高考生物二轮课时限时集训19 胚胎工程生态工程及生物技术的安全性.docx

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高考生物二轮课时限时集训19胚胎工程生态工程及生物技术的安全性

课时限时集训（十九）　胚胎工程、生态工程及生物技术的安全性

（限时：

40分钟）

（对应学生用书第149页）

1．随着科学技术的发展，人们可以通过结合多种现代生物技术大量生产出人类需求量大的一些药物，如我国基因工程药物的研制和生产就已取得极大的成功。

目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，大致过程如图所示。

请回答下列问题：

（1）哺乳动物的体外受精主要包括[a]________、[b]________和受精等几个主要步骤。

若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射________，使其排出更多的卵子。

（2）在过程c中需要用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶，构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是________识别、结合位点。

（3）d过程常用的方法是________，e过程的名称为________，胚胎移植的实质是_______________________________________________________________。

（4）若要一次获得多只完全相同的转基因牛，应采用胚胎分割技术，通常选择发育良好、形态正常的________或桑椹胚。

解析：

（1）哺乳动物的体外受精主要包括精子的获取、卵母细胞的采集和受精等几个主要步骤。

为了促使优良母畜排出更多的卵子，采用的方法是用促性腺激素处理，促其超数排卵。

（2）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位。

（3）d过程是将重组质粒导入受体细胞，若受体细胞是动物细胞，常用的方法是显微注射法。

e过程是胚胎移植，即将早期胚胎移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体，所以胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

（4）进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

答案：

（1）精子的获取　卵母细胞的采集　促性腺激素　

（2）RNA聚合酶　（3）显微注射法　胚胎移植　早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　（4）囊胚

2．下图是利用胚胎工程技术对优良牛进行快速繁殖的有关示意图。

请回答下列问题。

（1）可以对供体母牛注射促性腺激素进行________处理以获得更多的A细胞；将A细胞培养至减数第二次分裂中期也可用于克隆动物的培育。

（2）和受精发育有关的过程有：

a第一次卵裂开始；b释放第二极体；c顶体反应；d穿越透明带；e雌、雄原核融合。

其正确的顺序为________（填序号）。

（3）丁图的②将发育为胎儿的________。

图中的胚胎发育主要场所是________，还未与子宫建立组织上的联系，这就为胚胎移植中________提供了可能。

（4）为了提高胚胎利用率，获得更多胚胎，可以对图中________（填编号）进行分割。

胚胎干细胞可以从丁图的________（填编号）中分离出来，这类细胞在形态上表现为__________________________________________________的特点。

解析：

（1）图中A细胞为卵细胞，为获得更多的卵细胞，可以对供体母牛注射促性腺激素进行超数排卵。

（2）受精阶段主要包括：

精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和配子结合。

其过程为：

顶体反应→穿越放射冠→穿越透明带（透明带反应）→卵细胞膜反应（卵黄膜封闭作用）→卵子完成减数第二次分裂并释放第二极体→雌雄原核的形成、核膜消失，雌、雄原核融合形成合子→第一次卵裂开始。

对照序号，正确的顺序为cdbea。

（3）丁图的②为滋养层细胞，将发育为胎儿的胎膜和胎盘。

图中的胚胎发育主要场所是输卵管。

此时胚胎还未与子宫建立组织上的联系，为胚胎收集提供了可能。

（4）图中丙、丁分别为桑椹胚、囊胚，此时的胚胎细胞具有发育的全能性，为了提高胚胎利用率，获得更多胚胎，胚胎分割时应选择发育良好的桑椹胚、囊胚。

图中④为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织，是胚胎干细胞的一个重要来源。

其特点为细胞体积小，细胞核大，核仁明显。

答案：

（1）超数排卵　

（2）cdbea　（3）胎膜和胎盘　　输卵管　胚胎收集　（4）丙、丁　④　细胞体积小，细胞核大，核仁明显

3．科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞（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。

请回答下列问题：

（1）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为________，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为________。

（2）图中2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为________________，也可从灰鼠体内取出卵子，通过________________后进行早期胚胎培养获得。

（3）图中重组囊胚通过________技术移入白鼠子宫内继续发育，此技术对代孕受体的要求是________________________________。

在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是________________________________，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用________技术。

（4）小鼠胚胎干细胞（ES）可由囊胚的________________分离培养获得，iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向________后用于疾病的细胞治疗。

解析：

（1）原代培养指将动物组织用酶解法分散成单个细胞后进行的初次培养，接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。

（2）将早期胚胎从小鼠输卵管或母牛子宫中冲洗出来的方法叫冲卵；早期胚胎可由卵子体外受精或经过体细胞核移植后发育形成。

（3）图中重组囊胚经过胚胎移植技术导入到受体子宫内发育；胚胎移植要求将胚胎移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物体内。

优势主要是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，大大缩短供体本身的繁殖周期。

若想进一步提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。

（4）胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞，其中早期胚胎来自囊胚的内细胞团细胞；iPS与ES细胞一样，可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。

答案：

（1）原代培养　接触抑制　

（2）冲卵（或冲胚）　体外受精（或核移植）　（3）胚胎移植　同种、生理状态相同的其他雌性动物　可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　胚胎分割　（4）内细胞团细胞　诱导分化

4．（2018·烟台市高三一模）下图表示利用小鼠胚胎干细胞（ES细胞）做的研究，分析回答下列问题。

（1）a过程表示基因工程，则其核心步骤是________________。

该过程所使用的工具酶有________________。

（2）b过程可增加ES细胞的数量，若想从早期胚胎中获得更多的ES细胞，可将早期胚胎培养至________（时）期。

d过程移入的胚胎能够存活，是因为代孕子宫不会对其发生________________。

同时能与受体子宫建立正常的________________的联系。

用肝癌细胞作为抗原刺激B淋巴细胞，再将此淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后获得细胞代谢产物________________，该产物与抗癌药物结合制成“生物导弹”，从而定向杀死小鼠体内的肝癌细胞。

（3）上述研究过程中使用的技术有_________________________________（至少3个）。

若要培养试管动物，除以上技术外，还需要运用________技术。

解析：

（1）基因工程的核心步骤是构建目的基因（致癌基因）的表达载体，需要限制酶和DNA连接酶的催化。

（2）图中b过程为利用动物细胞培养获得更多的ES细胞的过程。

若要从早期胚胎中获得更多ES细胞，则可将早期胚胎培养至囊胚期。

D为胚胎移植，移植到受体子宫内的胚胎能存活，表明代孕子宫不会对其发生免疫排斥反应，同时能与受体子宫建立正常的生理和组织上的联系。

以肝癌细胞为抗原获得的杂交瘤细胞可分泌抗肝癌细胞抗体。

（3）a为基因工程技术，b过程涉及动物细胞培养技术，c表示早期胚胎培养技术，d表示胚胎移植技术。

培养试管动物还需要体外受精技术。

答案：

（1）（致癌）基因表达载体的构建　限制酶和DNA连接酶　

（2）囊胚　免疫排斥反应　生理和组织上　抗肝癌细胞抗体　（3）DNA重组技术、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植　体外受精

5．转基因猪可为人体器官移植提供供体。

人的hDAF基因在猪细胞中表达后，能抑制急性排异反应。

某科研小组利用生物工程技术获得器官移植供体，其操作流程如下图所示。

请回答：

（1）hDAF基因在体外大量扩增时，所用工具酶的特点是________________，过程Ⅲ需要的工具酶是

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

（2）通过检测____________________来确定hDAF基因在ES细胞是否表达，从而筛选所需细胞。

过程V中常用______________技术将ES细胞添加到囊胚中。

（3）除图中方法外，ES细胞还可从__________________________________中获得，利用ES细胞生产用于移植的器官，其原因是

_______________________________________________________________。

（4）Ⅱ过程获得的重组胚胎移植到受体内，存活率较高的原因是__________________________，选用转基因猪为人体器官移植提供供体，突出的优点是_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

解析：

（1）hDAF基因在体外大量扩增时，所用工具酶为热稳定DNA聚合酶，该工具酶的特点是热稳定性强。

过程Ⅲ为基因表达载体的构建，需要的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶。

（2）确定hDAF基因在ES细胞是否表达，需检测有无hDAF基因控制合成的蛋白质。

将携带有目的基因的ES细胞添加到囊胚中，常用显微注射技术。

（3）ES细胞来源于早期胚胎或原始性腺。

之所以利用ES细胞生产用于移植的器官，其原因是ES细胞的分化程度低、全能性高。

（4）通过体细胞核移植技术获得的重组胚胎移植到受体内，存活率较高的原因是基本不发生免疫排异反应。

因为猪和人的遗传物质同源性高，器官大小相近，材料易得等，所以常选用转基因猪为人体器官移植提供供体。

答案：

（1）热稳定性强　限制性核酸内切酶和DNA连接酶　

（2）有无hDAF基因控制合成的蛋白质　显微注射　（3）原始性腺　分化程度低、全能性高　（4）基本不发生免疫排异反应　遗传物质同源性高，器官大小相近，材料易得（至少答出2条，其他合理答案亦可）

6．我国全面放开二孩政策已正式实施。

一些高龄产妇希望通过试管婴儿技术圆二胎梦。

请回答以下相关问题：

（1）由于女性的自然周期产生的卵子太少，在取卵前通常需要注射促性腺激素，而不通过服用雌激素来直接促进更多的卵泡发育，原因是

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

（2）在体外受精前，医生借助超声波探测仪等工具用吸卵针从某女士卵巢中吸取卵母细胞；随后将取出的卵母细胞置于与________中相似的环境，让它进一步发育成熟。

受精过程中，精子顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵子的________________，最终进入卵子内完成受精作用。

（3）胚胎的早期培养与动物细胞培养一样，都需要满足___________________________________及营养等条件。

（4）若做试管婴儿的夫妇中，妻子患有线粒体疾病（线粒体DNA缺陷），丈夫正常，则子女患病情况为________。

若要获得健康的孩子，可通过特殊的设计试管婴儿技术即“三亲婴儿”（医生要去除女性捐赠者卵子中的细胞核，接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之，最后再按照标准的试管婴儿技术进行培育）。

“三亲婴儿”的获得过程，除运用胚胎工程的技术手段外，还要特别运用________________技术。

解析：

（1）在雌激素的分级调节中，当雌激素含量增多，会通过负反馈调节，抑制卵巢的发育。

因此需要注射促性腺激素，来促进卵巢的发育。

（2）生物体内卵母细胞发育成熟的场所为输卵管，因此体外获得的卵母细胞也应置于与输卵管相似的环境中，让它进一步发育成熟。

顶体酶能够溶解卵母细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路；随后顶体酶能将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带。

（3）胚胎的早期培养与动物细胞培养一样，需要满足无菌无毒的环境、适宜的温度和pH（7.2～7.4）、相应的气体环境（O2与CO2）。

（4）受精作用时，受精卵中的线粒体来自于母本，而母本患有线粒体疾病，因此子女全患病。

去除女性捐赠者卵子中的细胞核，接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之，此过程属于动物细胞核移植技术。

答案：

（1）过量的雌激素会通过负反馈调节影响卵巢的发育　

（2）输卵管　放射冠和透明带　（3）无菌无毒的环境、适宜的温度和pH、相应的气体环境　（4）全患病　动物细胞核移植

7．下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图回答：

（1）上图A、B过程用到的生物技术分别是________、________，甲称作________。

（2）乙是具有________和________________的胚胎干细胞。

（3）相同的胚胎干细胞，通过C过程“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是________________。

上述“克隆”过程是胚胎干细胞________和________的结果。

（4）按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是________________。

解析：

（1）分析图示可知，A过程表示患者的体细胞核与去核的卵细胞重组的过程，所用到的生物技术是核移植技术；B过程表示将重组细胞培养成早期胚胎的过程，用到的生物技术是早期胚胎培养（或动物细胞培养），甲称作囊胚。

（2）乙是从囊胚中分离出的胚胎干细胞，胚胎干细胞具有发育的全能性，具有自我更新（自我维持）和分化发育潜能。

（3）图中C过程“克隆”的实质是诱导胚胎干细胞分化为组织细胞的过程，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。

C过程“克隆”是胚胎干细胞分裂和分化的结果。

（4）按上述方法克隆的器官，其遗传物质几乎来自患者本人，所以在器官移植方面的主要优点是无排斥反应。

答案：

（1）核移植　早期胚胎培养（或动物细胞培养）　囊胚

（2）自我更新（自我维持）　分化发育潜能

（3）基因的选择性表达　分裂　分化

（4）无排斥反应

8．某地以前是个农业结构单一、生态环境恶劣的地方，现在已经改造成如下的农、林、牧、渔综合发展的农业生态村，据相关资料和所学知识回答下面的问题：

（1）该生态工程建设遵循了________、________等原理，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，实现了__________效益和________效益的同步发展。

（2）与单一作物的农田相比，该生态系统的自我调节能力较________（填“强”或“弱”）。

（3）桑园设计成立体农业，树上养蚕，地面养鸡，这体现了群落的________结构。

（4）池塘内营养级最高的生物为________，其中鱼和虾的种间关系是_______________________________________________________________。

解析：

（1）生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展；其遵循的基本原理有物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理等。

（2）该农业生态工程实现了物质和能量的多级利用，其自我调节能力比单一的农业生态系统强。

（3）将桑园设计成立体农业，树上养蚕，地面养鸡，体现了群落的垂直结构。

（4）根据图中食物网分析，鱼和虾处于最高营养级，它们都可以以微藻为食，所以两者之间存在竞争关系，且鱼还可以以虾的幼体为食，说明两者之间还存在捕食关系。

答案：

（1）物质循环再生　协调与平衡　经济　生态　

（2）强　（3）垂直　（4）虾、鱼　捕食和竞争

9．（2018·潍坊市高三二模）下图是利用乳腺生物反应器生产外源蛋白的技术流程简图。

请据图回答：

（1）为获取多枚胚胎，可用________对A羊进行处理；为确保胚胎移植成功，还需对A羊和C羊进行________处理。

（2）动物胚胎的培养液中除各种营养物质外，一般还需添加________以利胚胎发育；胚胎发育到一定阶段，可通过选取________的细胞做DNA分析鉴定性别。

（3）若要检测转基因动物乳汁中是否含有外源蛋白，可用________________法进行检测。

（4）构建基因表达载体时，若目的基因插入在启动子的上游，则转基因动物无法生产相应的外源蛋白，原因是______________________________________

_______________________________________________________________。

（5）利用人体胰腺组织为材料构建的cDNA文库，______（填“能”或“不能”）用于制作人生长激素的乳腺生物反应器，原因是____________________

_______________________________________________________________。

答案：

（1）促性腺激素　同期发情　

（2）血清　滋养层　（3）抗原一抗体杂交　（4）目的基因不能转录　（5）不能　cDNA文库中只含有相应组织或器官中已转录（或已表达）的基因，而人生长激素基因在胰腺组织中不能转录（表达）