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)。
限制性核酸内切酶、DNA连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植 性别、年龄 相同 两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵 体外受精、胚胎移植
【分析】
1、膀胱反应器有着和乳腺反应器一样的优点:收集产物蛋白比较容易,不会对动物造成伤害。此外,该系统可从动物一出生就收集产物,不论动物的性别和是否正处于生殖期。膀胱生物反应器最显著的优势在于从尿中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。
2、基因工程技术的基本步骤包括:目的基因的获取;基因表达载体的构建,是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等;将目的基因导入受体细胞;目的基因的检测与鉴定。
3、分析题图可知,步骤①为将W基因与运载体结合,构建基因表达载体;步骤②为将重组表达载体导入受精卵,常用显微注射法;步骤③为体外培养;步骤④为胚胎移植。
【详解】
(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连接酶连接粘性末端,形成重组表达载体;步骤②为显微注射;步骤③为体外培养;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)由分析可知,步骤③为体外培养,步骤④为胚胎移植,均属于胚胎工程。
【点睛】
本题考查基因工程和胚胎工程的相关知识,要求考生识记基因工程的基本工具和操作步骤,掌握胚胎工程各项技术的相关细节,能结合所学的知识准确答题,属于考纲识记和理解层次的考查。
体内受精和早期胚胎发育:
1、精子和卵子的发生:
项目 | 精子 | 卵子 |
场所 | 睾丸曲细精管 | 卵巢 |
时间 | 初情期开始 | 胎儿时期性别分化以后 |
过程 | (在卵细胞膜和透明带的间隙有两个集体是判断卵子受精的标志) | |
结果 | 4个精子 | 1个卵细胞;3个极体 |
MⅠ和MⅡ是否连续 | 是 | 否 |
2、受精作用
(1)受精作用的场所:输卵管。
(2)受精前的准备阶段
①精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力的生理现象。
②卵子的准备:在输卵管中发育达到减数第二次分裂的中期,才具备与精子受精的能力。
(3)受精阶段——四步曲
第一步:精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质,透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。
第二步:精子进入卵细胞腆。卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。
第三步:原核形成。雄原核形成和雌原核形成。
第四步:合子形成。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。
3、胚胎发育:
(1)过程:受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。
①卵裂期:细胞进行有丝分裂,数量增加,胚胎总体积不增加;
②桑椹胚:32个细胞左右的胚胎(之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞);
③囊胚:细胞开始分化,其中个体较大的细胞叫内细胞团将来发育成胎儿的各种组织;而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘;胚胎内部逐渐出现囊胚腔(注:囊胚的扩大会导致透明带的破裂,胚胎伸展出来,这一过程叫孵化);
④原肠胚:内细胞团表层形成外胚层,下方细胞形成内胚层,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。(细胞分化在胚胎期达到最大限度)
(2)图示:
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