2017年高考生物深化复习+命题热点提分专题17胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题生态工程.doc

专题17 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程1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)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是_；从良种公牛采集的精子需_后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供_气体以维持_。(3)图中过程A称为_，它在胚胎工程中的意义在于_。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_；获得转基因母牛后，如果_即说明目的基因已经表达。【答案】(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力)获能(2)CO2培养液(基)的pH(3)胚胎移植提高优良母畜的繁殖率(4)显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)2毛角蛋白型中间丝(KIF)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIF基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。(1)过程中最常用的运载工具是_，所需要的酶是限制酶和_。(2)在过程中，用_处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是_。(3)在过程中，用_处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行_处理。(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_。在胚胎移植前，通过_技术可获得较多胚胎。【答案】(1)质粒DNA连接酶(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养基(液)的pH值(3)促性腺激素去核(4)(早期)胚胎培养胚胎分割3如图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。据图回答以下关于细胞工程和胚胎工程的问题：(1)在牛体细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞层数是_。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是_。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死的细胞，该种细胞的黏着性降低，这是由细胞膜表面_的量减少造成的。(3)如暂时不进行A过程，通常在_条件下保存受精卵。因为在这种条件下，细胞中_的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低。【解析】(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。此时，瓶壁上会形成单层(或一层)细胞。要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来，需要用胰蛋白酶处理。(2)细胞发生癌变后，细胞间的黏着性降低，与细胞膜表面糖蛋白含量减少有关。(3)题图中过程A为胚胎移植，如暂时不进行A过程，通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存受精卵，此时细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低。【答案】(1)接触抑制单层(或一层)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)(2)糖蛋白(3)冷冻(或超低温、液氮)酶4转基因动物可以作为生物反应器来生产某些营养物质、珍贵药物等。请根据所学知识，将下面培育转基因牛的操作程序补充完整。(1)构建基因表达载体：在构建基因表达载体时常要用到_两种工具酶。一个基因表达载体的组成，除目的基因外，还必须有_以及标记基因等，其中标记基因的作用是_。(2)体外受精获得受精卵：将采集的精子经_处理后与处于_期的卵子结合形成受精卵。判断卵子是否受精的重要标志是_。(3)将目的基因导入受精卵：通常采用_技术将目的基因导入受精卵。(4)早期胚胎培养：哺乳动物胚胎的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及_等物质。当胚胎发育到_阶段时，可进行胚胎移植。(5)胚胎移植：在胚胎移植前要对接受胚胎的受体母牛进行_处理。移植后，还要对受体母牛进行妊娠检查。【答案】(1)限制酶、DNA连接酶启动子、终止子鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来(2)获能减数第二次分裂中在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体(3)显微注射(4)动物血清桑椹胚或囊胚(5)同期发情5以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，请据图回答下列有关问题：(1)过程所用的酶能够识别双链DNA分子的_，并在特定切点切割DNA分子。通过过程获得的目的基因_(填“能”或“不能”)在物种间进行基因交流，表示_技术扩增目的基因片段。(2)为提高良种奶牛的繁殖能力，在获取卵细胞之前需用_(激素)促使其超数排卵。(3)图中采用的生物工程技术A和B分别是指_和_。移植后胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是_。(4)为实现人血清白蛋白基因在转基因母牛E的乳腺细胞中表达，应让该血清白蛋白基因和_的启动子等调控组件结合在一起。如果转基因母牛E的牛奶中含有_，则说明血清白蛋白基因在个体水平已成功表达。【答案】(1)某种特定核苷酸序列能PCR(2)促性腺激素(3)早期胚胎培养胚胎移植受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应(4)乳腺蛋白基因人血清白蛋白6现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝气池兼氧池植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过_呼吸将有机物分解。(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了_(填 “生态系统”“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第_营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于_所固定的_。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_和_等原理。(4)一般来说，生态工程的主要任务是对_进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。【解析】(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群；不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要把社会、经济和自然作为一个统一的整体来考虑，需要考虑生物与环境的协调与平衡，分层、分级利用废弃物中的物质，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)生态工程对恢复和重建受损的生态系统有着重要作用，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。【答案】(1)无氧和有氧(或细胞)(2)群落一生产者太阳能(3)物质循环再生物种多样性(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)7某小组对市郊一农业生态系统进行调查后，经过交流绘制出了如图所示的生态工程示意图。据图回答有关问题：(1)该生态系统中的主要成分是_，图中的食用菌属于生态系统成分中的_，该生态系统中，属于第二营养级的生物有_。(2)建立这一生态系统的目的是使农作物固定的太阳能持续、高效地_ ；该生态系统的能量利用率较高与物质的_利用密不可分。(3)请画出该农业生态系统的食物网。(4)该生态系统的建设主要根据生态工程建设的_原理。【答案】(1)农作物(生产者或植物)分解者人和家禽、家畜(2)流向对人类最有益的部分多级(重复)(3)(4)物质循环再生8池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象，研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如下图)。请回答下列问题：(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性_。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统稳态，这种调节方式称为_。(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有_。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的_，有效减少水体中的N、P等含量。(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部，实现水层交换，其目的有_、_。(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为_。(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的，该养殖系统可以通过_、_进行调控。【答案】(1)高正反馈(2)生态塘和潜流湿地净化作用(3)增加水中的溶氧量提高饵料的利用率(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高(5)补水和排水水泵控制水的流量(循环频次)9长江的水体污染主要是由于流入长江的次级河流在流经城镇时，城市中的生活污水、工业废水大量排入河流，造成河流污染。某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化分析，实验装置如下图。(1)图中植物的作用是_。该植物采收后，可以直接用做_，也可干燥处理后用来提取_等金属。(2)此案例属于_生态工程的实例，它遵循的生态工程原理是_(写其中一个)。(3)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”，你认为该实验装置应该准备_组，应采取的处理措施是_。(4)该工程能有效防止“水华”发生，提高水体的透明度，其原因是_。(5)该小组实验结果如上表，从此表中看出，该小组研究的因变量为_，你能从表中得出的结论是_。【答案】(1)吸收水中的化学元素饲料铜、锌、汞(2)城市环境协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等(写出一个即可)(3)4一组只栽茭白，一组只栽菖蒲，一组混栽等量的茭白和菖蒲，一组空白对照(不栽植物)(4)一方面浮床植物在生长过程中能利用水中的氮、磷污染物，减少藻类生长所需的无机盐；另一方面又能通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖(5)污水中N、P含量的变化两种植物不论单独种植还是等量混合种植净化效果均明显高于对照组(菖蒲对总磷的去除效果明显高于菰和菖蒲混合种植的)10我国是受荒漠化危害最为严重的国家之一。近年来，京津冀地区频受沙尘暴之苦，故保护生态环境，大力开展植树种草活动，治理水土流失，防止土地沙漠化等是当前的紧要任务。(1)据研究，形成京津冀沙尘暴的沙主要来自黄土高原和内蒙古高原，西部生态环境的改变首先要解决的非生物因素是_。(2)在退耕还林、还草过程中，要注意树种、草种不要过于单一。这种做法所依据的主要生态工程原理是_，其目的是提高生态系统的抵抗力稳定性。(3)近年来大力推广的生态农业是一个自我维持的生态系统，其特点是保持和完善系统内的生态平衡，其设计的原则是能量的_和物质的_，以求得最大的生产力和可持续发展。我国农民收集一切可能的有机物质，使其转变为有机肥料，保持土壤肥力的做法称为_农业。(4)某科研小组想利用基因工程技术培育抗旱植物用于治理水土流失。将抗旱基因导入植物细胞时采用最多的方法是_。要检测抗旱基因是否插入到受体细胞的DNA中，采用的是_技术。若检测结果表明抗旱基因已经插入到受体细胞的DNA中，则培育的植株_(填“一定”或“不一定”)具有抗旱性状。【答案】(1)水(2)物种多样性原理(3)多级利用循环再生无废弃物(4)农杆菌转化法DNA分子杂交不一定11中国器官捐献与移植委员会要求，2015年1月1日起，我国全面停止使用死囚器官，公民自愿捐献成为器官移植供体的唯一来源。人体移植器官短缺是一个世界性难题。科学家想通过生物工程技术寻求可替代的移植器官。回答下列相关问题：(1)科学家正试图利用基因工程方法对小型猪的器官进行改造，采用的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制_的表达，再通过无性繁殖，培育出无免疫排斥反应的移植器官。此过程可能用到的生物工程技术有_(写出至少三种)。(2)胚胎移植前，首先要对受体母猪进行_处理，以保证其生殖器官的生理环境适合胚胎发育。将发育至_时期的胚胎，植入受体母猪体内，还需要对受体母猪进行_检查，来确定移植是否成功。(3)一部分科学家提出，可以通过对患者进行体细胞核移植，培养成胚胎。再从_中分离出胚胎干细胞，利用_将胚胎干细胞定向诱导成特定器官，进行移植。这一过程属于_克隆，中国政府不反对此种克隆技术。【解析】(1)改造时导入小型猪基因组中的某种调节因子，其作用是抑制抗原决定基因的表达，降低免疫排斥反应。这个过程需要基因工程技术、动物体细胞核移植技术、胚胎移植技术、早期胚胎培养技术、动物细胞培养技术、胚胎分割技术等。【答案】(1)抗原决定基因基因工程技术(转基因技术)、动物体细胞核移植技术、胚胎移植技术、早期胚胎培养技术、动物细胞培养技术、胚胎分割技术(答三项即可)(2)同期发情(发情)囊胚或桑椹胚妊娠(3)囊胚的内细胞团或原始性腺分化诱导因子治疗性12一青年农民利用自己学习的生态学知识，在自家庭院里建了一个小型生态农业，年创收数十万元。下图是该家庭生态工程的模式图，请据图分析回答问题。(1)从图中可知， 人类生活中所需的能源来自于太阳能、沼气等。利用这些能源与利用煤炭相比，突出的优点是_。(2)该案例是一个典型的生态工程的案例，而生态工程是实现_最重要的手段之一。在这一案例中主要运用了哪些生态工程的基本原理？_。(3)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好，你是否支持这一观点？_。(4)该青年为了更好地创收，引进了杜泊羊，并与当地科研工作者协作，通过胚胎工程快速繁殖了杜泊羊，流程如下图所示，据图回答相关问题：他们为了获得更多的卵母细胞，需用_对雌性杜泊羊进行处理，从_中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精。_为胚胎在当地普通绵羊体内存活提供了可能的生理学基础。为了进一步扩大繁殖规模，可通过_技术获得同卵多胎。【解析】(1)太阳能、沼气等能源相对于煤炭这样的化石能源来说，可再生、几乎没有污染，减少了燃烧煤炭所产生的污染。受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能。胚胎分割可加快繁殖速度，经移植可获得同卵多胎。【答案】(1)减少了燃烧煤炭所产生的污染，降低了成本(2)循环经济物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理(答出两项即可)(3)否(4)促性腺激素输卵管代孕绵羊对植入胚胎基本不产生排斥反应胚胎分割 13.在畜牧生产中，人们利用多种方法促进优良畜群的繁育，取得了显著成效。请就高产奶牛的快速繁育过程回答以下问题：(1)克隆奶牛：从供体高产奶牛体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为_，培养的细胞在贴壁生长至充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为_，一般选取传代_代以内的细胞(细胞核)注入体外培养到_期的受体去核卵母细胞内，通过_使两细胞融合，构建重组胚胎，在体外培养并移入代孕母牛体内，从而获得与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛。(2)试管牛：将体外培养成熟的卵母细胞与经_法获能的精子在体外受精后，移入_中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。通常将胚胎培养至_期，取_细胞做DNA分析性别鉴定，并将雌性胚胎移入_的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体。【解析】(1)克隆奶牛：从供体高产奶牛体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养；培养的细胞在贴壁成长至充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为接触抑制；由于10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型，减数第二次分裂中期的卵母细胞才具有受精的能力，因此一般选取传代10代以内的细胞(细胞核)注入体外培养到减数第二次分裂中期的受体去核卵母细胞内，通过电刺激使两细胞融合，构建重组胚胎，在体外培养并移入代孕母牛体内，从而获得与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛。【答案】(1)原代培养接触抑制10M中电刺激(2)化学诱导发育培养液囊胚滋养层同种的、生理状态相同14.下面是将目的基因导入动物细胞，培育转基因动物的常用操作程序。根据图示过程和所学知识，将下面操作程序补充完整。 (1)构建基因表达载体：在构建基因表达载体时常要用到工具酶。常用的DNA连接酶有_和_，后者可以用于平末端的连接。如果目的基因要在乳腺细胞中表达，基因表达载体构建时要将目的基因与_的启动子、标记基因和终止子等组件重组在一起，载体一般要有一至多个限制酶切割位点便于_。(2)获得足够数量的受精卵：为了获得足够数量的受精卵，先利用促性腺激素刺激雌性鼠超数排卵，然后从_冲取_，_(需要，不需要)体外培养，之后用于完成体外受精。(3)将目的基因导入细胞：确定目的基因是否整合到染色体上，一般需用_做探针，与转基因小鼠细胞中提取的_进行DNA分子杂交。(4)早期胚胎培养：早期胚胎培养的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需要添加_、_、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及动物血清等物质。当胚胎培养到适宜的阶段，可进行胚胎移植。(5)胚胎移植：在胚胎移植前要对接受胚胎的受体进行_处理。移植后，还要对受体雌鼠进行_检查。(6)胚胎干细胞形态具有_的特性，它在添加_的培养液中可以维持不分化的状态。【答案】 (1)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶乳腺蛋白基因目的基因的插入(2)输卵管卵子(卵母细胞)不需要(3)放射性同位素标记(荧光分子标记)的目的基因(单链)基因组DNA(核DNA)(4)维生素激素(5)同期发情妊娠(6)体积小，细胞核大，核仁明显抑制因子15.下图代表试管动物的培育过程，请根据图示信息回答下列问题。(1)在体外受精时，精子获能的方法有_和_，卵细胞则要培养到_(时期)才能与精子结合。获能的精子和培养成熟的卵子一般都可以在_溶液中完成受精过程。(2)