胚胎工程技术包含的内容很丰富。下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)图中产生小牛的几个途径中,属于无性繁殖途径的有应用______(填数字)。
(2)人工授精时,受精卵形成的场所是在______,防止多精入卵的屏障有______;
若在应用2中进行冲卵操作,则该操作的生理学依据是______。
(3)若采取体外受精的方法获得受精卵,将优良公牛的精子收集后放在一定浓度的肝素溶液中进行培养,其目的是______。
(4)细胞A~D中属于原始性腺细胞的是______(填字母)。
(5)为一次获得多个细胞B,需向供体2注射______。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意______,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
疫苗和抗体已被广泛应用于预防与诊疗传染性疾病的过程,已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原。疫苗的生产和抗体的制备流程如下图所示,请回答下列问题:
(1)③构建A基因重组载体时,启动子和终止子是重新构建的,它们应该能被受体细胞的________所识别,以便于其催化转录过程。
(2)下图为A基因的结构示意图,已知Ⅱ区的碱基数是2000个,其中阴影区域碱基数是800个,空白区域中G和C的总数共有400个,则由该区域转录产生的能指导蛋白质合成的mRNA中A和U总数是________个。
(3)在给小鼠皮下注射A蛋白时,要重复注射几次的目的是通过二次免疫,增加小鼠体内的________数目。过程⑥的实质为________。
(4)在将X进行扩大培养前,至少需要经过________次筛选,其中包括_______________和__________,扩大培养的原理是________。
(5)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工程生产的________来制备疫苗。对该传染病疑似患者确诊时,可以从疑似患者体内分离出病毒与已知病毒进行核酸序列比较,或用图中的________与分离出的病毒进行特异性检测。
hNaDC3(人钠/二羧酸协同转运蛋白-3)主要分布于肾脏等重要器官,它具有促进人肾小管上皮细胞能量代谢和转运等功能。科研人员利用基因工程技术构建绿色荧光蛋白与hNaDC3融合基因,并在肾小管上皮细胞中表达,以动态观察hNaDC3在肾小管上皮细胞中的定位情况,为进一步研究hNaDC3的生理功能奠定基础。研究主要过程如图(实验中使用的限制酶SacⅠ的识别序列是GAGCT↓C,限制酶SacⅡ识别序列是CCGC↓GG)。请分析回答:
(1)与PCR相比,过程①需要的特有的酶是______,应从人体______(器官)的组织细胞中获得模板RNA。
(2)DNA分子被SacⅠ切割后,形成的黏性末端是______。过程②选用SacⅠ、SacⅡ分别切割hNaDC3基因和质粒载体,可实现目的基因定向插入并正常表达的原因是______。
(3)过程③可获得多种重组DNA,可依据不同DNA分子的大小,运用______(技术)分离、筛选重组表达载体。
(4)显微观察导入“绿色荧光蛋白-hNaDC3融合基因”的猪肾小管上皮细胞后发现:转染后第1天绿色荧光混合分布于细胞质和细胞膜,核中未见绿色荧光;到第5天绿色荧光清晰聚集于细胞膜,细胞质和细胞核中未见绿色荧光。根据这一观察结果还不能得出“hNaDC3是在细胞质中生成后,在细胞膜上发挥作用”的结论,需要设置对照实验以排除绿色荧光蛋白本身的定位,对照实验的设计思路是______。
(5)研究人员以较高浓度的葡萄糖溶液培养导入融合基因的猪肾小管上皮细胞,一段时间后发现,转染细胞的细胞膜上绿色荧光明显增强。这一实验结果可以说明______。
人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值。科研人员通过生物工程技术获得转HSA基因奶牛,并通过乳腺生物反应器生产HSA,其主要技术流程如下图所示:
回答下列问题:
(1)如上图所示,供核的牛胎儿成纤维细胞通常选用传代10代以内的细胞,其原因是 _______________________________________________________________。
(2)SRY-PCR法性别鉴定的基本程序是:提取牛胎儿成纤维细胞的DNA,经PCR反应体系扩增SRY基因(Y染色体上特有的性别决定基因)片段,然后对扩增产物进行检测。
要大量获得SRY基因,PCR扩增时需要加入两种引物:__________________(选填“引物I”、“引物II”、“引物III”、“引物IV”),原因是DNA聚合酶只能从核苷酸链的______________(2分,选填“5’端”或“3’端”)开始延伸DNA链,用两种引物才能确保______________。除引物外,PCR反应体系中还包含缓冲液、模板DNA、____________和 ____________等成分。通过SRY-PCR法进行性别鉴定,可获得更多的转HSA基因________牛,以便其通过乳腺生物反应器生产人血清白蛋白。
(3)在胚胎移植操作中,应对供体和受体母牛进行_____________处理,目的是使供体和受体处于相同的生理状态,使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致。由此可见,胚胎移植的实质是_____________________________________________。
科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多功能干细胞(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)要获取iPS细胞,首先要进行黑鼠体细胞体外培养。为了方便实验开展,可以对黑鼠组织用胰蛋白酶处理,其目的是消化______,以获得单个细胞的悬浮液。然后通过______得到纯系的细胞群。
(2)对从灰鼠的______部位获取的2-细胞胚胎,进行体外培养至囊胚后,将其制成重组囊胚。重组囊胚移植到白鼠体内后其______部分会发育形成胚胎的附属结构或胚外结构,而______分化出成体动物的所有组织和器官。
(3)制备iPS细胞的方法是把0ct4等转录因子在基因导入小鼠成纤维细胞,诱导其发生转化,从而产生iPS细胞。在基因导入过程中,除了质粒外,还可以选用______为运载体。若将某目的基因导入的受体细胞为大肠杆菌时______(能/不能)选用T2噬菌体为运载体。
下图1是获取用于构建基因表达载体的含人生长激素基因的DNA片段(DNA复制子链延伸方向是5′→3′,转录方向为左→右)示意图,图2是所用质粒示意图,其上的Ampr表示青霉素抗性基因,Tett表示四环素抗性基因。有关限制酶的识别序列和酶切位点如下表。请据图回答:
限制酶识别序列和酶切位点表
限制酶 | HindⅢ | BamHⅠ | PstⅠ | EcoRⅠ | SmaⅠ | BglⅡ |
识别序列(5′→3′) | A↓AGCTT | G↓GATCC | C↓TGCAG | G↓AATTC | CCC↓GGG | A↓GATCT |
(1) ①过程催化形成磷酸二酯键的酶有____________________,合成的人生长激素基因中________(选填“有”或“无”)与终止密码子相应的碱基序列。
(2) 引物1由5′→3′的碱基序列为________________________,引物2应含有限制酶________的识别序列;从图1的过程②开始进行PCR扩增,第六次循环结束时,图中用于构建基因表达载体的DNA片段所占比例是________。
(3) 在构建表达载体的过程中对图中质粒、DNA片段进行合适的完全酶切后,向两者的混合物中加入DNA连接酶,若只考虑DNA切段两两连接,则混合物中将形成________种环状DNA。
(4) 2018年11月基因编辑婴儿事件震惊了世界,舆论一片哗然,某科研团队利用“CRISPR/Cas9”技术将受精卵中的艾滋病病毒受体基因CCR5进行修改,拟培育出具有艾滋病免疫能力的基因编辑婴儿。下图3为向导RNA引导Cas9蛋白切割CCR5基因(目标DNA)示意图。
①向导RNA的合成需要________酶。Cas9蛋白是一种________酶。
②“GRISPR/Cas9”技术,是利用________法将Cas9蛋白和特定的引导序列导入受精卵中发挥基因编辑作用。
③基因编辑婴儿引起舆论的关注,很多科学家表示反对,请给出合理的理由______________。