1、课时作业42胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题1(15分)(贵阳模拟)请回答与胚胎工程有关的问题：(1)胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子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，都必须通过胚胎移植给受体才能获得后代。(2)动物细胞工程的基础技术是动物细胞培养技术；胚胎工程的理论基础是体内受精和早期胚胎发育的规律(或配子的发生、受精和早期胚胎的发育规律)。(3)在胚胎移植的流程中，首先要对供体、受体进行选择，并用激素进行同期发情处理。胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。解析：(1)胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子进行的多种显微操作和处理技术。胚胎工程
2、中任何一项技术获得的胚胎，都必须通过胚胎移植给受体才能获得后代。(2)动物细胞培养是动物细胞工程的基础技术；体内受精和早期胚胎发育的规律(或配子的发生、受精和早期胚胎的发育规律)是胚胎工程的理论基础。(3)在胚胎移植的流程中，首先要对供体、受体进行选择，并用激素进行同期发情处理。胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。2(15分)如图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所进行的一系列研究，请据图分析回答：(1)过程将胚胎干细胞置于饲养层细胞上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的营养物质；过程将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚
3、胎的囊胚腔，通过组织染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有发育的全能性的特点。(2)过程是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在及表达，并且可以传给下一代。过程得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是使移植组织细胞不会被排斥，该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等问题。(3)该研究中，包含的生物技术有动物细胞培养、转基因、早期胚胎培养、胚胎移植(至少写出两种)。解析：(1)
4、胚胎干细胞培养时所用的饲养层细胞可以提供干细胞增殖所需的营养物质。胚胎干细胞具有发育的全能性，通过组织染色，可用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素。(2)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在及表达，并且可以传给下一代。去除小鼠的胸腺，小鼠不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥。过程的研究对于解决临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等问题有重要意义。(3)题中的研究过程包括动物细胞培养、转基因、早期胚胎培养、胚胎移植等生物技术。3(15分)良种牛繁育的产业化技术的部分过程如图所示。请据图回答下列问题：(1)在产生后代E的过程中，图中
5、的A、B、C、D牛中，D牛可以是非良种个体。(2)若是体外受精，需要提供发育至减数第二次分裂中期的卵子和已获能的精子。过程通过显微操作去除受体卵子细胞核的目的是使重构卵的核遗传物质完全来自良种牛B；过程用物理或化学方法处理的目的是激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。(3)用于移植的胚胎需要用发育培养液培养至适宜的阶段。在使用合成培养液培养时，通常还需加入血清等天然物质。在培养过程中，需要适时更换培养液，主要目的是清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(4)与F相比，E更具有多样性，其原因是：E是有性生殖后代，其亲代减数分裂过程中会产生基因重组。解析：(1)供体A、B、C要具有
6、优良的遗传特性，受体D只需要具有正常的繁殖能力即可，不需要具有优良的遗传特性。(2)体外受精时，需要提供成熟(或处于减数第二次分裂中期)的卵子和已获能的精子。过程通过显微操作去除受体卵子细胞核的目的是使重构卵的核遗传物质完全来自供体母牛B；过程用物理或化学方法处理的目的是激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。(3)在使用合成培养基时，通常还需加入血清等天然物质后再进行培养。在培养过程中，需要适时更换培养液，主要目的是清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(4)F是克隆动物，属于无性生殖的产物，而E属于试管动物的产物，属于有性生殖的产物，由于其亲代减数分裂过程中会发生基因重组，因
7、此与F相比，E更具有多样性。4(15分)(河南南阳模拟)治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，构建形成重组胚胎，体外培养到一定时期分离出ES细胞，获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞)，用于治疗。请回答下列问题：(1)ES细胞是胚胎干细胞的简称，在形态上，表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上，具有发育的全能性。将重组胚胎在体外培养到囊胚时期，从该时期的内细胞团中进行分离，从而获得ES细胞。(2)在培养液中加入分化诱导因子可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官，该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥
8、等问题。(3)科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是卵母细胞的细胞质中含有诱导体细胞核表达出全能性的物质。(4)科学家将体外培养的ES细胞进行诱导使其定向分化为胰岛B细胞，并进行了胰岛素释放实验：控制培养液中葡萄糖的浓度，检测细胞分泌的胰岛素的量，如图为实验结果，据此分析确认ES细胞诱导成功，得到此结论的依据是在糖浓度高时，胰岛素分泌多，在糖浓度低时，胰岛素分泌量减少(合理即可)。解析：(1)ES细胞是胚胎干细胞的简称，在形态上，表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上，具有发育的全能性。如果从重组胚胎中分离干细胞，需将重组胚胎培养到囊胚时期，从该
9、时期的内细胞团中进行分离。(2)欲诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官，需要在培养液中加入分化诱导因子。该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等问题。(3)已经分化的动物体细胞的全能性受到限制，体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵细胞的细胞质可以给它提供表达全能性的环境，所以科学家将患者的体细胞核植入去核的卵细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养。(4)在正常机体内，胰岛B细胞分泌胰岛素的量受血糖(血液中的葡萄糖)浓度的影响，因此，欲在体外进行由ES细胞定向诱导分化形成的胰岛B细胞释放胰岛素的实验：要控制培养液中葡萄糖的浓度。实验结果显示：在糖浓度高时，胰岛素分泌量多；在糖浓度低时，胰岛素分泌量减少，据此分析确认ES细胞诱导成功。
