1、十 体外受精和早期胚胎培养(30分钟 100分)一、选择题(共4小题,每小题6分,共24分)1.下列关于卵母细胞采集的叙述,不正确的是()A.有些动物在采集卵母细胞时要用促性腺激素处理B.从输卵管中取出的卵子,可直接与获能的精子在体外受精C.对有些动物可以直接从活体卵巢中吸取卵母细胞D.采集的卵母细胞,都可直接与获能的精子在体外受精【解析】选D。卵子采集的方法有两种:先用促性腺激素处理供体,从输卵管中冲取卵子,可直接与获能的精子在体外受精;从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞,通过这种方式获得的卵母细胞要在体外经过人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。2.下列关
2、于动物细胞工程和胚胎工程的叙述,正确的是()A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养B.细胞核移植在同种动物、同种组织的细胞之间进行C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的D.培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质【解析】选C。癌细胞比成熟动物细胞更易进行离体培养,体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞,A错误;细胞核移植不一定是在同种动物、同种组织之间进行,如可以将一种生物体细胞的细胞核移植到另一种生物去核的卵母细胞中,B错误;胚胎分割技术中,随着胚胎分割次数的增多,分割胚的发育能力明显降低,该技术获取同卵多胚的数量是有限的,C正确;维生素和激素都不能提供能量
3、,D错误。3.如图是利用体外受精技术培育试管动物的大致过程,下列叙述错误的是()A.精子需要获能后才能进行受精作用B.受精必须在专用的受精溶液中完成C.体外培养受精卵时,提供CO2气体以维持培养液的pHD.进行早期胚胎培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力【解析】选B。精子需要获能后才能进行受精作用,A正确;一般情况下,受精可在获能溶液或专用的受精溶液中完成,B错误;体外培养受精卵时,提供CO2气体的目的是维持培养液的pH,C正确;进行早期胚胎培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力,D正确。4.体外受精技术又称“试管婴儿技术”。下列说法错误的是()A.将收集到的精子放到一定浓度的肝素溶
4、液中培养是为了诱导精子获能B.受精过程防止多精入卵的生理反应包括透明带反应和卵细胞膜反应C.进行早期胚胎培养时,培养液中除加入一些必要的营养成分外,还应添加血清等天然成分D.一般将胚胎培养至囊胚或原肠胚时,再进行胚胎移植【解析】选D。将收集到的精子放在一定浓度的肝素溶液中培养是为了诱导精子获能,精子获能后才能进行受精作用;受精过程中,透明带反应和卵细胞膜反应防止了多精入卵;由于动物细胞培养液的成分到目前为止还没有完全弄清楚,所以应加入血清等天然成分;胚胎移植应在嚢胚阶段或桑椹胚阶段进行。【误区警示】关于“试管动物”的三个错误认识(1)“试管动物”的培育过程并不全在试管中进行,只是受精作用和早期
5、胚胎培养在试管中进行。(2)采集到的精子和卵子不能直接进行受精作用,精子需经获能处理,卵子需培养到减数第二次分裂中期。(3)并不是任何时期的早期胚胎均可进行胚胎移植,一般选择桑椹胚或囊胚进行胚胎移植。二、非选择题(共5小题,共76分)5.(14分)Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗,其技术流程如图所示(图中数字序号表示的是相关过程)。请回答下列有关问题:(1)过程利用的技术是_,过程利用的技术是_,过程中涉及基因工程技术,其中作为受体细胞的是_。(2)过程中获取的目的基因是_,可以根据该基因的_设计引物,利用PCR技
6、术扩增目的基因片段。按此方法和图示技术流程,完成 Rag2基因缺失小鼠的基因治疗涉及的酶有_和耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)等。(3)图中造血干细胞中的遗传物质至少有 _个来源。为检测 Rag2基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质,用_进行杂交实验。【解析】(1)过程是将培养的上皮细胞的细胞核移入去核的卵母细胞形成重组细胞,进而得到重组胚胎,因此利用的技术是(体细胞)核移植技术。过程利用的是早期胚胎培养技术。过程是借助基因工程技术,将目的基因导入ES细胞,即作为受体细胞的是ES细胞。(2)过程中获取的目的基因是正常的Rag2基因。扩增Rag2基因,需根据一段已知Rag2基因的脱氧
7、核苷酸序列(或碱基对序列或遗传信息)设计引物。图示中,获得单个的上皮细胞需用胰蛋白酶;在将正常的Rag2基因导入ES细胞前需要用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶构建基因表达载体;利用PCR技术扩增目的基因片段的过程中离不开耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)等。(3)图中造血干细胞中的遗传物质至少有三个来源,分别是Rag2基因缺失小鼠的上皮细胞中的核基因、卵母细胞的细胞质基因和目的基因(正常的Rag2基因)。为检测 Rag2基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质,用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。答案:(1)(体细胞)核移植 早期胚胎培养ES细胞(2)正常的Rag2基因 脱氧核苷酸序列
8、(或碱基对序列或遗传信息)限制性核酸内切酶、DNA连接酶、胰蛋白酶(3)三 抗Rag2蛋白的抗体6.(14分)用医学手段培育“三亲婴儿”可以解决遗传基因带来的缺陷,其培养过程如图所示。请据图回答有关问题:(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少,捐献者在取卵前需要注射_激素,促使一次有更多的卵泡发育。重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2,CO2的主要作用是_。(2)从受精卵到三亲婴儿的培养还需要_和_等技术。三亲婴儿的培育方式属于_生殖。(3)三亲婴儿的培育技术_(填“能”或“不能”)避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代。三亲婴儿的染色体_(填比例)来自母亲提供的细胞核。设计试管婴儿技术
9、与为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿技术主要区别是植入前对胚胎进行_。【解析】(1)对雌性供体注射促性腺激素,使其超数排卵,获得更多的卵细胞。动物细胞培养时培养环境需要一定气体环境,其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(2)三亲婴儿的培育需要核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。根据图示可推测:三亲婴儿是由受精卵发育而来的个体,培育方式属于有性生殖。(3)根据图示可知卵母细胞的细胞质来自捐献者,可避免母亲的线粒体遗传基因传递给后代。三亲婴儿的染色体1/2来自母亲,1/2来自父亲;设计试管婴儿技术在胚胎移植前需要进行遗传学诊断,而试管婴儿技术不需要。答案:(1)促性腺 维持培
10、养液的pH(2)早期胚胎培养 胚胎移植 有性(3)能 1/2 遗传学诊断(或基因检测或基因诊断)7.(14分)下图为培养“转基因试管牛”的基本过程示意图,请据图回答下列问题:(1)A过程一般用激素处理供体母牛,使其超数排卵,此前需用激素对供体母牛和代孕母牛进行_处理。(2)采集到的精子在进行体外受精前必须进行_处理。(3)B过程通常用_法将含有抗凝血酶基因的表达载体导入受精卵,这样培育出来的试管牛进入泌乳期后,即可从其乳汁中分离出来所需的_这一药用蛋白。【解析】(1)通常采用孕激素对供体母牛和代孕母牛进行同期发情处理,这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存和发育条件,这也是胚胎移植成
11、功与否的关键。(2)采集到的精子必须进行获能处理。(3)将目的基因注入动物细胞常用显微注射法,所培育的转基因牛的乳汁中将表达出该目的基因的产物抗凝血酶。答案:(1)同期发情(2)获能(3)显微注射 抗凝血酶8.(16分)分析图示,回答下列问题。(1)蛙卵受精后经过23 h,就开始进行卵裂,卵裂时细胞分裂方式为_,细胞的数量_,但胚胎总体积_。(2)重组细胞A发育成蝌蚪时要经历哪几个阶段?_。(3)重组细胞A发育成为成蛙的过程中是否需要进行胚胎移植?该过程运用的主要技术手段是什么?_。(4)通过图中实验,你可得出什么结论?_。【解析】(1)细胞分裂方式常见的有三种,即无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
12、。卵裂的实质是受精卵进行的有丝分裂过程,随着分裂次数的增加,细胞数目增加,但每个细胞的质量、体积都在减小,总体积不变或略有减小。(2)重组细胞A发育成蝌蚪与哺乳动物一样要经历卵裂期、桑椹胚期、囊胚期、原肠胚期、组织器官形成期等。(3)重组细胞A发育到成蛙的过程,都是在水中完成的,因此不需要进行胚胎移植,该过程的技术手段是体细胞核移植技术。(4)从整个实验过程可以看出,肠上皮细胞细胞核中含有和受精卵细胞核一样的全套遗传物质(或基因),卵子的细胞质为肠上皮细胞核基因的表达提供了合适的生理环境。答案:(1)有丝分裂 增加 不增加或略有缩小(2)卵裂期、桑椹胚期、囊胚期、原肠胚期、组织器官形成期(3)
13、不需要;体细胞核移植技术(4)肠上皮细胞细胞核中含有和受精卵细胞核一样的全套遗传基因;卵子的细胞质为肠上皮细胞的核基因表达提供了合适的生理环境9.(18分)亚麻酸(ALA)能够促进卵母细胞体外成熟和囊胚发育。为了给水牛体外胚胎产业化生产中合理使用亚麻酸提供理论依据,科研人员研究了不同浓度的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟、早期胚胎发育的影响。分析回答:卵母细胞的收集和体外培养:从屠宰场水牛的卵巢中收集并处理卵母细胞,随机分成5组,分别置于不同浓度亚麻酸的培养液中,在39、5%CO2的培养箱中培养2224 h。卵母细胞成熟判断:在显微镜下观察卵母细胞,判断其是否成熟,统计结果如表1。体外受精:在受精
14、溶液中进行体外受精后,用显微镜观察判断是否完成受精。早期胚胎培养:将受精卵移入胚胎培养液中培养4448 h后检查分裂情况,每隔48 h 更换一次培养液,第59天观察囊胚发育情况,统计结果如表2。表1 亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟的影响ALA浓度/(molL-1)卵母细胞数核成熟卵子数02291371020113350227166100215137200215135表2 亚麻酸对水牛早期胚胎发育的影响(1)步骤中,细胞培养箱中加5%CO2 的作用是_。ALA浓度/(molL-1)培养卵数分裂数囊胚数0309171751032518282502921859710031018884200231145
15、68(2)步骤中,成熟卵母细胞内染色体的行为特征是_,步骤中,判断是否受精的依据是在卵细胞膜和透明带的间隙可否观察到_。(3)步骤中,受精卵经过卵裂期、_(时期)发育成囊胚,培养过程定期更换培养液的目的是_、_。(4)根据实验数据分析,亚麻酸溶液为200 molL-1 时,对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起_作用。(5)本实验结果表明,_molL-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都较有利,其判断依据是_。【解析】(1)步骤(动物细胞培养)过程中,细胞培养箱中加5%CO2 的作用是维持培养液pH的相对稳定。(2)成熟卵母细胞处于减数第二次分裂中期,此时染色体的行为特征是染色体的着丝点排
16、列在赤道板上;判断是否受精的依据是在卵细胞膜和透明带的间隙可否观察到两个极体。(3)受精卵经过卵裂期、桑椹胚可发育成囊胚,培养过程定期更换培养液的目的是清除有害代谢产物及补充营养物质。(4)对比亚麻酸浓度为0和200 molL-1时,核成熟卵子数和囊胚数占培养数的比例,可知浓度为200 molL-1时对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起促进作用。(5)亚麻酸浓度为50 molL-1时,核成熟卵子数占卵母细胞的比例较高,囊胚数占培养卵数的比例较高,说明50 molL-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都较有利。答案:(1)维持培养液pH的相对稳定(2)染色体的着丝点排列在赤道板上 两个极体(3)桑椹胚 清除有害代谢产物 补充营养物质(4)促进(5)50 核成熟卵子数占卵母细胞的比例较高,囊胚数占培养卵数的比例较高
