[生物——选修3现代生物技术专题]

   基因疫苗是指编码外源性抗原的基因导入人和动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。某科研所计划利用基因疫苗，通过基因工程和胚胎工程技术培育具有口蹄疫免疫特性的高产奶牛。请回答下列问题：

（1）基因工程的核心步骤是________________________，这一过程需要的酶是___________________________________________。

（2）一个完整的基因表达载体至少包括目的基因，________，________，标记基因等。通常用________________________技术将目的基因导入动物细胞。

（3）欲检测高产奶牛体内是否出现口蹄疫病毒的抗原蛋白，在分子水平上检测的方法及结果是从基因牛中提取________________，用________________________杂交，如果出现杂交带，表明奶牛中出现了抗原蛋白，反之，表明奶牛中未出现抗原蛋白。

（4）胚胎工程最后一道工序是胚胎移植，其实质是_________________________________。

（5）为提高胚胎的利用率，可以采用胚胎分割技术，应该选用___________________分割。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将____________________均等分割。

I．采集良种供体奶牛的卵母细胞和精液，通过体外受精，形成受精卵；

II．将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵，形成重组细胞；

III．电脉冲刺激重组细胞促使其形成早期胚胎；

IV．将胚胎移植到受体母牛的子宫中，最终发育成转基因小牛。

请回答下列问题：

（1）一般情况下，良种奶牛所排出的卵子往往数量不足，通 过_____________ 处理可以使其排出更多的卵子。

（2）步骤I中，体外受精前，需要对精子进行_________处理。受精过程中防止多精入卵的生理反应包括____________反应和卵细胞膜反应。

（3）步骤II中，将目的基因导入受精卵最为有效的方法是__________ 。导入前，需要将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，这一步骤属于基因工程操作“四步曲”中的什么步骤？__________________________

（4）实验步骤III中，进行早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种无机盐、有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加激素和_______________。

（5）若需迅速得到大量转基因奶牛，可采用下列处理方法：在步骤IV中将早期胚胎分割成若干个胚胎。进行上述操作时，应选择发育至__________阶段或桑椹胚阶段的胚胎进行操作，如果选择前者，分割时必须注意要将早期胚胎中的_______均等分割。

（6）将胚胎移入受体牛体内属于__________ 技术，在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是_________________________。

回答有关基因工程和胚胎工程的问题：

I .抗冻蛋白是一类抑制冰晶生长的蛋白质，能降低水溶液的冰点，从而导致水溶液的熔点和冰点出现差值，这个温度差称为热滞值。昆虫抗冻蛋白的热滞值最高，为3～ 6℃，鱼的热滞值为0.7～1.5℃。因此，昆虫抗冻蛋白在实际应用上具有更大的潜力。为了扩展一些植物的生存范围，科学家利用昆虫抗冻蛋白（AFPS）的异源表达，现已成功地提高了烟草的抗冻能力。请分析回答相关问题：

（1）基因工程的核心步骤是__________________，这一过程需要的工具酶是____________________。将AFPS基因导入烟草细胞中，常用____________法，这是因为烟草属于双子叶植物，此操作过程中使用的运载体是___________。

（2）若检测是否产生抗冻蛋白，一般采用_________方法进行分子水平的检测。

II .胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。

（1）有时需要将早期胚胎分割，提高胚胎的利用率。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意                 ，以免影响胚胎的恢复和进一步发育。

在对囊胚阶段的胚胎做DNA分析性别鉴定时，所取的样本是          细胞。

（2）试管牛能在受体子宫中存活的生理基础是                      。

（3）胚胎干细胞培养也是一项重要的胚胎工程技术。胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的，在功能上具有           ，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。在体外培养条件下，为保持胚胎干细胞的未分化状态，通常在培养皿中铺上一层          细胞或培养在添加了抑制因子的培养液中。

日前，英国研究人员利用最新的3D打印技术，“打印”出了活体胚胎干细胞。实验证明，这些干细胞仍保持着人体胚胎干细胞的正常分化能力。科学家使用活体卵子及皮肤成纤维细胞，在实验室已成功克隆出了数个人体胚胎，进而可以开发出有研究价值的胚胎干细胞。请回答：

（1）自然状况下的胚胎干细胞是由哺乳动物的早期胚胎或                中分离出来的一类细胞。

（2）上述过程中要应用到的动物细胞工程技术有                          、                        。胚胎干细胞在形态上表现为体积小，细胞核大，          明显，在功能上具有                   。

（3）将胚胎干细胞用于检测有毒物质是否引起了基因突变，在分子水平上需要采用         技术。

（4）若选用囊胚进行胚胎分割，要注意对其               做到均等分割。

（5）胚胎移植是否成功，与供体和受体的生理状况有关。在胚胎移植操作中，应对供体和受体母畜进行

              处理才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致。

牛奶中有机营养物质除蛋白质外还含有乳糖等成分，许多人体内缺乏乳糖酶，无法分解这些乳糖，喝牛奶常会导致腹胀、腹泻、腹痛等症状。科学家已成功培育出了转基因“低乳糖奶牛”。这种奶牛所产牛奶中不含乳糖或含量很低。其生产过程大致如下：

请回答下列问题

（1）在过程 ① 中构建基因表达载体时，需要获取仅在              细胞中特异性表达的基因的启动子，以使乳汁中的乳糖含量降低。构成启动子的基本单位是                 。

（2）将人的肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，常用的方法是                            。

（3）进行过程 ④ 操作前，需要对取自早期胚胎的滋养层细胞利用                   技术进行DNA分析，以鉴定其性别。为提高胚胎的利用率，可将                    期的胚胎进行分割。胚胎中滋养层细胞将发育成                     。

（4）人的肠乳糖酶基因在奶牛中是否成功表达，可以采用抗原—抗体杂交进行检测，其中的抗原是指                             

(1)htPA基因与载体用________切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用________技术。

(2)为了获取更多的卵(母)细胞，需要对供体母羊注射促性腺激素，使其________。采集的精子需要经过________处理，才具备受精能力。

(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是________。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的________。

(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到________，说明目的基因成功表达。

（1）为了使乳汁中含有抗血栓药物，需要获取仅在_____    ___细胞中特异性表达的基因的启动子，与该药用蛋白基因等构建基因表达载体，

并用_______       ___技术将基因表达载体导人山羊的受精卵中，成功后，在胚胎发育的初期，通过___         _____技术分析DNA进行性别鉴定，选取能够发育成母羊的胚胎继续培养成转基因山羊。

（2）科研人员通过以上过程获得了所需的胚胎，可在胚胎发育的__________________阶段采用_______   ____技术在体外获得更多的胚胎。

请根据图示信息回答:

（1）试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有                        等。

（2）用来促进B牛超数排卵的激素可能是        分泌的促性腺激素。

（3）产生F牛的理论依据是                  ，其生殖方式属于            。

（4）要培育高产奶率的转基因牛，则目的基因的受体细胞一般是              。