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课时分层作业(四十一) 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题
1.(2022·四川泸县模拟)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路,制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。
(1)步骤①中需要使用的工具酶有______________。步骤②和③所代表的操作分别是________________和________________。步骤④称为________。
(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的________________________(答出2点即可)的限制。
(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息________(填“相同”或“不同”),原因是
_____________________。
(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有________________(答出2点即可)。
[解析] (1)由分析可知,步骤①为构建基因表达载体,需使用同种限制酶切割目的基因和运载体,再由DNA连接酶连接黏性末端,形成重组表达载体;步骤②为显微注射;步骤③为早期胚胎培养;步骤④为胚胎移植。(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W,可从动物一出生就收集产物,不受动物的性别和年龄的限制。(3)在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞是由同一个受精卵有丝分裂产生的体细胞,其细胞核中染色体DNA所含的遗传信息相同。(4)胚胎工程的主要技术有体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术等。
[答案] (1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 显微注射 早期胚胎培养 胚胎移植 (2)性别、年龄 (3)相同 两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵 (4)体外受精、胚胎移植
2.(2022·贵州贵阳模拟)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:
(1)对1号猪使用________处理,使其超数排卵,收集并选取处在________期的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块,用________处理获得分散的成纤维细胞,放置于37 ℃的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是________。
(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行________。产出的基因编辑猪的性染色体来自________号猪。
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有________(填序号)。
①DNA测序 ②染色体倍性分析 ③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交
[解析] (1)据图分析可知,1号猪提供的是卵母细胞,对其注射促性腺激素可使其超数排卵,获得的卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才能进行核移植。(2)将2号猪的组织块分散成单个的成纤维细胞需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,该细胞的培养应在37 ℃含5%的CO2的恒温培养箱中进行,其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)利用胚胎分割技术对图示早期胚胎进行分割,可以获得更多的基因编辑猪;据图分析可知,核移植的细胞核来自2号猪,因此产出的基因编辑猪的性染色体来自2号猪。(4)检测病毒外壳蛋白基因(目的基因)是否导入4号猪,可以采用DNA分子杂交法检测目的基因的序列;目的基因表达的最终产物是蛋白质(病毒外壳蛋白),可以利用抗原—抗体杂交法进行检测,故选①④。
[答案] (1)促性腺激素 减数第二次分裂中 (2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 维持培养液的pH (3)分割 2 (4)①④
3.(2022·深圳高级中学高三模拟)如图为纯种荷斯坦奶牛的繁殖过程,据图回答下列问题:
(1)克隆动物培养过程与图示繁殖过程相比,特有的技术手段是________技术,这两种繁殖动物的方式相比,实质性的区别为前者是________(填“无性生殖”或“有性生殖”),后者是________(填“无性生殖”或“有性生殖”)。
(2)一般用________激素对供体母牛做超数排卵处理,用孕激素处理受体牛以利于胚胎移植。
(3)受精卵体外培养所需的培养液成分一般比较复杂,除一些无机盐和有机盐类外,还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及________等物质。
(4)纯种荷斯坦奶牛繁殖成功原因之一是纯种荷斯坦奶牛胚胎可与受体黄牛的子宫建立____________________,但是移入受体的供体胚胎的________在孕育过程中不受任何影响。
(5)某研究所决定培养转基因荷斯坦奶牛,科研人员先构建含药用蛋白基因的表达载体,再将其导入受精卵中,然后还要采用DNA分子杂交技术检测__________