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胚胎工程及生物技术的伦理问题1.(2018海南琼海一模)英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种,其数量少,生育力低。现代生物工程能有效提高优质马的生育率。请回答下列问题。(1)可以用由分泌的激素处理适龄纯血母马,使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。采集的卵母细胞应人工培养至减数第二次分裂的中期,培养过程中要定期更换培养液,其原因是。(2)为获得同卵双胎或多胎,可以在胚胎发育的期用机械方法将胚胎分割。(3)随着动物体细胞克隆技术的发展,人们可以将纯血马的移入其他马的细胞中,将其激活并发育成,再植入代孕母马体内。(4)克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时,也对人们的传统观念造成极大冲击。我国政府的态度是禁止性克隆人。答案 (1)垂体长时间不更换培养液,会导致细胞代谢产物的积累,从而毒害细胞(2)桑椹胚或囊胚(3)体细胞细胞核去核卵母早期胚胎(4)生殖解析 (1)用垂体分泌的促性腺激素处理适龄纯血母马,可使其超数排卵。在培养卵母细胞的过程中要定期更换培养液,防止细胞代谢产物积累,从而毒害细胞。(2)桑椹胚或囊胚的内细胞团细胞为全能干细胞,可以在胚胎发育的桑椹胚或囊胚期用机械方法将胚胎分割,以获得同卵双胎或多胎。(3)利用克隆技术可以将纯血马的体细胞细胞核移入其他马的去核卵母细胞中,将其激活并发育成早期胚胎,再植入代孕母马体内。(4)我国政府的态度是不反对治疗性克隆,禁止生殖性克隆人。2.下图是利用奶山羊乳腺生物反应器制备药用白蛋白的流程图,请回答下列问题。(1)若要大量获得目的基因,可使用扩增白蛋白基因,通过构建的重组表达载体包括目的基因、启动子、终止子和、复制原点等部分。该重组表达载体导入的受精卵的性染色体组成应为。(2)如果需要通过采集到更多的卵子,常用的激素是;通过采集的精子需后才能进行受精作用。(3)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供(气体)以维持。(4)为使能成功进行,需要对奶山羊C进行处理,使之与供体的生理状况保持相同。答案 (1)PCR技术标记基因XX(2)促性腺激素获能(3)CO2培养液的pH(4)同期发情解析 (1)目的基因常用PCR技术进行扩增。基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子和复制原点等部分。最终白蛋白基因表达产物在雌性动物的乳汁中提取,所以该重组表达载体导入的受精卵的性染色体组成为XX。(2)对供体母畜注射促性腺激素可使其超数排卵,从而收集到更多的卵子;对精子需要进行获能处理后才能进行受精作用。(3)动物细胞培养时,需要一定的气体环境,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供CO2气体以维持培养液(基)的pH。(4)在进行胚胎移植时需要对受体母奶山羊与供体母奶山羊进行同期发情处理,使它们处于相同的生理状态。3.供体细胞的抗原决定基因能编码抗原或与抗原形成有关的酶,导致器官移植过程中出现免疫排斥。科学家利用基因工程方法对猪的基因组进行改造,以解决人体移植器官的短缺和免疫排斥问题。回答下列问题。(1)对猪基因组进行改造,可以选择某种有调控作用的目的基因,重组后导入受体细胞,以达到抑制猪抗原决定基因的目的。进行DNA重组时需要使用的工具酶是。(2)选择猪胚胎干细胞作为受体细胞,胚胎干细胞是从和中分离出来的一类细胞。将目的基因导入后,利用标记基因的作用含有目的基因的受体细胞。(3)将含目的基因的胚胎干细胞注入猪的囊胚,而后将囊胚通过技术移入受体子宫,获得转基因猪。(4)采用核移植技术克隆转基因猪时,应选用处于的卵母细胞作为受体细胞;随后从构建的重组胚胎中分离得到胚胎干细胞,经诱导分化形成多种器官,这是利用胚胎干细胞的。答案 (1)表达(转录/转录和翻译/编码抗原/编码与抗原形成有关的酶)限制酶、DNA连接酶(2)早期胚胎原始性腺筛选(鉴定/选择)(3)胚胎移植(4)M中期(减数第二次分裂中期)发育的全能性(全能性/分裂、分化能力/可以被诱导分化形成新的组织细胞特性)解析 (1)进行器官移植时发生免疫排斥反应,主要是因为机体将外来的器官作为抗原进行攻击,如果能抑制猪抗原决定基因的表达,就可以减轻免疫排斥反应。进行DNA重组时需要使用限制酶切割目的基因和载体,用DNA连接酶将目的基因和载体进行连接。(2)胚胎干细胞可以从原始性腺或早期胚胎中分离出来。将目的基因导入后利用标记基因的作用筛选出含有目的基因的受体细胞。(3)因为要将含有目的基因的猪的囊胚移入受体子宫,使其发育成转基因猪,所以应用胚胎移植技术。(4)核移植技术中应选处于M中期的卵母细胞作为受体细胞。利用的是胚胎干细胞具有发育的全能性,诱导分化形成多种器官。4.我国动物胚胎学家童第周与美国坦普恩大学牛满江先生合作,做了如下实验:他们从单尾鳍鲫鱼的卵细胞细胞质内,提取了一种小分子核酸,并将这种核酸注射到双尾鳍金鱼的受精卵中,在发育成的320条幼鱼中,有106条鱼由双尾鳍变成了单尾鳍,双尾鳍金鱼表现出鲫鱼的单尾鳍性状。由上述资料回答下列问题。(1)他们提取的这种核酸是,该核酸应该由控制鲫鱼单尾鳍发育的基因产生。(2)实验中还有214条幼鱼没有发育成单尾鳍,可能的原因有(写出三点原因)。(3)推测106条单尾鳍金鱼发育成熟后相互交配,生出的子代小鱼尾鳍的性状是(填“单尾鳍”或“双尾鳍”),理由是。(4)如果对注射了核酸的双尾鳍金鱼的受精卵进行胚胎分割,应在期进行,分割时必须将平分。答案 (1)mRNA转录(2)没有成功注入核酸;注入的核酸没有控制翻译;翻译产物没有影响性状发育(3)双尾鳍遗传物质没有改变,单尾鳍性状的出现属于不遗传的变异(4)桑椹胚或囊胚内细胞团解析 (1)将单尾鳍鲫鱼卵细胞细胞质中的一种核酸小分子注射到双尾鳍金鱼的受精卵中,发育成的金鱼表现出了单尾鳍性状,说明该核酸分子携带有单尾鳍鲫鱼的遗传信息,并能在双尾鳍金鱼的受精卵中表达,这种核酸是mRNA,mRNA是由DNA转录形成的。(2)该mRNA分子携带有单尾鳍鲫鱼的遗传信息,而有些幼鱼没有发育成单尾鳍,说明这些幼鱼中没有成功注入核酸,或者成功注入了但核酸没有控制翻译成相应的蛋白质等。(3)注射的核酸并没有改变双尾鳍金鱼细胞核中的遗传物质,属于不遗传的变异,因此单尾鳍金鱼生出的子代小鱼尾鳍的性状仍然是双尾鳍。(4)对受精卵进行胚胎分割,应在桑椹胚或囊胚期进行,应将内细胞团均等分割。5.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点,被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示,请据图回答问题。(1)此过程用到的生物技术有(答出两个即可)。(2)为了获得更多的卵母细胞,需用对雌性杜泊羊进行处理。进行体外受精前,需将卵母细胞培养到期;精子需进行处理。受精时防止多精入卵的两道屏障分别是和。(3)生产上常用期的胚胎进行胚胎移植,移植的胚胎在受体绵羊体内存活的生理基础是。答案 (1)体外受精技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植等(2)促性腺激素M中获能透明带反应卵细胞膜反应(3)桑椹胚或囊胚受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应解析 (1)分析图示可知,从采集卵母细胞、精子到受精卵的形成采用的是体外受精技术;将受精卵培养成早期胚胎采用的是早期胚胎培养技术;将早期胚胎移入当地普通绵羊体内,采用的是胚胎移植技术。(2)用促性腺激素处理雌性杜泊羊,使其超数排卵,可以获得更多的卵母细胞。进行体外受精前,需将卵母细胞培养到M中期;精子需进行获能处理。受精时防止多精入卵的两道屏障分别是透明带反应和卵细胞膜反应。(3)生产上常用桑椹胚和囊胚期的胚胎进行胚胎移植,移植的胚胎在受体绵羊体内存活的生理基础是受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。6.几年前,英国议会下院投票通过一项历史性法案,允许以医学手段培育“三亲婴儿”。“三亲婴儿”的培育过程可选用如下图所示技术路线。请回答下列问题。(1)过程采用的是细胞工程中的技术。图中“三亲婴儿”的染色体来自和父亲提供的细胞核。(2)进行过程时,所用的父亲精子是经过处理的。过程中防止多精入卵的屏障有和卵细胞膜反应。(3)过程采用的是胚胎工程中的技术,该过程所用培养液的成分除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及等物质。(4)若捐献者携带红绿色盲基因,则该基因不能遗传给“三亲婴儿”,原因是。答案 (1)核移植母亲(2)获能透明带反应(3)(早期)胚胎培养动物血清(4)红绿色盲基因属于核基因,而捐献者提供的是去核的卵母细胞解析 (1)图中过程是将母亲卵母细胞中的细胞核移植到捐献者去核后的卵母细胞中,这属于细胞工程中的核移植技术。根据图示可知,“三亲婴儿”的全部染色体来自母亲卵母细胞和父亲精子中的细胞核。(2)过程为体外受精,受精前精子在体外需进行获能处理。防止多精入卵的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应。(3)过程表示受精卵培育成早期胚胎,该过程采用的是胚胎工程中的早期胚胎培养技术。哺乳动物胚胎培养需要“两盐”(无机盐和有机盐)、“两素”(激素和维生素)、“两酸”(核苷酸和氨基酸)和动物血清等。7.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)由于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抗生素。8.随着全面二孩政策的放开,众多高龄妇女跃跃欲试,试管婴儿技术为她们愿望的实现提供了可能。下图为培育试管婴儿的大致流程图,据图回答问题。(1)试管婴儿技术目前已经发展到了第三代,即在胚胎移植前对胚胎进行诊断,从而帮助更多的家庭生出健康的宝宝。第三代试管婴儿技术在使用时反对用于设计。设计试管婴儿时,为了提高受孕率,需用处理以促进母体排出更多的卵子。 (2)为了避免生出不健康的孩子,有时需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序:从被测的囊胚中取出几个(填“滋养层”或“内细胞团”)细胞,提取DNA作为模板;然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段核苷酸序列作,在热稳定性的DNA聚合酶的催化作用下进行PCR扩增;最后与SRY特异性探针出现阳性反应的胚胎为男性。 (3)培育试管婴儿涉及的生物技术有(答出两点即可)等。答案 (1)遗传学婴儿性别促性腺激素(2)滋养层引物(3)体外受精技术、胚胎移植技术、动物细胞培养技术(答出两点即可)解析 (1)第三代试管婴儿技术可在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断,从而帮助更多的家庭生出健康的宝宝。第三代试管婴儿技术在使用时反对用于设计婴儿性别,以防止人类的性别比例失调。用促性腺激素处理可促进母体排出更多的卵子。(2)SRY-PCR是对移植前的人胚胎进行性别鉴定的技术,需从被测囊胚的滋养层中取出几个细胞,以Y染色体上SRY基因(性别决定基因)的一段序列为引物,在热稳定性的DNA聚合酶的催化作用下进行PCR扩增。如果某早期胚胎与SRY特异性探针出现阳性反应,则证明含有Y染色体上的SRY基因,因此可判断该胚胎发育成的个体是男性。(3)试管婴儿是胚胎工程的具体应用,涉及了体外受精技术、胚胎移植技术以及动物细胞培养技术等。7
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