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胚胎工程及生物技術(shù)的倫理問題 1.(2018海南瓊海一模)英國純血馬是世界頂級馬術(shù)比賽的常用馬種,其數(shù)量少,生育力低?，F(xiàn)代生物工程能有效提高優(yōu)質(zhì)馬的生育率。請回答下列問題。 (1)可以用由　　　　分泌的激素處理適齡純血母馬,使其一次性排出比自然情況下多幾倍到幾十倍的卵子。采集的卵母細胞應(yīng)人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂的中期,培養(yǎng)過程中要定期更換培養(yǎng)液,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)為獲得同卵雙胎或多胎,可以在胚胎發(fā)育的　　　　　　　　　　期用機械方法將胚胎分割。 (3)隨著動物體細胞克隆技術(shù)的發(fā)展,人們可以將純血馬的　　　　　　　　移入其他馬的　　　　　　　　細胞中,將其激活并發(fā)育成　　　　　　　　,再植入代孕母馬體內(nèi)。 (4)克隆技術(shù)在帶來巨大社會效益和經(jīng)濟效益的同時,也對人們的傳統(tǒng)觀念造成極大沖擊。我國政府的態(tài)度是禁止　　　　性克隆人。 答案 (1)垂體　長時間不更換培養(yǎng)液,會導(dǎo)致細胞代謝產(chǎn)物的積累,從而毒害細胞 (2)桑椹胚或囊胚 (3)體細胞細胞核　去核卵母　早期胚胎 (4)生殖 解析 (1)用垂體分泌的促性腺激素處理適齡純血母馬,可使其超數(shù)排卵。在培養(yǎng)卵母細胞的過程中要定期更換培養(yǎng)液,防止細胞代謝產(chǎn)物積累,從而毒害細胞。(2)桑椹胚或囊胚的內(nèi)細胞團細胞為全能干細胞,可以在胚胎發(fā)育的桑椹胚或囊胚期用機械方法將胚胎分割,以獲得同卵雙胎或多胎。(3)利用克隆技術(shù)可以將純血馬的體細胞細胞核移入其他馬的去核卵母細胞中,將其激活并發(fā)育成早期胚胎,再植入代孕母馬體內(nèi)。(4)我國政府的態(tài)度是不反對治療性克隆,禁止生殖性克隆人。 2.下圖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,請回答下列問題。 (1)若要大量獲得目的基因,可使用　　　　　　　　擴增白蛋白基因,通過③構(gòu)建的重組表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和　　　　　　　　、復(fù)制原點等部分。該重組表達載體導(dǎo)入的受精卵的性染色體組成應(yīng)為　　　　。 (2)如果需要通過①采集到更多的卵子,常用的激素是　　　　　　　　　　　　　;通過②采集的精子需　　　　后才能進行受精作用。 (3)在體外培養(yǎng)受精卵時,除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外,還需要提供　　　　　(氣體)以維持　　　　　　　　　　。 (4)為使⑤能成功進行,需要對奶山羊C進行　　　　　　　　處理,使之與供體的生理狀況保持相同。 答案 (1)PCR技術(shù)　標記基因　XX (2)促性腺激素　獲能 (3)CO2　培養(yǎng)液的pH (4)同期發(fā)情 解析 (1)目的基因常用PCR技術(shù)進行擴增?；虮磉_載體包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子和復(fù)制原點等部分。最終白蛋白基因表達產(chǎn)物在雌性動物的乳汁中提取,所以該重組表達載體導(dǎo)入的受精卵的性染色體組成為XX。(2)對供體母畜注射促性腺激素可使其超數(shù)排卵,從而收集到更多的卵子;對精子需要進行獲能處理后才能進行受精作用。(3)動物細胞培養(yǎng)時,需要一定的氣體環(huán)境,除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外,還需要提供CO2氣體以維持培養(yǎng)液(基)的pH。(4)在進行胚胎移植時需要對受體母奶山羊與供體母奶山羊進行同期發(fā)情處理,使它們處于相同的生理狀態(tài)。 3.供體細胞的抗原決定基因能編碼抗原或與抗原形成有關(guān)的酶,導(dǎo)致器官移植過程中出現(xiàn)免疫排斥?？茖W(xué)家利用基因工程方法對豬的基因組進行改造,以解決人體移植器官的短缺和免疫排斥問題?；卮鹣铝袉栴}。 (1)對豬基因組進行改造,可以選擇某種有調(diào)控作用的目的基因,重組后導(dǎo)入受體細胞,以達到抑制豬抗原決定基因　　　　　　　　　　　　的目的。進行DNA重組時需要使用的工具酶是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)選擇豬胚胎干細胞作為受體細胞,胚胎干細胞是從　　　　　　　　和　　　　　　　　中分離出來的一類細胞。將目的基因?qū)牒?利用標記基因的作用　　　　　　　　　　　含有目的基因的受體細胞。 (3)將含目的基因的胚胎干細胞注入豬的囊胚,而后將囊胚通過　　　　　　　　技術(shù)移入受體子宮,獲得轉(zhuǎn)基因豬。 (4)采用核移植技術(shù)克隆轉(zhuǎn)基因豬時,應(yīng)選用處于　　　　　　　　　　　　的卵母細胞作為受體細胞;隨后從構(gòu)建的重組胚胎中分離得到胚胎干細胞,經(jīng)誘導(dǎo)分化形成多種器官,這是利用胚胎干細胞的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)表達(轉(zhuǎn)錄/轉(zhuǎn)錄和翻譯/編碼抗原/編碼與抗原形成有關(guān)的酶)　限制酶、DNA連接酶 (2)早期胚胎　原始性腺　篩選(鑒定/選擇) (3)胚胎移植 (4)MⅡ中期(減數(shù)第二次分裂中期)　發(fā)育的全能性(全能性/分裂、分化能力/可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細胞特性) 解析 (1)進行器官移植時發(fā)生免疫排斥反應(yīng),主要是因為機體將外來的器官作為抗原進行攻擊,如果能抑制豬抗原決定基因的表達,就可以減輕免疫排斥反應(yīng)。進行DNA重組時需要使用限制酶切割目的基因和載體,用DNA連接酶將目的基因和載體進行連接。(2)胚胎干細胞可以從原始性腺或早期胚胎中分離出來。將目的基因?qū)牒罄脴擞浕虻淖饔煤Y選出含有目的基因的受體細胞。(3)因為要將含有目的基因的豬的囊胚移入受體子宮,使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因豬,所以應(yīng)用胚胎移植技術(shù)。(4)核移植技術(shù)中應(yīng)選處于MⅡ中期的卵母細胞作為受體細胞。利用的是胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性,誘導(dǎo)分化形成多種器官。 4.我國動物胚胎學(xué)家童第周與美國坦普恩大學(xué)牛滿江先生合作,做了如下實驗:他們從單尾鰭鯽魚的卵細胞細胞質(zhì)內(nèi),提取了一種小分子核酸,并將這種核酸注射到雙尾鰭金魚的受精卵中,在發(fā)育成的320條幼魚中,有106條魚由雙尾鰭變成了單尾鰭,雙尾鰭金魚表現(xiàn)出鯽魚的單尾鰭性狀。 由上述資料回答下列問題。 (1)他們提取的這種核酸是　　　　　,該核酸應(yīng)該由控制鯽魚單尾鰭發(fā)育的基因　　　　　產(chǎn)生。 (2)實驗中還有214條幼魚沒有發(fā)育成單尾鰭,可能的原因有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(寫出三點原因)。 (3)推測106條單尾鰭金魚發(fā)育成熟后相互交配,生出的子代小魚尾鰭的性狀是　　　　　　(填“單尾鰭”或“雙尾鰭”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)如果對注射了核酸的雙尾鰭金魚的受精卵進行胚胎分割,應(yīng)在　　　　　　　　　　　　　期進行,分割時必須將　　　　　　　　平分。 答案 (1)mRNA　轉(zhuǎn)錄 (2)沒有成功注入核酸;注入的核酸沒有控制翻譯;翻譯產(chǎn)物沒有影響性狀發(fā)育 (3)雙尾鰭　遺傳物質(zhì)沒有改變,單尾鰭性狀的出現(xiàn)屬于不遺傳的變異 (4)桑椹胚或囊胚　內(nèi)細胞團 解析 (1)將單尾鰭鯽魚卵細胞細胞質(zhì)中的一種核酸小分子注射到雙尾鰭金魚的受精卵中,發(fā)育成的金魚表現(xiàn)出了單尾鰭性狀,說明該核酸分子攜帶有單尾鰭鯽魚的遺傳信息,并能在雙尾鰭金魚的受精卵中表達,這種核酸是mRNA,mRNA是由DNA轉(zhuǎn)錄形成的。(2)該mRNA分子攜帶有單尾鰭鯽魚的遺傳信息,而有些幼魚沒有發(fā)育成單尾鰭,說明這些幼魚中沒有成功注入核酸,或者成功注入了但核酸沒有控制翻譯成相應(yīng)的蛋白質(zhì)等。(3)注射的核酸并沒有改變雙尾鰭金魚細胞核中的遺傳物質(zhì),屬于不遺傳的變異,因此單尾鰭金魚生出的子代小魚尾鰭的性狀仍然是雙尾鰭。(4)對受精卵進行胚胎分割,應(yīng)在桑椹胚或囊胚期進行,應(yīng)將內(nèi)細胞團均等分割。 5.杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點,被稱為“鉆石級”肉用綿羊。科研工作者通過胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示,請據(jù)圖回答問題。 (1)此過程用到的生物技術(shù)有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩個即可)。 (2)為了獲得更多的卵母細胞,需用　　　　　　　　　對雌性杜泊羊進行處理。進行體外受精前,需將卵母細胞培養(yǎng)到　　　　　期;精子需進行　　　　處理。受精時防止多精入卵的兩道屏障分別是　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　。 (3)生產(chǎn)上常用　　　　　　　　　　期的胚胎進行胚胎移植,移植的胚胎在受體綿羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)體外受精技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植等 (2)促性腺激素　MⅡ中　獲能　透明帶反應(yīng)　卵細胞膜反應(yīng) (3)桑椹胚或囊胚　受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng) 解析 (1)分析圖示可知,從采集卵母細胞、精子到受精卵的形成采用的是體外受精技術(shù);將受精卵培養(yǎng)成早期胚胎采用的是早期胚胎培養(yǎng)技術(shù);將早期胚胎移入當?shù)仄胀ňd羊體內(nèi),采用的是胚胎移植技術(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胞。進行體外受精前,需將卵母細胞培養(yǎng)到MⅡ中期;精子需進行獲能處理。受精時防止多精入卵的兩道屏障分別是透明帶反應(yīng)和卵細胞膜反應(yīng)。(3)生產(chǎn)上常用桑椹胚和囊胚期的胚胎進行胚胎移植,移植的胚胎在受體綿羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。 6.幾年前,英國議會下院投票通過一項歷史性法案,允許以醫(yī)學(xué)手段培育“三親嬰兒”?！叭H嬰兒”的培育過程可選用如下圖所示技術(shù)路線。請回答下列問題。 (1)過程①采用的是細胞工程中的　　　　　　技術(shù)。圖中“三親嬰兒”的染色體來自　　　　和父親提供的細胞核。 (2)進行過程②時,所用的父親精子是經(jīng)過　　　　處理的。過程②中防止多精入卵的屏障有　　　　　　　　和卵細胞膜反應(yīng)。 (3)過程③采用的是胚胎工程中的　　　　　　　　技術(shù),該過程所用培養(yǎng)液的成分除一些無機鹽和有機鹽類外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分以及　　　　　　　　等物質(zhì)。 (4)若捐獻者攜帶紅綠色盲基因,則該基因不能遺傳給“三親嬰兒”,原因是 　。 答案 (1)核移植　母親　 (2)獲能　透明帶反應(yīng)　 (3)(早期)胚胎培養(yǎng)　動物血清　 (4)紅綠色盲基因?qū)儆诤嘶?而捐獻者提供的是去核的卵母細胞 解析 (1)圖中過程①是將母親卵母細胞中的細胞核移植到捐獻者去核后的卵母細胞中,這屬于細胞工程中的核移植技術(shù)。根據(jù)圖示可知,“三親嬰兒”的全部染色體來自母親卵母細胞和父親精子中的細胞核。(2)過程②為體外受精,受精前精子在體外需進行獲能處理。防止多精入卵的屏障有透明帶反應(yīng)和卵細胞膜反應(yīng)。(3)過程③表示受精卵培育成早期胚胎,該過程采用的是胚胎工程中的早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)。哺乳動物胚胎培養(yǎng)需要“兩鹽”(無機鹽和有機鹽)、“兩素”(激素和維生素)、“兩酸”(核苷酸和氨基酸)和動物血清等。 7.下圖是科學(xué)家采用不同方法培育良種牛的過程。請據(jù)圖回答有關(guān)問題。 (1)與一般的繁育良種動物方式相比較,胚胎移植的優(yōu)勢是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。為提高良種奶牛的繁殖能力,在獲取卵母細胞之前需用促性腺激素對奶牛進行處理,目的是　　　　　　　　。 (2)“轉(zhuǎn)基因牛D”培育過程中,常用受精卵作為外源基因的受體細胞,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)圖中數(shù)字標號①代表的結(jié)構(gòu)為　　　　　　　　　,①將來發(fā)育為　　　　　　　　　　　,c→d過程需對其均等分割的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。A、B?；蛐褪欠裣嗤?　　　。 (4)在培育良種牛的過程中,都運用了動物細胞培養(yǎng)技術(shù)。在動物細胞培養(yǎng)過程中,為防止雜菌的污染而要加入一定量的　　　　　　。 答案 (1)可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力　超數(shù)排卵 (2)受精卵的全能性易于表達 (3)內(nèi)細胞團　胎兒的各種組織　有利于胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育　相同 (4)抗生素 解析 (1)與一般的繁育良種動物方式相比較,胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力;對良種母牛注射促性腺激素可促使其超數(shù)排卵。 (2)由于受精卵的全能性易于表達,因此良種牛培育過程中,常用受精卵作為外源基因的受體細胞。 (3)圖中③為內(nèi)細胞團,將來發(fā)育為胎兒的各種組織;c→d過程需對其均等分割,這樣有利于胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。來自同一個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)在動物細胞培養(yǎng)過程中,為防止雜菌的污染而要加入一定量的抗生素。 8.隨著全面二孩政策的放開,眾多高齡婦女躍躍欲試,試管嬰兒技術(shù)為她們愿望的實現(xiàn)提供了可能。下圖為培育試管嬰兒的大致流程圖,據(jù)圖回答問題。 (1)試管嬰兒技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展到了第三代,即在胚胎移植前對胚胎進行　　　　　診斷,從而幫助更多的家庭生出健康的寶寶。第三代試管嬰兒技術(shù)在使用時反對用于設(shè)計　　　　　　　　。設(shè)計試管嬰兒時,為了提高受孕率,需用　　　　　　　　　處理以促進母體排出更多的卵子。 (2)為了避免生出不健康的孩子,有時需對胚胎的性別進行鑒定。目前最有效最準確的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序:從被測的囊胚中取出幾個　　　　(填“滋養(yǎng)層”或“內(nèi)細胞團”)細胞,提取DNA作為模板;然后用位于Y染色體上的性別決定基因(即SRY基因)的一段核苷酸序列作　　　　,在熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶的催化作用下進行PCR擴增;最后與SRY特異性探針出現(xiàn)陽性反應(yīng)的胚胎為男性。 (3)培育試管嬰兒涉及的生物技術(shù)有　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩點即可)等。 答案 (1)遺傳學(xué)　嬰兒性別　促性腺激素 (2)滋養(yǎng)層　引物 (3)體外受精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)(答出兩點即可) 解析 (1)第三代試管嬰兒技術(shù)可在胚胎移植前對胚胎進行遺傳學(xué)診斷,從而幫助更多的家庭生出健康的寶寶。第三代試管嬰兒技術(shù)在使用時反對用于設(shè)計嬰兒性別,以防止人類的性別比例失調(diào)。用促性腺激素處理可促進母體排出更多的卵子。 (2)SRY-PCR是對移植前的人胚胎進行性別鑒定的技術(shù),需從被測囊胚的滋養(yǎng)層中取出幾個細胞,以Y染色體上SRY基因(性別決定基因)的一段序列為引物,在熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶的催化作用下進行PCR擴增。如果某早期胚胎與SRY特異性探針出現(xiàn)陽性反應(yīng),則證明含有Y染色體上的SRY基因,因此可判斷該胚胎發(fā)育成的個體是男性。 (3)試管嬰兒是胚胎工程的具體應(yīng)用,涉及了體外受精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)以及動物細胞培養(yǎng)技術(shù)等。