第39讲 胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题

第39讲 胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题 课时训练·知能提升 限时式检测 梯级式提升

(时间:40分钟 分值:90分)

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知识点 1.受精作用及早期胚胎发育和培养 2.胚胎干细胞技术、胚胎移植及胚胎分割 移植 3.生物技术的安全性及伦理问题

一、选择题:本大题共6小题,每小题5分,共30分。

1.(2012·浙江理综)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述,正确的是( A )

A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性 B.卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大 C.囊胚的滋养层细胞具有发育全能性 D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层

解析:卵裂球细胞体积随分裂次数增加而减小,B错误。囊胚的内细胞团具有发育全能性,C错误。原肠胚发育分化形成三个胚层,D错误。 2.下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述,正确的是( D )

A.采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用

题号及难易度 2,4,8(中),9(中) 3,5,6(中),7,10(中), 11(中) 12(中) B.排卵就是排出成熟卵细胞的过程

C.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成

D.受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体 解析:采集到的精子必须经获能处理后才能受精,采集的卵细胞需要培养成熟后才可与获能的精子受精;卵细胞形成时的分裂过程分两个阶段,未排卵之前是在卵巢进行的,排卵之后减数分裂的继续完成则是在输卵管中。

3.供、受体母牛选择好后,要用激素进行同期发情处理的原因是( B )

A.防止受体牛不愿意接受胚胎

B.只有受体与供体的生理状态相同,被移植的胚胎才能继续正常发育 C.只要发情排卵后,各阶段时间内的变化供、受体生理状态完全相同 D.同期发情处理后,卵细胞和精子受精结合能力强

解析:对供体和受体同时用激素同期发情处理是为了保证供体和受体具有相同的生理状态,以确保胚胎移植后能正常发育。 4.分析下面图解判断以下哪一项不是精子、卵细胞发生的区别( D )

A.初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间 B.MⅠ和MⅡ的时间连续性

C.成熟生殖细胞是否经过变形 D.成熟生殖细胞中染色体的数量

解析:初级精母细胞是雄性动物初情期开始后,才由精原细胞分裂形成的,而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后形成的。精子的产生过程中,MⅠ和MⅡ是连续的,而卵细胞产生通过MⅠ形成次级卵母细胞,在精子与卵子的结合过程中才完成MⅡ。精子细胞形成后变形为蝌蚪状,卵细胞不需要变形。成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成,都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。

5.(2013南京二模)如图所示是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是( A )

A.A所表示的细胞不一定是受精卵

B.图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段 C.应把③移植到处于发情状态的母牛的输卵管中

D.图示过程使用了细胞培养、胚胎分割、核移植等生物技术 解析:受精卵和经过核移植的重组卵母细胞都能发育形成囊胚,包括卵裂、桑椹胚等阶段;③应移植到处于发情状态的母牛的子宫内进行发育;图中涉及的生物技术有动物细胞培养、胚胎分割技术、胚胎移植技术,而未用到核移植技术。

6.(2013浙江宁波模拟)胚胎干细胞培养的基本过程如图所示,下列叙述正确的是( B )

A.①过程的培养液与动物细胞培养的培养液成分不同之处是不含有动物血清

B.②过程采用酶处理的方式将内细胞团细胞分散开

C.③过程培养基中需加入经紫外线照射后的成纤维细胞,以促进胚胎干细胞分化

D.早期胚胎继续发育会在外层形成滋养层细胞,最终这部分细胞发育为成体的一部分

解析:动物细胞培养所需的营养物质与体内基本相同,需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素,以及血清、血浆等天然成分;早期胚胎培养的培养液成分一般都比较复杂,除了一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等,A错误;胚胎成纤维细胞是作为滋养层细胞,是为了抑制胚胎干细胞分化,C错误;滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,D错误。 二、非选择题:本大题共6小题,共60分。

7.(2013福建普高质检)(10分)科研中常用Gfp基因表达的绿色荧光蛋白作为标记,示踪细胞的生命活动过程。下图为绿色荧光小鼠制备流程图。

请回答:

(1)图中所用的胚胎干细胞可以从囊胚的 或原始生殖腺中分离出来。将该细胞培养在添加了抑制因子的培养液中,是为了能够维持其 的状态,以保持干细胞的全能性。

(2)图中步骤③所用的G418是一种抗生素,它通过影响核糖体功能而阻断蛋白质合成,对细胞有毒性,可导致细胞死亡。Neo基因表达的蛋白可以将G418转变成无毒形式。添加G418的目的是 。 (3)移入代孕母鼠b的胚胎中,含有Gfp基因的干细胞只有分化成 细胞后,小鼠c的子代才有可能出现绿色荧光小鼠。 (4)可以使用 方法在蛋白质水平上鉴定小鼠是否存在绿色荧光蛋白。

解析:(1)胚胎干细胞可以从囊胚的内细胞团或原始性腺中分离出来;将该细胞培养在添加了抑制因子的培养液中,是为了能够维持其不分化的状态,以保持干细胞的全能性。(2)G418是一种抗生素,对细胞有毒性,可导致细胞死亡;

Neo基因表达的蛋白可以将G418转变成无毒形式,所以添加G418的目的是筛选出导入目的基因的胚胎干细胞。(3)移入代孕母鼠b的胚胎中,含有Gfp基因的干细胞只有分化成生殖细胞后,才能传给小鼠c

的子代并表达,出现绿色荧光小鼠。(4)可以使用抗原—抗体杂交的方法在蛋白质水平上鉴定小鼠是否存在绿色荧光蛋白。 答案:(1)内细胞团 不分化

(2)筛选出导入目的基因的胚胎干细胞(或筛选出携带绿色荧光蛋白基因的胚胎干细胞;或筛选出导入基因表达载体的胚胎干细胞) (3)生殖

(4)抗原-抗体杂交

8.(2014江苏淮安模拟)(12分)读哺乳动物受精过程示意图,回答下面的问题。

(1)图中字母表示的结构名称是a 、b 、 c 、d 。

(2)图中数字表示的过程是① 、② 、③ 、④ 、⑤ 。 (3)在精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化,具有了受精能力,这个过程叫做 。卵子一般在排出后都要在 进一步成熟,当达到 时,才具备与精子受精的能力。

(4)在精卵相遇时精子发生 反应,释放出 酶,该酶可溶解透明带外面的 细胞群和 ,形成穿越 的通道。当精子接触到卵细胞膜时会发生 反应,这是防止多精入卵的第一道屏障,同时精子膜与 融合,精子入卵。这时卵细胞膜发生生理反应—— ,这是防止多精入卵的第二道屏障。同时精子的头部和尾部分离,由此看出精子进入卵子的部分几乎只有头部的 。

解析:(1)a是放射冠,b是卵黄间隙,c是雄原核,d是雌原核。(2)①过程为精子头部进入卵细胞,②是精子头部穿过透明带,③是雄原核、雌原核相互靠近,④是雄原核和雌原核融合形成完整细胞核。(3)精子在雌性输卵管内要经过获能处理才能与卵细胞结合完成受精作用。卵细胞需要在输卵管内进一步成熟,需要在输卵管内完成减数第二次分裂才能受精。(4)防止多精子入卵的屏障包括卵黄膜封闭、透明带反应。 答案:(1)放射冠 卵黄间隙 雄原核 雌原核 (2)精子穿过放射冠 精子穿过透明带 精子进入卵细胞膜 雄、雌原核相向移动 雄、雌原核融合 (3)精子获能 输卵管内 减数第二次分裂的中期 (4)顶体 顶体 卵丘 透明带 放射冠和透明带 透明带 卵细胞膜 卵细胞膜封闭作用 细胞核

9.(2014龙岩达标考试)(10分)下图是世界上第一头携带外源赖氨酸基因的克隆奶牛培育过程,此奶牛能够产生含赖氨酸较高的牛奶。请据图回答:

(1)欲知图中重组细胞发育成的早期胚胎是否含有赖氨酸基因片段,

最好切取早期胚胎中囊胚期的 细胞,提取其DNA,利用 的方法进行检测。

(2)奶牛C与奶牛F的生产过程均用到的胚胎工程技术有 。 (3)奶牛F的毛色最可能与图中 牛相同。

(4)用于构建重组细胞的细胞核一般选用培养 代以内的成纤维细胞,以保持奶牛F正常二倍体核型。

解析:(1)对早期胚胎进行基因检测,通常选取囊胚期的滋养层细胞进行DNA分子杂交。(2)奶牛C和奶牛F,在培养过程中,都用到了早期胚胎培养技术和胚胎移植技术。(3)奶牛F基因来自于雌牛D的细胞质基因和奶牛C的核基因,通常毛色由核基因控制,因而奶牛F毛色最可能与图中奶牛C相同。(4)细胞培养过程中,细胞分裂超过10代后,可能发生突变,因而构建重组细胞时,一般选用10代以内的细胞,以保持奶牛F正常二倍体核型。 答案:(1)滋养层 DNA分子杂交 (2)早期胚胎培养、胚胎移植 (3)(奶牛)C (4)10

10.(2013渭南高三检测)(10分)下图是转基因猕猴培育过程示意图,请据图回答:

(1)过程①用到的工具酶中能识别特定核苷酸序列的是 ,过程②中常用 将目的基因导入受精卵。

(2)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CO2气体以维持 。 (3)图中过程⑦称为 ,为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同,此前需要对代孕雌猴作 处理。受体对移入子宫的外来胚胎不会发生 ,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

(4)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴,可对早期胚胎进行 ,选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎进行操作。若选用囊胚期的胚胎,操作过程需要特别注意的问题是 。 解析:(1)构建基因表达载体时用到能识别特定核苷酸序列的工具酶是限制性核酸内切酶;将目的基因导入动物细胞采用最多、最有效的方法是显微注射法。

(2)受精卵的培养需要稳定的pH,CO2可维持培养液pH稳定。 (3)体外培养的胚胎移入受体动物子宫中的过程称胚胎移植;为了使胚胎在受体动物的子宫内顺利着床,需用激素对受体动物进行同期发情处理;受体动物的子宫不会对外来胚胎产生免疫排斥反应。

(4)可以通过胚胎分割的方法用一个受精卵获得多个胚胎,进而获得多只转基因动物;在囊胚期进行胚胎分割时,要注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

答案:(1)限制性核酸内切酶 显微注射法 (2)培养液的pH值 (3)胚胎移植 同期发情 排斥反应 (4)胚胎分割 将内细胞团均等 分割

11.(2013·山东理综)(8分)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS),继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下:

(1)从黑鼠体内获得体细胞后,对其进行的初次培养称为 ,培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂,这种现象称为 。

(2)图中2-细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得,该过程称为 ;也可从灰鼠体内取出卵子,通过 后进行早期胚胎培养获得。

(3)图中重组囊胚通过 技术移入白鼠子宫内继续发育,暂不移入的胚胎可使用 方法保存。

(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的 分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向 后用于疾病的细胞治疗。

解析:(1)原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养。接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象。

(2)将早期胚胎从母牛子宫中冲洗出来的方法叫冲卵。

(3)暂不进行胚胎移植的胚胎可放入-196 ℃的液氮中冷冻保存。 (4)胚胎干细胞简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞。iPS与ES细胞一样,可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。

答案:(1)原代培养 接触抑制 (2)冲卵(或:冲胚) 体外受精(或:核移植) (3)胚胎移植 冷冻(或:低温) (4)内细胞团细胞 诱导分化

12.(10分)胚胎工程技术包含的内容很丰富,如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛,请据图回答下列问题。

(1)应用1中获得的小牛,其遗传物质来源于 ,细胞B的名称是 。

(2)应用2中牛完成体内受精的场所是 ,刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为 ,胚胎种植后可以通过 从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生,采用的胚胎工程技术有 、 、 (至少答出2种)等。

(3)应用3中细胞C、D分别取自 、 。 (4)应用4中通过 技术获得二分胚①和②,同时,可以通过取样 进行分子水平的早期胚胎性别鉴定;也可以在细胞水平上通过对 的分析进行性别鉴定。

解析:(1)从图示可看出应用1中获得的小牛,其遗传物质来源于供体1和供体2,细胞B为处于MⅡ中期卵母细胞。(2)体内受精的场所为输卵管。胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚进行移植,胚胎种植后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的物质,试管牛应用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术手段。(3)细胞C来自生殖腺,而细胞D来自早期胚胎,利用胚胎分割可获得多胚,利用滋养层的细胞可进行早期胚胎性别鉴定,也可通过对染色体的分析进行性别 鉴定。

答案:(1)供体1和供体2 MⅡ中期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞) (2)输卵管 桑椹胚或囊胚 胎盘

体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植 (3)原始性腺(或生殖腺) 早期胚胎(囊胚的内细胞团) (4)胚胎分割 滋养层 染色体(或性染色体)

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