,在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出了類似于早期胚胎(囊胚)的結(jié)構(gòu)——“類胚胎”,為科研人員提供了一個關(guān)于早期發(fā)育的細(xì)胞培養(yǎng)模型。回答下列問題:(1)胚胎干細(xì)胞形態(tài)上具有____________的特點(diǎn),其可以取自囊胚的___________,也可取自____________________。

(2)對取出的胚胎干細(xì)胞進(jìn)行克隆化培養(yǎng),培養(yǎng)液中的營養(yǎng)除正常的有機(jī)和無機(jī)營養(yǎng)外,還需加入________等一些天然成分。為防止代謝產(chǎn)物積累,需_________。

(3)為使培養(yǎng)的胚胎干細(xì)胞維持不分化狀態(tài),可采取的措施是_____________。

(4)由胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)出的“類胚胎”能否體現(xiàn)動物細(xì)胞的全能性?__________。說明原因:__________________。

【解析】(1)胚胎干細(xì)胞形態(tài)上具有體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯的特點(diǎn);其可以取自囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán),也可取自原始性腺。(2)在體外進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)時,培養(yǎng)液中的營養(yǎng)除正常的有機(jī)和無機(jī)營養(yǎng)外,還需加入血清等一些天然成分;同時為防止代謝產(chǎn)物積累而對細(xì)胞增殖產(chǎn)生影響,需及時更換培養(yǎng)液。(3)在體外進(jìn)行培養(yǎng)時,若將胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)在飼養(yǎng)層細(xì)胞上,胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)時可維持不分化狀態(tài)。(4)因?yàn)椤邦惻咛ァ笔且环N類似于早期胚胎(囊胚)的結(jié)構(gòu),并非一個完整的動物個體,故由胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)出的“類胚胎”不能體現(xiàn)動物細(xì)胞的全能性。答案:(1)體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯內(nèi)細(xì)胞團(tuán)原始性腺(2)血清及時更換培養(yǎng)液(3)將胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)在飼養(yǎng)層細(xì)胞上(4)不能“類胚胎”是一種類似于早期胚胎(囊胚)的結(jié)構(gòu),并非一個完整的動物個體8.(16分)據(jù)第三次全國大熊貓野外種群調(diào)查,全世界野生大熊貓不足1600只,因此,如何保護(hù)和繁殖大熊貓是亟待解決的問題,現(xiàn)設(shè)計(jì)如下繁殖過程。請回答下列問題:(1)克隆熊貓培育技術(shù)為胚胎干細(xì)胞核移植,培育成功的部分原因是卵細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)控__________發(fā)育的作用。圖中A過程是__________。

(2)圖中激素處理可使供體____________,從而可培育更多的早期胚胎。代孕受體在移植前需要經(jīng)過________________處理,以便早期胚胎成功植入或著床。

(3)下列對象中,通常不適合胚胎移植的是__________。

A.受精卵B.八細(xì)胞胚C.桑椹胚D.早期囊胚(4)為了繁殖更多后代,可以通過__________技術(shù),產(chǎn)生同卵多仔。下列關(guān)于該技術(shù)的敘述中,錯誤的是________。

A.增加胚胎數(shù)量,快速繁殖 B.同卵多仔的表現(xiàn)型一定相同C.該技術(shù)涉及顯微操作技術(shù)【解析】(1)重組細(xì)胞中,卵細(xì)胞質(zhì)能調(diào)控細(xì)胞核的發(fā)育,促進(jìn)其全能性的表達(dá);A過程是將囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞——胚胎干細(xì)胞取出進(jìn)行培養(yǎng)的過程。(2)圖中激素處理供體,會促進(jìn)其超數(shù)排卵,從而產(chǎn)生更多胚胎;為了給移植胚胎創(chuàng)造良好的孕育條件,應(yīng)對代孕母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理。(3)受精卵直接移植成功率不高,通常會先進(jìn)行胚胎體外培養(yǎng),然后對早期胚胎進(jìn)行篩選,選擇健康胚胎進(jìn)行移植,以提高成功率。不同動物移植的最佳時期有差異,因此將受精卵培養(yǎng)到什么階段視物種而定。故A符合題意。(4)胚胎分割能夠?qū)⒁粋€胚胎分割成幾個胚胎,從而增加繁殖量;胚胎分割處理的是早期胚胎,體積非常小,需要顯微操作,可用切割針或切割刀進(jìn)行切割,使胚胎數(shù)量在原來的基礎(chǔ)上明顯增加,雖然這些胚胎來自同一受精卵,遺傳物質(zhì)相同,但環(huán)境因素對其性狀表現(xiàn)也有一定的影響,故表現(xiàn)型未必完全一致。故B符合題意。答案:(1)細(xì)胞核(胚胎干)細(xì)胞培養(yǎng)(細(xì)胞克隆)(2)超數(shù)排卵同期發(fā)情(3)A(4)胚胎分割(和移植)

B

9.(18分)如圖為牛胚胎移植示意圖,請據(jù)圖回答:(1)牛胚胎移植程序中,①通常采用________進(jìn)行同期發(fā)情處理,然后使供體母牛超數(shù)排卵。

(2)③對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查時,胚胎應(yīng)發(fā)育到________或________階段。

(3)④胚胎移植過程一般有________法和________法。

(4)⑤過程產(chǎn)生的犢牛的遺傳物質(zhì)與⑥的遺傳物質(zhì)是否相同?________,為什么?_________________________。

(5)進(jìn)行胚胎移植的優(yōu)勢是:_______________________________。

(6)沖卵的生理基礎(chǔ)是:___________________________________。

(7)④移植的胚胎,也可以是來源于體外受精或者核移植,體外受精形成的胚胎發(fā)育成的個體可以稱為________(填“試管”或“克隆”)動物,核移植形成的胚