PAGEPAGE8胚胎工程與生物技術的平安性和倫理問題(30分鐘100分)1.(10分)科研人員采納轉基因體細胞克隆技術獲得轉基因綿羊,以便通過乳腺生物反應器生產人凝血因子IX醫用蛋白,其技術路途如圖。(1)由過程①獲得的A為______________。

(2)在核移植之前,必需先除去受體卵母細胞的細胞核,目的是____________________。受體應選用______________期卵母細胞。

(3)進行胚胎移植時,代孕母羊對移入子宮的重組胚胎基本上不發生____________,這為重組胚胎在代孕母羊體內的存活供應了可能。

(4)采納胎兒成纖維細胞進行轉基因體細胞克隆,理論上可獲得無限個轉基因綿羊,這是因為______________________________________。

【解析】(1)依據題意可知,要將人凝血因子IX基因導入綿羊胎兒成纖維細胞,必需構建基因表達載體,所以由過程①獲得的A為基因表達載體。(2)在核移植之前,保證核遺傳物質來自含目的基因的成纖維細胞,必需先除去受體卵母細胞的細胞核。受體應選用處于減數其次次分裂中(MⅡ中)期的卵母細胞。(3)進行胚胎移植時,代孕母羊對移入子宮的重組胚胎基本上不發生免疫排斥反應,這為重組胚胎在代孕母羊體內的存活供應了可能。(4)采納胎兒成纖維細胞進行轉基因體細胞克隆,理論上可獲得無限個轉基因綿羊,這是因為整合有目的基因的成纖維細胞可進行傳代培育。答案:(1)含目的基因的表達載體(2)保證核遺傳物質來自含目的基因的成纖維細胞MⅡ中(3)免疫排斥反應(4)整合有目的基因的成纖維細胞可進行傳代培育2.(14分)(2024·漳州模擬)美國新希望生殖醫學中心正式宣布,世界首個核移植“三父母”男嬰已于2024年4月誕生,為中東一位線粒體攜帶有亞急性壞死腦病基因的母親帶來了希望。培育過程如圖所示,據圖回答:(1)獲得重組卵母細胞A也會用到體細胞核移植技術,完成①過程須要用微型吸管吸出________________,完成④過程的B細胞須要選擇________________________(時期)的卵母細胞。

(2)卵母細胞的獲得過程中,須要對女性進行超數排卵處理,超數排卵的方法是給女性注射________激素,超數排卵技術帶來的危害之一是__

________。

(3)細胞A的培育過程③所需氣體主要有O2和CO2,CO2的主要作用是________________。

(4)為了提高已有胚胎的利用率,可采納____________技術。若選用囊胚期的胚胎,操作過程中要特殊留意的問題是________________________。

(5)設計試管嬰兒技術與解決不孕問題而進行的試管嬰兒技術的主要區分是前者須要在植入前對胚胎進行________________。

【解析】(1)獲得重組卵母細胞A也會用到體細胞核移植技術,完成①過程須要用微型吸管吸出細胞核和第一極體,完成④過程的B細胞須要選擇減數其次次分裂中期(或MⅡ中期)的卵母細胞。(2)卵母細胞的獲得過程中,須要對女性進行超數排卵處理,超數排卵的方法是給女性注射促性腺激素,超數排卵技術帶來的危害之一是對孕婦的身體不利、卵巢早衰、影響孕婦內分泌、影響胎兒的健康發育等。(3)細胞A的培育過程③所需氣體主要有O2和CO2,CO2的主要作用是維持培育液的pH。(4)為了提高已有胚胎的利用率,可采納胚胎分割技術。若選用囊胚期的胚胎,操作過程中要特殊留意的問題是將內細胞團均等分割。(5)設計試管嬰兒技術與解決不孕問題而進行的試管嬰兒技術的主要區分是前者須要在植入前對胚胎進行遺傳學診斷(或基因檢測或基因診斷)。答案:(1)細胞核和第一極體減數其次次分裂中期(或MⅡ中期)(2)促性腺對孕婦的身體不利、卵巢早衰、影響孕婦內分泌、影響胎兒的健康發育等(3)維持培育液的pH(4)胚胎分割將內細胞團均等分割(5)遺傳學診斷(或基因檢測或基因診斷)3.(14分)(2024·濟南模擬)回答下列問題:(1)科學家用紫外線照耀非洲爪蟾未受精的卵細胞,然后將非洲爪蟾腸上皮細胞的細胞核注入其中,最終得到克隆爪蟾,該試驗證明白________________________________________。與動物體細胞核移植相比,胚胎細胞核移植比較簡單勝利的緣由是________________________________________;在進行核移植前,可采納________________________________(答出2項)去除受體細胞的遺傳物質。

(2)大多數哺乳動物排出的卵母細胞須要培育到________期才具有受精的實力;處于該時期的細胞進行核移植后得到的重構卵可采納________________激活,從而復原分裂周期。

(3)依據病毒的結構和生理特點,病毒常在基因工程中作為________;在細胞工程上作為促融劑之前須要進行________處理。

【解析】(1)科學家用紫外線照耀非洲爪蟾未受精的卵細胞,然后將非洲爪蟾腸上皮細胞的細胞核注入其中,最終得到克隆爪蟾,該試驗證明白高度分化的動物細胞核仍舊具有全能性。與動物體細胞核移植相比,胚胎細胞核移植比較簡單勝利的緣由是動物胚胎細胞分化程度低,細胞核全能性更簡單表達;在進行核移植前,可采納顯微操作去核法、紫外線照耀法去除受體細胞的遺傳物質。(2)大多數哺乳動物排出的卵母細胞須要培育到減數其次次分裂中期才具有受精的實力;處于該時期的細胞進行核移植后得到的重構卵可采納物理或化學方法(如電脈沖、鈣離子載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)激活,從而復原分裂周期。(3)依據病毒的結構和生理特點,病毒常在基因工程中作為運載體;在細胞工程上作為促融劑之前須要進行滅活處理。答案:(1)高度分化的動物細胞核仍舊具有全能性動物胚胎細胞分化程度低,細胞核全能性更簡單表達顯微操作去核法、紫外線照耀法(2)減數其次次分裂中物理或化學方法(如電脈沖、鈣離子載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)(3)運載體滅活4.(12分)(2024·廣東六校聯考)為了加快優良種牛的繁殖速度,科學家采納了以下兩種方法,請依據圖示信息回答下列問題: (1)試管牛的培育屬于__________(填“有性生殖”或“無性生殖”);試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術有早期胚胎培育、______________等;克隆牛的培育依據的原理是________________________。

(2)促使B牛多排卵的激素一般是__________。對B牛和D牛要進行______________處理。

(3)在受精過程中,卵子受精的標記是_____________________________。

(4)要培育高產奶率的轉基因牛,如建立生產生長激素的乳腺生物反應器,科學家將________和乳腺蛋白基因的__________、__________等調控組件重組在一起(該過程須要用到的酶是______________________),再通過__________法導入牛的__________中。

【解析】(1)試管牛的培育屬于有性生殖,試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術有早期胚胎培育、胚胎移植等;克隆牛的培育依據的原理是動物細胞核具有全能性。(2)一般用促性腺激素處理供體母牛,促使其超數排卵;胚胎移植時,要對受體母牛和供體母牛進行同期發情處理。(3)在受精過程中,卵子受精的標記是在透亮帶和卵細胞膜間有兩個極體。(4)要培育高產奶率的轉基因牛,如建立生產生長激素的乳腺生物反應器,科學家將生長激素基因和乳腺蛋白基因的啟動子、終止子等調控組件重組在一起(該過程須要用到的酶是限制酶和DNA連接酶),再通過顯微注射法導入牛的受精卵中。答案:(1)有性生殖胚胎移植動物細胞核具有全能性(2)促性腺激素同期發情(3)在透亮帶和卵細胞膜間有兩個極體(4)生長激素基因啟動子終止子限制酶和DNA連接酶顯微注射受精卵5.(10分)我國全面“二孩”政策已于2016年1月1日起正式實施。2004年,33歲的產婦朱女士利用試管嬰兒技術,勝利生下一個男孩。2024年,朱女士確定生育其次個孩子,醫院找到當年為她冷凍的“胚胎”,經過檢胎等程序,朱女士已勝利懷孕。有意思的是,這個沉睡了12年的“冰寶寶”,跟自己11歲的親哥哥其實是(1)試管嬰兒技術采納了體外受精等技術,精子頂體內含有的__________能幫助精子穿過卵細胞的____________________,最終進入卵細胞內完成受精過程。

(2)隨著胚胎的進一步發育,胚胎的內部會出現含有液體的囊腔——囊胚腔,這個時期的胚胎叫作囊胚。囊胚進一步擴大,會導致透亮帶的裂開,胚胎從其中伸展出來,這一過程叫作__________。

(3)胚胎的早期培育與動物細胞培育一樣,都須要滿意____________________及養分等條件。

(4)若做試管嬰兒的夫婦中,妻子患有線粒體疾病(線粒體DNA缺陷),丈夫正常,則子女患病狀況為________,該疾病的遺傳________(填“遵循”或“不遵循”)孟德爾遺傳定律。那么這對夫婦要想獲得健康的孩子,可通過特殊的試管嬰兒技術即“三親嬰兒”(醫生要去除女性捐贈者卵子中的細胞核,接著用母親卵細胞中對應的遺傳基因取而代之,最終再依據標準的試管嬰兒技術進行培育),“三親嬰兒”的獲得過程,除運用胚胎工程的技術手段外,還要特殊運用____________________技術。

【解析】(1)頂體內含有的頂體酶能幫助精子穿過卵細胞的放射冠和透亮帶,最終進入卵細胞內完成受精過程。(2)隨著胚胎的進一步發育,胚胎的內部會出現含有液體的囊腔——囊胚腔,這個時期的胚胎叫作囊胚。囊胚進一步擴大,會導致透亮帶的裂開,胚胎從其中伸展出來,這一過程叫作孵化。(3)胚胎的早期培育與動物細胞培育一樣,都須要滿意無菌無毒的環境、溫度和pH、氣體環境及養分等條件。(4)線粒體疾病的遺傳方式是細胞質遺傳,通過母親遺傳給后代,因此妻子患有線粒體疾病,則子女全患病。細胞核基因的遺傳遵循孟德爾遺傳定律,線粒體疾病的遺傳不遵循孟德爾遺傳定律。依題意可知:“三親嬰兒”的獲得過程,除運用胚胎工程的技術手段外,還要特殊運用動物細胞核移植技術。答案:(1)頂體酶放射冠和透亮帶(2)孵化(3)無菌無毒的環境、溫度和pH、氣體環境(4)全患病不遵循動物細胞核移植6.(10分)利用海蜇的綠色熒光蛋白基因為目的基因培育綠色熒光轉基因小白鼠。請回答下列相關問題。(1)由于沒有海蜇的基因文庫,但能夠從供體細胞中分別出綠色熒光蛋白基因的信使RNA,所以最好通過______________法獲得目的基因,然后通過____________技術將目的基因擴增。

(2)基因表達載體構建后,通過____________導入豬的受精卵中。

(3)將帶有目的基因的豬受精卵通過動物細胞培育到______________階段,再移植到用促性腺激素經過__________________處理的代孕母鼠的子宮中,經妊娠、分娩出轉基因小白鼠。

(4)因熒光蛋白基因表達后,可通過熒光顯微鏡視察到熒光。所以綠色熒光蛋白基因在該基因工程中還可以充當____________。

(5)修改熒光蛋白的某個氨基酸,可使熒光蛋白發出更強的熒光;必需利用____________工程才能從根本上修改基因的部分脫氧核苷酸達到修改蛋白質的目的。

【解析】反轉錄法是以信使RNA為模板獲得目的基因;擴增目的基因用PCR技術;將目的基因導入動物受體細胞常用顯微注射法;胚胎供體和受體需進行同期發情處理;目的基因有時兼具標記基因的功能;蛋白質工程也被稱為其次代基因工程,通過改造基因達到改造蛋白質的目的。答案:(1)逆(反)轉錄PCR(或多聚酶鏈式反應)(2)顯微注射法(3)桑椹胚或囊胚同期發情(4)標記基因(5)蛋白質1.(15分)目前,體外分別和培育胚胎干細胞的試驗方法已經很成熟,它們可以被大量的培育和擴增,并定向分化為胰島細胞、心肌細胞等多種不同類型的細胞。而且,胚胎干細胞誘導分化的細胞,無論在體外還是移植到體內,都具有很強的擴增實力。請回答下列有關問題:(1)科學家利用胚胎干細胞技術,誘導生成胰島B細胞,以治療小鼠糖尿病病理模型。該試驗用的胚胎干細胞通常可以取自小鼠的____________或______________,取出的胚胎干細胞進行動物細胞培育,這個過程須要向培育液中加入誘導物。兩周后鏡檢可以發覺,培育的細胞呈胰島樣細胞的改變。隨后,再進行了一系列試驗,以檢測該細胞是否具有胰島B細胞的生理功能。

(2)胰島素釋放試驗:限制培育液中葡萄糖的濃度,檢測細胞分泌胰島素的量,圖甲表示所得試驗結果。據此分析干細胞誘導勝利,得到此結論的依據是__________________________。

(3)體內移植試驗:將細胞移植到患糖尿病的小鼠體內,檢測小鼠的血糖水平,結果如圖乙所示。胰島素移植試驗是否支持胰島素釋放試驗的結論?_______。

(4)若將小鼠胚胎干細胞經誘導生成的胰島B細胞移植到糖尿病患者體內,會引起劇烈的免疫排斥反應。若事先在胚胎干細胞基因組中導入X調整因子,便可避開此類問題。將X調整因子導入胚胎干細胞,通常先要__________________,然后采納____________________法導入胚胎干細胞中。

(5)指出本探討在實踐方面的一個意義:____________________________________________。

【解析】(1)胚胎干細胞通常可以取自小鼠的早期胚胎或原始性腺。(2)由圖甲可知高濃度葡萄糖條件下胰島素分泌量明顯增多,而在低濃度葡萄糖條件下胰島素分泌量少,說明干細胞勝利誘導成了胰島B細胞。(3)分析圖乙移植組的血糖濃度在正常血糖范圍上下波動,而未移植組的血糖濃度明顯高于正常血糖組,該試驗支持胰島素釋放的結論。(4)將外源基因導入胚胎干細胞中,須要先構建基因表達載體,然后利用顯微注射法導入胚胎干細胞內。(5)該試驗是誘導胚胎干細胞向胰島B細胞分化,為糖尿病的細胞治療供應了一條可能的新途徑。答案:(1)早期胚胎原始性腺(2)在葡萄糖濃度高時,細胞分泌的胰島素多;在葡萄糖濃度低時,細胞分泌的胰島素少(3)支持(4)構建基因表達載體顯微注射(5)誘導胚胎干細胞向胰島B細胞分化,為糖尿病的細胞治療供應了一條可能的新途徑2.(15分)(2024·臨沂模擬)中山高校眼科中心主任葛堅領導的探討小組培育成了猴鼠嵌合體——“猴鼠”,期盼將成果用于人體角膜等組織或器官的移植。回答下列問題。(1)人體器官移植面臨的主要問題有供體器官短缺和________,目前臨床通過應用免疫抑制劑抑制________的增殖來提高器官移植的成活率。

(2)①過程中,培育基需通過________________________________________來保證無菌無毒環境,然后加入誘導因子,作用是____________