高中生物胚胎分割移植综合题

2003年6月，中山市人民医院基因研究室在为一孕妇做基因检测时发现其染色体中有四条发生了易位。这种复杂的染色体核型极为罕见，该研究室遂将提取的标本和有关资料送往中国医学遗传学国家重点实验室进行鉴定，收到反馈，确认此罕见的染色体核型为世界首报核型。这位孕妇2002年4月和2003年4月两次怀孕都是在60天左右死胎、流产。医院对夫妇俩做的常规检查都无异常，孕妇的父母也不是近亲结婚。根据经验，医生怀疑这种自然流产与遗传因素有关，就建议她接受基因检查。在随后进行染色体外周血核型检查时，医生发现这名孕妇细胞中竞有4条染色体异常，其中的3号、21号、12号和18号染色体发生了平衡易位(如图)。通俗点说，就是3号和21号染色体各有一段跑到对方那里“串门”了，12号和18号也是如此。由于两条染色体异常都已很少见，目前统计的发生率约为千分之一点九；而四条染色体同时异常则是极为罕见，估计百万个人中才可能有一个。
根据上述材料，回答下列问题：
(1)染色体结构变异除了“易位”以外，还有_________、_________和_________。
(2)这位孕妇不管形态上还是生理上都和正常人一样，但在生育下一代时就会出现流产、死胎、早产和生育夭折的畸形儿等现象，原因是______________________________________________________________________________________________________________。
(3)这种极为罕见的染色体核型虽然给这名孕妇及一家带来了痛苦，但从另一方面来说也有重要意义，你认为这种染色体核型发现的重要意义体现在哪些方面?________________ ____________________________。
(4)如果这名妇女非常想体会一下做母亲的感觉，即十月怀胎生下一个健康的后代，你认为可行的方法是____________________________________________________

(10分)根据细胞全能性理论，运用现代生物技术对生物进行无性生殖在生产上具有重大的意义。请回答下列有关问题：
（1）为保持某观赏植物优良的遗传性状，某科技小组利用植物组织培养技术来进行繁殖。他们将该植物的花芽分别培养在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中，得到的花芽生长状况如下表：

	A组	B组	C组	D组	E组
吲哚乙酸	0	3ppm	3ppm	0.03ppm	0
细胞分裂素	0	0.2ppm	0.002ppm	1.0ppm	0.2ppm
花芽生 长状况	仍是组织切块	形成愈伤组织	愈伤组织分化出根	愈伤组织 分化出嫩枝	稍生长

①在此过程中能实现脱分化的花芽是        组。
②从实验结果可看出：吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的二种重要物质。其中，新芽形成必须的条件是      ；而在培养形成完整新个体过程中，对它们的调控关键是   　。
（2）为了保证某优质奶牛的后代性状不变，某研究所利用克隆等技术来进行繁殖。他们从母牛A的体细胞中提取出细胞核，并移入去除细胞核的母牛B的成熟卵细胞中，在电脉冲的刺激下相互融合，并通过培养形成早期胚胎，再将该胚胎移植到母牛C的子宫内继续培养，最后获得了成功。请回答：
①由母牛C产下的牛犊的性别是    性。该实验中，杂合的细胞必须经电脉冲刺激才能相互融合，才能进行分裂，而在人工授精中，则需要对采集的精子进行    处理，才能使精子具有活力，才能完成受精作用。
②如果研究员们想快速获得较多与母牛A的性状相同的新个体，可在上述实验的基础上，采用
       技术进行处理，然后再进行胚胎移植。
③限制酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，不同的限制酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现用A、B、C三种不同的限制酶对一段大小为6.2kb的线状DNA进行剪切后，用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如图所示。

在答题纸的相应方框内的线状DNA上标出相应酶的切割位点，并标明相应数据。

如果他们将上述获得的一个目的基因成功导入到母牛A的卵细胞中并定位在一条染色体上，则受精后形成的新个体达到性成熟并与一普通公牛交配，在它们产生的后代中，体细胞中含有该目的基因的个体出现的概率为    　 ，原因是            。

(8分)应用生物工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：

（1）①过程是指                        ，被称为基因工程的核心步骤。
（2）③过程采用的技术包括                              。③过程培养到桑葚胚或囊胚阶段，可以采用              技术，培育出多头相同的转基因牛犊。受体母牛在接受转人生长激素基因牛胚胎之前须经过           处理，以便为胚胎发育提供相同的生理环境。
（3）有人发现prG能激发细胞不断分裂，可以通过基因工程将该调控基因导入特定的受体细胞来制备单克隆抗体，受体细胞Ⅱ最可能是            细胞，Ⅲ代表的细胞具有                          的特点。
（4）在抗虫棉培育过程中，④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点是                ，⑤过程常用的生长调节剂一般可以分为生长素类、           和              赤霉素类。

为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法：

请根据图示信息回答:
（1）试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有          、              等。（2）用来促进B牛多排卵的激素可能是           分泌的促性腺激素。对D牛要进行
      处理。此外受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生        反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能；判断卵子是否受精的标志是        。在受精的过程中，首先发生      反应释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。防止多精入卵的生理反应有    。E牛的性别是      。为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法（只需写出名称或简要原理）                 。
（3）产生F牛的理论依据是   ，其生殖方式属于     。请再举一例克隆牛的培育技术   。（4）要培育高产奶率的转基因牛，如建立的生产生长素的乳房生物反应器，即：科学家将           重组在一起，通过      等方法，导入牛的         中，转基因牛乳腺细胞中含有较多的参与分泌物加工的            等细胞器。

[生物──选修3现代生物科技专题]
应用生物工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：

⑴①过程用到的工具是             、               和运载体。
在培育转入生长激素基因牛过程中，要检测受精卵染色体的DNA上是否插入了目的基因可采用        技术。③过程采用的技术有           、                。
⑵转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素。在重组质粒中，人生长激素基因的末端必须含有            。在基因工程中，核心步骤是_______________
_________________________________。
⑶有人发现prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是        细胞。
⑷在抗虫棉培育过程中，④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点是                ，采用的技术是                  。

请回答下列有关细胞工程和胚胎工程的问题：一对健康夫妇生下一男婴，一岁时脑出血死亡，二年后女方怀孕6个月时，经羊水及脐带血诊断为男孩且患血友病，遂引产。于是夫妇俩到广州中山医附属一院做试管婴儿。医生培养7个活体胚胎，抽取每个胚胎1～2个细胞检查后，选两个胚胎移植，最后一个移植成功，出生了一健康女婴，她是我国第三代试管婴儿。请回答：
（1）试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕生产的过程的相同之处是       
               ，不同点在于                                                
（2）如果B．b表示血友病基因或正常基因，则父．母亲的基因型分别是       ．        。如果该夫妇再生一男孩，患血友病的概率是             。
（3）医生抽取活体胚胎的1或2个细胞后，可通过观察            判断早期胚胎的性别，你认为医生应选用    性胚胎进行移植，应用现代生物技术，现在人们已能够选取最理想的胚胎，其基因型应该是          。自然状态下，出现这样的胚胎的概率是         。该实例体现了现代科学技术应用于社会和人类生活的重要意义。
（4）供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性袁隆能最终解决这两个问题。下图是治疗性克隆的过程图解：

I．请在上图中横线上填上适当的术语：①             ；②                     
Ⅱ．上图中的③④表示的生理过程是                     
Ⅲ．我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，而美国国会反对治疗性克隆。请你谈谈为什么要反对克隆人?                                                                          
                                                                                               

胚胎移植的基本程序如下图（以胚胎移植为例），请据图回答:

（1）对供体母牛．供体公牛的要求是__       _____。受体母牛必须和供体牛_____  __。
（2）同期发情处理的方法是____                  ___________,它可以促进____               _____的分泌和______的生成。
（3）一次给受体移入多胚胎,产生的多个后代,其基因型都相同吗?________。为什么?
___________________                                                                                                                           。

下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。
（1）进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下（光照14h，黑暗10h）饲养成年雌鼠，并注射促进性腺激素，目的是            。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是          。再在37℃，5%CO₂条件下，精卵共同作用4h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天右以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎_________期开始的标志。
（2）如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管除雄核，再用细胞松弛素B处理（作用类似于用秋水仙素处理植物细胞），处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是                               。
（3）如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于                                             。
（4）如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因                                                         。

请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：
（1）精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的______________能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。
（2）某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于______________卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂______________期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明______________过程已完成。
（3）动物的早期胚胎移植到同种且______________与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用______________激素对供体进行处理，其目的是获得更多的______________，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜____________________________。
（4）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹期或囊胚期阶段的早期胚胎进行______________处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于______________条件下。

利用建立的诱导体系能够高效地诱导胚胎干细胞向胰岛B细胞的分化。据此回答有关该研究工作的问题：
（1）实验用的胚胎干细胞通常取自小鼠的             ，取出的胚胎干细胞进行动物细胞培养，这个过程需要向培养液中加入诱导物，两周后，镜检发现培养的细胞呈胰岛样细胞的变化，这一过程称为             ，随后，又进行了一系列实验，以检测该细胞是否具有胰岛B细胞的生理功能。
（2）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，图甲表示所得实验结果，据此分析干细胞诱导成功，得到此结论的依据是                。此外本实验可通过             制备抗胰岛素抗体以检测胰岛素的分泌量。

（3）体内移植实验：将细胞移植到患糖尿病的小鼠体内，测小鼠血糖，结果如图乙所示。胰岛素移植实验是否支持胰岛素释放实验的结论？____             。在细胞移植时，需用同一品系的小鼠进行移植，其目的是__             __。
（4）在胰岛组织中，胰岛B细胞分泌胰岛素，胰岛A细胞分泌胰高血糖素，这两种激素对血糖浓度的调节具有                 ，从而共同维持机体血糖浓度的稳态。
（5）指出本研究在实践方面的一个意义                                     。

（15分）阅读下面的资料，请回答下列问题：
体外受精技术是继人工授精、胚胎移植技术之后，家畜繁殖领域的第三次革命。特别是近10年来，随着一系列高新生物技术的发展，如DNA图谱的构建、细胞核移植、转基因技术、胚胎干细胞的建立和克隆动物的研究，推动了体外受精技术向前发展。
哺乳动物体外受精研究已有100余年的历史。早在1878年，澳大利亚科学家斯科克（Schek）就用兔进行过实验，此后皮克斯（Pincus）等科学家曾对家兔和小鼠进行过体外受精。随着体外受精方法的不断完善，已先后对30多种哺乳动物体外受精并相继获得成功，其中移植获得的试管后代家畜有牛、山羊、猪、绵羊等。近年来，研究者在改良培养液、培养条件，提高胚胎体外生产效率方面做了大量的工作。其主要目的是：尽量模拟体内受精和发育环境，提高胚胎体外生产效率；通过在培养体系中添加化学物质以图更好地了解整个受精过程中的生理机制。但体外胚胎生产技术的累积效率却很低，即使胚胎培养在体内也只有5%-10％的成功率。
（1）体外受精技术操作的对象是（    ）

A．生殖细胞

B．受精卵

C．早期胚胎细胞

D．A,B,C都是

（2）体外受精和早期胚胎发育技术的理论基础是                     ，基本原理是                                                 。
（3）哺乳动物的体外受精主要包括                  、              和        等几个步骤。试管牛是_____________   （有性生殖、无性生殖）的产物。克隆羊“多利”是_____________（有性生殖、无性生殖）的产物。
（4）为使动物排出更多的卵子可用_________________处理，然后从输卵管中冲取卵子。收集精子的方法有____________   、_______________  和______________  _等。
体外受精前，要对精子进行____________处理，通常采用的体外获能方法有___________和____________法两种。

运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞（ES细胞），如下
图所示。

早期胚胎

 
(1)胚胎干细胞除来源于早期胚胎外，还可来源于              。它在形态上的特性是                        ；它在功能上的特性是                    。
(2)在体外培养过程中，必须用            处理内细胞团，使之分散成单个细胞，在体
外诱导可以定向分化成各种类型的细胞，其分化的实质是            。利用分子杂交技
术可以检测细胞分化过程中遗传物质不变，只是表达的基因不同。请简述其检测过程A、
制备              B、与                      杂交，观察并分析分子杂交的结果。
(3)通过ES细胞培育出的人造器官，在临床应用上的最大优点是解决了移植器官和患者之间的                           问题。

下面是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答：

（1）方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技术有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
（2）用激素处理的目的是使B牛__________________，从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到_________________（时期）才能与精子结合。
（3）A牛的精子必须在B牛的生殖道中经过相应的生理变化后，才能与B牛的卵细胞结合，完成受精作用，这个过程叫做__________。卵子受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙能够观察到__________。
（4）生产上常用________期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得多个性状相同的家畜个体，可以使用______________技术，此技术繁育的个体具备  个亲本遗传特性。

2n/4n嵌合体胚胎是指用四倍体（4n）胚胎与二倍体胚胎（2n）或胚胎干细胞（ES细胞）进行聚合，形成由二倍体和四倍体细胞组成的嵌合体，2n/4n嵌合体胚胎的构建常用方法如下图，请据图分析回答

（1）胚胎发育的起点是____________，图中的卵细胞达到减数第二次分裂中期时期，才具备受精的能力，而精子需经过____________过程才能和卵细胞结合。
（2）从图中可知2N的ES细胞来自胚胎发育的____________胚，本实验中从功能上说明了该细胞具有____________。
（3）2n/4n嵌合体胚胎的构建用到的现代生物工程技术有：____________。（三项）
（4）用ES细胞经嵌合体方法克隆的动物与用核移植方法克隆的动物从遗传角度分析它们的主要区别？____________________________________。

下图表示利用胚胎干细胞（ES细胞）所做的一系列研究，据图分析回答：

(1) 过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上并加入动物血清、抗生素等物质。在此过程中，饲养层的作用是        ，加入抗生素是为了         ，
这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(2) 过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研
究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有的
         的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是      。
(3) 过程Ⅲ中将目的基因转入胚胎干细胞前需构建重组DNA分子，其目的是_____。
(4) 过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。
实验时，必须用X 射线照射去除        （填器官名称）的小鼠，获得免疫缺陷小鼠，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。