1、专题能力训练十七胚胎工程、生态工程1.请回答下列有关胚胎工程的问题。(1)胚胎工程是对动物或所进行的多种显微操作和处理技术。胚胎工程任何一项技术获得的胚胎,都必须通过移至受体才能获得后代。(2)哺乳动物的体外受精主要包括、受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能,可给供体注射,使其排出更多的卵子。(3)卵子需要发育到(时期),才具备受精能力。此时的卵子(填“能”或“不能”)与直接取自附睾尾部的精子受精,原因是。(4)精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。答案:(1)早期胚胎配子胚胎移植(2)卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能促性腺激素(
2、3)减数第二次分裂中期不能精子未获能(4)发育培养液解析:(1)胚胎工程就是对动物的早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术,如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之发育成新个体的技术。(2)体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等几个主要步骤。为了充分发挥优良母畜的繁殖潜能,可给供体注射促性腺激素,促进其排出更多的卵子。(3)卵子发育到减数第二次分裂中期时才具备受精能力,才能和获能的精子完成受精作用。精子经过在附睾中的发育,已经具备
3、了受精能力,但在附睾与精浆中存在去获能因子,它使精子的受精能力受到了抑制,所以精子获能后才具有受精能力。(4)精子和卵子在体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养,培养至囊胚或桑椹胚阶段,即早期胚胎,才能移入代孕家畜的子宫内继续发育。2.目前,精子载体法逐渐成为最具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。下图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。请据图回答下列问题。(1)获取外源基因用到的工具酶是,为了提高实验成功率,通常利用技术获得大量标记的外源基因。(2)外源基因能够整合到精子的上是提高转化率的关键,因为受精时只有精子的才能
4、进入卵细胞中。(3)过程采用的是技术,该过程中应对已经导入外源基因的精子进行处理。(4)过程需要在(至少写出两点)的条件下进行。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一定量的。答案:(1)限制性核酸内切酶PCR(2)染色体头部(细胞核)(3)体外受精获能(4)无菌、无毒、温度和pH适宜、营养充足、气体环境适宜动物血清3.基因疫苗是指编码外源性抗原的基因导入人和动物体内,让其在宿主细胞中表达抗原蛋白,诱导机体产生免疫应答。某科研所计划利用基因疫苗,通过基因工程和胚胎工程技术培育具有口蹄疫免疫特性的高产奶牛。请回答下列问题。(1)基因表达载体的构建是基因工
5、程的核心,一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、标记基因等。(2)动物基因工程常用的受体细胞是和,因为其全能性高,一般用法将目的基因导入受体细胞。(3)欲检测高产奶牛体内是否出现口蹄疫病毒的抗原蛋白,在分子水平上检测的方法及结果是从转基因牛中提取,用杂交。如果出现杂交带,表明奶牛中出现了抗原蛋白;如果不出现杂交带,表明奶牛中未出现抗原蛋白。(4)胚胎工程最后一道工序是胚胎移植,其实质是。(5)为提高胚胎的利用率,可以采用胚胎分割技术,应该选 用什么样的胚胎进行分割?。(6)现已经通过基因工程和胚胎工程技术培育出一头具有口蹄疫免疫特性的高产奶牛,可以采用技术获得大量具有口蹄疫免疫特性的高产奶牛
6、。请简要叙述过程。答案:(1)启动子终止子(2)受精卵胚胎干细胞显微注射(3)蛋白质相应的抗体进行抗原抗体(4)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移(5)发育良好,形态正常的桑椹胚或囊胚(6)体细胞核移植取该转基因牛的体细胞进行体细胞核移植,培养获得大量的重组胚胎,再进行胚胎移植,就会得到大量具有口蹄疫免疫特性的高产克隆奶牛4.中科院昆明动物研究所曾经培育出中国首例转基因猕猴。这一研究成果标志着中国科学家在非人灵长类转基因动物研究方面达到世界领先水平,为未来人类重大疾病的非人灵长类动物模型的深入研究奠定了坚实的基础。下图是转基因猕猴培育过程示意图,据图回答下列问题。(1)基因表达载体除了
7、有目的基因外,还必须有启动子、终止子以及。过程中常用的方法将目的基因导入受精卵。(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2维持细胞呼吸外,还需要提供CO2以维持。(3)图中过程称为,为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同,此前需用雌性激素对代孕雌猴作处理。(4)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴,可对早期胚胎进行,操作时应选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎。若选用囊胚期的胚胎,操作过程中要特别注意的问题是。答案:(1)标记基因显微注射(2)培养液的pH(3)胚胎移植同期发情(4)胚胎分割均等分割内细胞团5.据图回答下列问题。(1)过程中,在培养液中加入使上皮组织细胞彼此分散,若用传
8、代培养的细胞应不超过10代,以保证细胞的不发生变化。(2)科学家用小分子化合物的组合对小鼠成纤维上皮细胞进行处理,促使已经的成纤维上皮细胞“重新编程”产生GiPS细胞,这些GiPS细胞与囊胚中细胞性质相同。(3)过程中,导入的重组质粒中调控目的基因表达的组件是,的作用是鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞。(4)若利用GiPS细胞诱导分化形成,再经技术,可较容易得到高等动物的体细胞克隆个体。(5)GiPS细胞经过体外诱导分化,可以培育出人造组织器官。图中培育骨髓造血干细胞移植回该小鼠体内与异体骨髓造血干细胞移植相比,最大的优点是。答案:(1)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)正常的二倍体核型(遗传物质)(2)
9、(高度)分化内细胞团(3)启动子和终止子标记基因(4)早期胚胎(桑椹胚、囊胚)胚胎移植(5)不出现免疫排斥反应6.下图是科学家采用不同方法培育良种牛的过程。请据图回答有关问题。(1)与一般的繁育良种动物方式相比较,胚胎移植的优势是。为提高良种奶牛的繁殖能力,在获取卵母细胞之前需用促性腺激素对奶牛进行处理,目的是。(2)“转基因牛D”培育过程中,常用受精卵作为外源基因的受体细胞,主要原因是。(3)图中数字标号代表的结构为,将来发育为,cd过程需对其均等分割的目的是。A、B牛基因型是否相同?。(4)在培育良种牛的过程中,都运用了动物细胞培养技术。在动物细胞培养过程中,为防止杂菌的污染而要加入一定量
10、的。答案:(1)可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力超数排卵(2)受精卵的全能性易于表达(3)内细胞团胎儿的各种组织有利于胚胎的恢复和进一步发育相同(4)抗生素解析:(1)与一般的繁育良种动物方式相比较,胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。对良种母牛注射促性腺激素可促使其超数排卵。(2)受精卵的全能性易于表达,因此良种牛培育过程中,常用受精卵作为外源基因的受体细胞。(3)图中为内细胞团,将来发育为胎儿的各种组织;cd过程需对其均等分割,这样有利于胚胎的恢复和进一步发育。来自同一个胚胎的后代具有相同的基因型,因此A、B牛的基因型相同。(4)在动物细胞培养过程中,为防止杂菌的污染而要加入一定量的
11、抗生素。7.下图为胚胎工程相关过程示意图,请回答下列问题。(1)受精大体包括,进入卵细胞膜,原核形成和融合等几个过程。(2)过程的技术是,过程需要将剥离出来,并用酶消化成单个细胞。过程需要在培养皿底部加入胚胎成纤维细胞,形成,否则就会导致出现过程A即。(3)胚胎干细胞是一种未分化细胞,具有。(4)干细胞研究具有广阔的应用前景,如将某抗性基因导入胚胎干细胞培育出抗病力强的家畜品种,该操作需要用到的工具有。答案:(1)精子穿越放射冠和透明带(2)胚胎体外培养内细胞团饲养层细胞分化(3)发育的全能性(4)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体8.在社会主义新农村建设中,某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两
12、大支柱产业。在生产总量不断提高的同时,该县坚持在发展中解决环境问题,优化生态环境,实现资源的最大化利用,走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。请分析下图回答问题。(1)该生态工程所遵循的基本原理是(至少写两种)。(2)该生态系统的能量流动从开始,图中属于消费者的生物有。(3)与传统农业生态系统相比,该生态系统更能净化环境,主要原因是。(4)该生态系统为何能提高经济效益?。(5)根据该县地处水乡这一资源优势,请就该生态系统提出你的一条合理化建议。答案:(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、协调与平衡原理(至少写出两种)(2)桑、油菜等生产者固定的太阳能蚕、禽、畜(3)粪便等
13、“废弃物”被及时利用(4)实现了物质和能量的多级利用,提高了农产品的产量;减少了化肥、农药的使用(降低农业成本投入)(5)蚕沙碎屑养鱼,鱼塘塘泥肥田解析:(1)生态工程的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。该生态工程依据的是物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、协调与平衡原理(任选两种)。(2)生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的,消费者是蚕、禽、畜等。(3)由图可知,该生态系统实现了废物再利用及无害化处理,因此更能净化环境。(4)该生态系统实现了物质和能量的多级利用,降低了生产成本,提高了农产品的产量。(5)该生态系统中,蚕沙碎屑未被利用,可利用蚕沙养鱼,鱼塘的塘泥还可作肥料。
