高三生物 專(zhuān)題15 2.15.2胚胎工程和生態(tài)工程專(zhuān)題能力提升練

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精PAGEPAGE8學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精第2講胚胎工程和生態(tài)工程（30分鐘100分)1。（11分)(2017·洛陽(yáng)二模）下面是利用奶山羊乳腺生物反應(yīng)器制備藥用白蛋白的流程圖,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)73414178(1）若要大量獲得目的基因，可使用____________擴(kuò)增白蛋白基因，通過(guò)③構(gòu)建的重組表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和____________、復(fù)制原點(diǎn)等部分。該重組表達(dá)載體導(dǎo)入的受精卵性染色體組成應(yīng)為_(kāi)___________。(2）如果需要通過(guò)①采集到更多的卵子，常用的激素是____________;通過(guò)②采集的精子需____________后才能進(jìn)行受精作用。(3）在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，除了給予一定量的O2以維持細(xì)胞呼吸外，還需要提供____________(氣體）以維持____________.(4）為使⑤能成功進(jìn)行，需要對(duì)奶山羊C進(jìn)行____________處理，使之與供體的生理狀況保持一致?！窘馕觥?1)根據(jù)題意，若要大量獲得目的基因,可使用PCR技術(shù)擴(kuò)增白蛋白基因,通過(guò)③構(gòu)建的重組表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)等部分.該重組表達(dá)載體導(dǎo)入的受精卵性染色體組成應(yīng)為XX,以保證轉(zhuǎn)基因奶山羊具有泌乳能力。(2）如果需要通過(guò)①采集到更多的卵子，常用的激素是促性腺激素,使其超數(shù)排卵;通過(guò)②采集的精子需獲能后才能進(jìn)行受精作用.(3)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，除了給予一定量的O2以維持細(xì)胞呼吸外,還需要提供CO2以維持培養(yǎng)液的pH.（4）為使⑤能成功進(jìn)行，需要對(duì)奶山羊C（受體）進(jìn)行同期發(fā)情處理，使之與供體的生理狀況保持一致.答案:（1）PCR技術(shù)標(biāo)記基因XX（2）促性腺激素獲能(3)CO2培養(yǎng)液的pH（4)同期發(fā)情【知識(shí)總結(jié)】動(dòng)物乳腺反應(yīng)器與大腸桿菌生產(chǎn)系的比較比較項(xiàng)目動(dòng)物乳腺反應(yīng)器大腸桿菌生產(chǎn)系基因結(jié)構(gòu)與人類(lèi)基因結(jié)構(gòu)相同,使克隆基因相對(duì)簡(jiǎn)單與人類(lèi)基因結(jié)構(gòu)有差異基因產(chǎn)物與天然蛋白質(zhì)完全相同由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，合成的蛋白質(zhì)可能不存在生物活性產(chǎn)物提取存在于乳汁中，易于提取從細(xì)胞中提取分離，相對(duì)復(fù)雜成果抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素等人胰島素、細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等2。（13分)(2017·威海二模)科技發(fā)展對(duì)我們的生活會(huì)產(chǎn)生重要影響.世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)73414179(1）研究發(fā)現(xiàn)多種腫瘤細(xì)胞中的TOP2A蛋白會(huì)大量表達(dá),因此制備TOP2A蛋白單克隆抗體成為抗腫瘤的研究焦點(diǎn)。制備TOP2A蛋白單克隆抗體時(shí),可以將TOP2A蛋白反復(fù)多次注射到小鼠體內(nèi),使其發(fā)生免疫反應(yīng).取____________細(xì)胞在____________(填物質(zhì)）誘導(dǎo)下發(fā)生細(xì)胞融合,形成雜交瘤細(xì)胞。將雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(cè)，經(jīng)多次篩選,就可獲得____________的細(xì)胞,最終提取出大量的單克隆抗體,用于癌癥的治療。(2）2016年4月世界首個(gè)“三父母”嬰兒誕生,引起全球廣泛關(guān)注。醫(yī)生首先從母親的卵細(xì)胞中取出細(xì)胞核，注入已去核的捐贈(zèng)者的卵細(xì)胞內(nèi)，再用重組細(xì)胞與達(dá)到____________狀態(tài)的精子進(jìn)行體外受精。受精卵經(jīng)早期培養(yǎng)，發(fā)育到8～16個(gè)細(xì)胞階段完成植入，植入的胚胎發(fā)育到一定階段開(kāi)始出現(xiàn)分化，其中聚集在胚胎一端、個(gè)體較大的細(xì)胞稱為_(kāi)___________,而沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列、個(gè)體較小的細(xì)胞將來(lái)發(fā)育成____________。胚胎進(jìn)一步發(fā)育成熟后從母體娩出。該技術(shù)為_(kāi)___________（填“染色體”或“線粒體”)基因控制的遺傳病患者孕育健康后代帶來(lái)了希望?！窘馕觥?1)制備單克隆抗體時(shí),用漿細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合,誘導(dǎo)融合的化學(xué)物質(zhì)是聚乙二醇，用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選得到雜交瘤細(xì)胞，再經(jīng)過(guò)克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(cè),得到足夠數(shù)量并能產(chǎn)生TOP2A蛋白抗體的雜交瘤細(xì)胞。(2）精子獲能后才能參與受精.囊胚期開(kāi)始出現(xiàn)分化，其中聚集在胚胎一端、個(gè)體較大的細(xì)胞稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán);沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列、個(gè)體較小的細(xì)胞是滋養(yǎng)層細(xì)胞，將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤(pán).該技術(shù)所得到的后代中不含有供核細(xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)基因，使得線粒體基因控制的遺傳病患者能孕育健康的后代。答案:（1）漿細(xì)胞和骨髓瘤聚乙二醇足夠數(shù)量并能產(chǎn)生TOP2A蛋白抗體(2）獲能內(nèi)細(xì)胞團(tuán)胎膜和胎盤(pán)線粒體3。(12分）（2017·西安三模）如圖為牛胚胎移植的基本程序,請(qǐng)據(jù)圖回答：（1)圖中a、b、c過(guò)程中c指____________。（2）在胚胎移植過(guò)程中,供、受體母牛選擇好后，要用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理，這樣處理的目的是保證供、受體____________是相同的,這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境,以保證移植的胚胎能夠在受體內(nèi)繼續(xù)正常發(fā)育。（3)供體母牛排卵時(shí)，減數(shù)第一次分裂尚未完成，此時(shí)的細(xì)胞叫____________,當(dāng)該細(xì)胞發(fā)育至減數(shù)第二次分裂的____________期時(shí),才具備受精能力。受精的標(biāo)志是___________________________________________________.(4）人工授精后的受精卵要進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格的受精卵才能進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)基中加入____________來(lái)平衡營(yíng)養(yǎng).（5)為了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是____________，處理的時(shí)期是___。【解析】(1）分析可知，圖中a表示超數(shù)排卵,b表示沖卵，c表示胚胎移植。(2)胚胎移植時(shí),對(duì)供、受體母牛要用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理,保證供、受體生殖器官的生理變化是相同的,為供體的胚胎植入受體提供相同的生理環(huán)境。(3)供體母牛排卵時(shí),減數(shù)第一次分裂尚未完成，此時(shí)的細(xì)胞叫初級(jí)卵母細(xì)胞,當(dāng)該細(xì)胞發(fā)育至減數(shù)第二次分裂的中期時(shí)，才具備受精能力。受精的標(biāo)志是在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可觀察到兩個(gè)極體。(4)人工授精后的受精卵要進(jìn)行質(zhì)量檢查,合格的受精卵才能進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)基中加入動(dòng)物血清以補(bǔ)充合成培養(yǎng)基中不足的成分。（5）同一胚胎經(jīng)胚胎分割產(chǎn)生的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，能提高牛胚胎的利用率。進(jìn)行胚胎分割時(shí),應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。答案:（1)胚胎移植(2)生殖器官的生理變化(3)初級(jí)卵母細(xì)胞中卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可觀察到兩個(gè)極體（4)動(dòng)物血清（5)胚胎分割桑椹胚或囊胚期（早期胚胎）【知識(shí)總結(jié)】辨析體外受精、人工授精、自然受精（1)體外受精:將精子和卵子采集到體外后，在體外完成受精過(guò)程，即受精卵是在體外形成。（2)人工授精:是指用相應(yīng)的器械采集雄性動(dòng)物的精液，再將其注入正在發(fā)情的雌性動(dòng)物的生殖道中,使雌性動(dòng)物受孕，也稱體內(nèi)受精。（3)自然受精:即自然交配受精，受精卵在體內(nèi)形成。4.(15分）杜泊羊以其生長(zhǎng)速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，被稱為“鉆石級(jí)"肉用綿羊?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^(guò)胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如圖所示，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題:（1）此過(guò)程用到的生物技術(shù)有_______________________________________________________________（答出兩個(gè)即可得分）。(2)為了獲得更多的卵母細(xì)胞，需用_________________________________對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行處理。進(jìn)行體外受精前,需將卵母細(xì)胞培養(yǎng)到____________期；精子需進(jìn)行__________________處理。受精時(shí)防止多精入卵受精的兩道屏障分別是__________________和____________。（3)生產(chǎn)上常用____________期的胚胎進(jìn)行胚胎移植,移植的胚胎在受體綿羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是__________________________________________________________________________________________________________________.【解析】（1)分析圖示可知：從采集卵母細(xì)胞、精子到受精卵的形成用到了體外受精技術(shù);將受精卵培養(yǎng)成早期胚胎用到了早期胚胎培養(yǎng)技術(shù);將早期胚胎移入當(dāng)?shù)仄胀ňd羊，采用了胚胎移植技術(shù).（2）用促性腺激素處理雌性杜泊羊,使其超數(shù)排卵，可以獲得更多的卵母細(xì)胞。進(jìn)行體外受精前，需將卵母細(xì)胞培養(yǎng)到MⅡ中期；精子需進(jìn)行獲能處理。受精時(shí)防止多精入卵受精的兩道屏障分別是透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。(3)生產(chǎn)上常用桑椹胚或囊胚期的胚胎進(jìn)行胚胎移植，移植的胚胎在受體綿羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是：受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng).答案：(1)體外受精技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植（答出兩個(gè)即可）(2)促性腺激素MⅡ中獲能透明帶反應(yīng)卵細(xì)胞膜反應(yīng)（3)桑椹胚或囊胚受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)5.(10分)胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞）在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)和醫(yī)學(xué)上具有十分重要的價(jià)值,其應(yīng)用前景吸引眾多科學(xué)家投入這一研究領(lǐng)域中。根據(jù)相關(guān)知識(shí),回答下列問(wèn)題：（1）哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞）是從____________或原始性腺中分離出來(lái)的一種細(xì)胞，在功能上具有____________,即可以分化出成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞.(2)ES細(xì)胞也是研究體外細(xì)胞分化的理想材料，ES細(xì)胞在__________________細(xì)胞上能維持不分化的狀態(tài)。在培養(yǎng)基中加入__________________可誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類(lèi)型的組織細(xì)胞分化.（3）ES細(xì)胞的另一個(gè)應(yīng)用前景為體外誘導(dǎo)分化,從而培育出人造組織器官，進(jìn)而解決臨床上存在的供體器官不足和____________問(wèn)題.此外,科學(xué)家還試圖用基因工程方法對(duì)動(dòng)物器官進(jìn)行改造:向器官____________(填“供體"或“受體"）基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制____________（填“抗原”或“抗體”)決定基因的表達(dá),或設(shè)法除去該基因，再結(jié)合____________技術(shù),培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物器官?！窘馕觥浚?）胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞)是從早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的一種細(xì)胞,在功能上具有發(fā)育的全能性,即可以分化出成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。（2）ES細(xì)胞也是研究體外細(xì)胞分化的理想材料，ES細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上能維持不分化的狀態(tài)。在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類(lèi)型的組織細(xì)胞分化。（3）ES細(xì)胞的另一個(gè)重要的應(yīng)用前景為體外誘導(dǎo)分化,從而培育出人造組織器官,進(jìn)而解決臨床上存在的供體器官不足和免疫排斥問(wèn)題.此外科學(xué)家還試圖用基因工程方法對(duì)動(dòng)物器官進(jìn)行改造:向器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子,以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去該基因，再結(jié)合克隆技術(shù),培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物器官.答案:(1）早期胚胎發(fā)育的全能性(2）飼養(yǎng)層分化誘導(dǎo)因子(3)免疫排斥供體抗原克隆6。（13分)（2017·衡水三模）Rag2基因缺失小鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞?？蒲腥藛T利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)對(duì)Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行治療,其技術(shù)流程如圖（圖中數(shù)字序號(hào)表示的是相關(guān)過(guò)程)。請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題:(1）步驟①中，分離、培養(yǎng)上皮細(xì)胞時(shí)常用的酶是____________,過(guò)程②構(gòu)建重組胚胎時(shí)____________（填“可以"或“不可以”）將整個(gè)上皮細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞中。（2）步驟③中,重組胚胎培養(yǎng)到____________期時(shí)，可從其____________中分離出ES細(xì)胞。（3)步驟④中,將獲取的Rag2基因?qū)隕S細(xì)胞，該基因能否在ES細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是____________。若用PCR技術(shù)擴(kuò)增該基因，在PCR體系中一定要添加從受體細(xì)胞中提取的DNA聚合酶,對(duì)嗎?____________。擴(kuò)增過(guò)程中需要模板嗎?____________.（4）步驟⑤中,ES細(xì)胞培養(yǎng)液中需加入____________才能誘導(dǎo)形成造血干細(xì)胞,改造成功的造血干細(xì)胞重新輸入Rag2基因缺失小鼠的治療方法稱為_(kāi)___________.【解析】(1)分離、培養(yǎng)上皮細(xì)胞時(shí)常用的酶是胰蛋白酶或膠原蛋白酶，核移植構(gòu)建重組胚胎時(shí)也可以將整個(gè)上皮細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞中。(2)步驟③進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)時(shí),重組胚胎培養(yǎng)到囊胚期時(shí),可從其內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出ES細(xì)胞,因?yàn)閮?nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞是全能細(xì)胞.(3）步驟④中,需先構(gòu)建基因表達(dá)載體,將含Rag2基因的表達(dá)載體導(dǎo)入ES細(xì)胞,該基因能否在ES細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是Rag2基因是否插入ES細(xì)胞的DNA上。若用PCR技術(shù)擴(kuò)增該基因,在PCR體系中添加的是耐高溫的DNA聚合酶,擴(kuò)增過(guò)程中需要模板。(4)步驟⑤中,ES細(xì)胞培養(yǎng)液中需加入分化誘導(dǎo)因子才能誘導(dǎo)形成造血干細(xì)胞,否則只增殖不分化。改造成功的造血干細(xì)胞重新輸入Rag2基因缺失小鼠的治療方法稱為體外基因治療。答案：(1)胰蛋白酶或膠原蛋白酶可以（2）囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（3)ES細(xì)胞的DNA上是否插入了目的基因不對(duì)需要（4)分化誘導(dǎo)因子體外基因治療7.(10分)（2017·武漢二診)科學(xué)家在人體皮膚細(xì)胞中移植了胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞)中能高度表達(dá)并決定其“發(fā)育全能性”的多個(gè)基因,使其成為“萬(wàn)能細(xì)胞”?，F(xiàn)將上述細(xì)胞植入小鼠身體內(nèi)，植入的細(xì)胞便長(zhǎng)成了“腫瘤".請(qǐng)回答下列問(wèn)題:（1）體外培養(yǎng)“萬(wàn)能細(xì)胞”需要配制營(yíng)養(yǎng)液,通常要在合成培養(yǎng)基中添加____________等一些天然成分。當(dāng)細(xì)胞分裂產(chǎn)生的細(xì)胞相互接觸時(shí)就停止分裂，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的____________。研究發(fā)現(xiàn),此類(lèi)細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)不能獲得動(dòng)物器官,這是因?yàn)?/p>

_______________________________________________.（2)小鼠的腫瘤中出現(xiàn)了多種人類(lèi)的組織和器官，類(lèi)似于“器官移植".為“保住腫瘤”，需要用到去除____________(填器官）并經(jīng)射線照射的小鼠,因?yàn)樵擃?lèi)小鼠

_________________________________________________。該過(guò)程研究的意義在于解決臨床上__________________________________________等問(wèn)題。(3)基因工程中常采用ES細(xì)胞作為_(kāi)___________細(xì)胞,因?yàn)镋S細(xì)胞在加入分化誘導(dǎo)因子后可培養(yǎng)成人體的____________。【解析】(1）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要選擇適合的培養(yǎng)基，在合成培養(yǎng)基中仍需加入動(dòng)物血清（血漿)等,以滿足動(dòng)物細(xì)胞的需要，培養(yǎng)基上的細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到細(xì)胞表面相互接觸時(shí)就停止分裂,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制.由于此類(lèi)細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下只可以增殖而不發(fā)生分化，所以此類(lèi)細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)不能獲得動(dòng)物器官。(2）由于“萬(wàn)能細(xì)胞"在植入的小鼠身體上長(zhǎng)成了“腫瘤"，而“腫瘤”中出現(xiàn)了多種人類(lèi)的組織和器官,這些組織和器官對(duì)小鼠來(lái)說(shuō)屬于“異物”,可引發(fā)小鼠的免疫排斥反應(yīng);若要在小鼠體內(nèi)獲得這些組織和器官，需要降低小鼠的特異性免疫反應(yīng)，故可以去除胸腺并經(jīng)射線照射,獲得免疫缺陷小鼠。用這種技術(shù)獲得的人體組織和器官，一方面解決了供體器官不足的問(wèn)題，另一方面也避免了器官移植后的免疫排斥問(wèn)題。(3）胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）可以從早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)，其在功能上具有發(fā)育的全能性,所以加入分化誘導(dǎo)因子后可以發(fā)育成各種組織器官.答案：(1）動(dòng)物血清(血漿）接觸抑制此類(lèi)細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下只可以增殖而不發(fā)生分化（2）胸腺不能形成T細(xì)胞，不發(fā)生細(xì)胞免疫，不會(huì)對(duì)移植的組織發(fā)生免疫排斥供體器官不足和器官移植后發(fā)生免疫排斥(3)受體各種組織器官8。(16分)(能力挑戰(zhàn)題）下圖是某科研小組設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)綠色熒光蛋白基因（GFP基因）獼猴（2n)的培育過(guò)程示意圖,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)73414180(1）過(guò)程②中常用____________技術(shù)將目的基因?qū)胧芫眩芫^(guò)程中精子頭部接觸卵細(xì)胞膜時(shí)產(chǎn)生____________反應(yīng)，以防止多精入卵.(2）過(guò)程⑤在精核與卵核融合之前,用微型吸管吸除雄核,再用細(xì)胞松馳素B處理(作用類(lèi)似于用秋水仙素處理植物細(xì)胞），處理后的受精