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PAGE第1页共8页课时跟踪检测(四十)胚胎工程与生态工程一、对点练小题,落实主干知识1.设计试管婴儿是在早期胚胎移入母体子宫之前,对胚胎进行遗传学诊断。下列有关叙述错误的是()A.植入前,可以通过诊断筛选出无遗传疾病的胚胎植入母体子宫B.针对女方是血友病患者,而男方正常的夫妇,可以筛选出无遗传疾病的女胎植入母体子宫C.针对男方是抗维生素D佝偻病患者,而女方正常的夫妇,可以筛选出无遗传疾病的男胎植入母体子宫D.该技术是为了防止生出患病孩子,因此无需考虑性别解析:选D有些伴性遗传病在男女中发病的情况不同,可以据此设计试管婴儿的性别,生出正常的孩子。设计试管婴儿的目的是为救治病人提供必需的干细胞等资源。2.如图表示利用二倍体小鼠所做的实验,下列分析合理的是()A.过程①中细胞数目和有机物总量在不断增加B.图中囊胚的细胞基因型都相同C.代孕母鼠需进行同期发情处理D.嵌合体幼鼠是四倍体解析:选C卵裂期胚胎中细胞数目不断增加,但有机物总量在不断减少;图中囊胚的细胞基因来自两种小鼠,故其细胞基因型不相同;胚胎移植技术中,进行该操作前需要对受体雌鼠进行同期发情处理;嵌合体幼鼠细胞中染色体并未加倍,仍是二倍体。3.梅花鹿属于单胎动物,季节性发情,育种工作者希望通过胚胎工程技术对优良品种进行扩大繁殖。下列有关叙述正确的是()A.给供体母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多个卵子B.培养早期胚胎的培养液中含有维生素、激素等多种能源物质C.当受体数量有限时,可采用胚胎分割技术以获得更多的后代D.梅花鹿的胚胎形成后一直处于游离状态,为胚胎收集提供了可能解析:选A给供体母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多个卵子,即超数排卵,A正确;培养液中的维生素和激素不是能源物质,B错误;梅花鹿属于单胎动物,因此不能采用胚胎分割技术获得更多的后代,C错误;梅花鹿的胚胎形成后,早期处于游离状态,而不是一直处于游离状态,D错误。4.下列实例与主要的生态工程基本原理,匹配最恰当的是()A.中国传统农业——遵循物种多样性原理B.在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁——体现物质循环再生原理C.太湖中水葫芦泛滥——违背了协调与平衡原理D.水乡的桑基鱼塘——应用了整体性原理解析:选C中国传统农业主要应用了物质循环再生原理;在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁主要体现了物种多样性原理;太湖中水葫芦泛滥主要违反了协调与平衡原理;桑基鱼塘主要应用了系统的结构决定功能原理。5.(2021·正定中学月考)设计良性循环的农业生态系统时,应遵循的基本原则是()A.充分利用自然界的物质和能量B.追求经济效益的最大化C.尽量减少有害生物的种类D.提高沼气池的转化效率解析:选A良性循环的农业生态系统能最大限度地提高物质和能量利用率,减少环境污染,增加生态系统的稳定性,实现经济效益和生态效益的同步发展。6.如图是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,a~h为操作过程。请据图回答有关问题:(1)图中a的操作名称是__________,c的操作名称是__________,操作时要注意将________________________________________________________________________。(2)图中d、f为胚胎移植,其实质是______________________________________,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是________________________________________。为了保证供、受体的生理状态相同,用激素进行__________________。(3)胚胎干细胞来源于图中的________(填图中数字标号)。胚胎干细胞在____________细胞上,或在添加抑制因子的培养液中,能够维持________________的状态。(4)图中A、B牛的性别________(填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。解析:(1)分析图解可知,图中a操作表示体外受精,c操作表示胚胎分割,胚胎分割时要注意将内细胞团均等分割。(2)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,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应。为了保证供、受体的生理状态相同,用激素进行同期发情处理。(3)胚胎干细胞来源于图中的③,即内细胞团。胚胎干细胞在饲养层细胞上,或在添加抑制因子的培养液中,能够维持(只增殖)不分化的状态。(4)A、B牛是通过胚胎分割产生的同卵双生个体,遗传物质相同,因此两者的性别相同。答案:(1)体外受精胚胎分割内细胞团均等分割(2)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应同期发情处理(3)③饲养层(只增殖)不分化(4)相同7.试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行的,并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育4~6天,形成胚胎(如图所示),然后将胚胎移植到子宫腔内,使之能在子宫腔内发育,最后出生的一种生育方法,这是科学技术要求非常高的一种方法。它的成功和发展,不仅给不孕不育夫妇带来了希望,而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题,有不可估量的积极作用。请回答下列问题:(1)试管婴儿技术在生物学上所依据的原理是________,该图示时期是胚胎发育的____________期。(2)人的受精卵通过卵裂,逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织,并进而形成器官和系统,从细胞水平看,卵裂的分裂方式是____________。(3)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术,受精前精子需要事先经过________处理,卵子要培养到______________(时期)。除此之外还用到________________________________________(填两种)技术。(4)“试管婴儿”技术诞生后,继而出现了“设计试管婴儿”技术,二者在对人类作用上的区别是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)现在大多数人反对设计婴儿性别,其原因是________________________________________________________________________________________________________。解析:受精前,精子需要进行获能处理,卵子需要培养到减数第二次分裂中期才能受精。受精之后,受精卵进行有丝分裂,使细胞数目增多。观察题图可知,该图中有囊胚腔,是典型的囊胚期图。试管婴儿技术主要用于解决不孕不育问题,而设计试管婴儿主要用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病等。大多数人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死,及滥用设计试管婴儿技术,如设计婴儿性别等导致性别比例失调,违反了伦理道德。答案:(1)受精作用囊胚(2)有丝分裂(3)获能减数第二次分裂中期早期胚胎培养、胚胎移植(4)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症,后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病;后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断(5)破坏了人类正常的性别比例,违反了伦理道德8.(2021·武汉月考)珠江三角洲的农民充分利用自然条件,建立该地特有的农业生态系统的良性循环模式:蔗基、鱼塘和桑基、鱼塘。如图是蔗基、鱼塘和桑基、鱼塘的模式图,据图回答下列问题:(1)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量持续高效地流向______________;其能量利用率高的原因是其在营养结构具有______________的特点。(2)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过____________的作用,释放出____________________,被植物利用。(3)该生态系统把桑基鱼塘与蔗基鱼塘有机地组合在一起,优化了系统结构,由此可见,该生态系统遵循______________________原理。(4)一般来说,生态工程的主要任务是对______________________的修复,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。(5)生态工程建设的目的就是遵循自然界______________的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到______________和______________的同步发展。与传统的工程相比,生态工程是一类__________________________的工程体系。解析:(1)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量持续高效地流向对人类最有益的部分;其能量利用率高的原因是其在营养结构具有食物链短的特点。(2)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过分解者的作用,释放出矿质离子或无机盐,被植物利用。(3)该生态系统把桑基鱼塘与蔗基鱼塘有机地组合在一起,优化了系统结构,由此可见,该生态系统遵循系统的结构决定功能原理。(4)一般来说,生态工程的主要任务是对已被破坏的生态系统的修复,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。(5)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。与传统的工程相比,生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。答案:(1)对人类最有益的部分食物链短(2)分解者矿质离子(或无机盐)(3)系统的结构决定功能(4)已被破坏的生态系统(5)物质循环经济效益生态效益少消耗、多效益、可持续二、仿真练高考,注重答题规范9.下面是以小鼠为对象进行的研究工作,请分析回答问题。(1)进行小鼠胚胎工程操作时,首先在光控周期下(光照14h,黑暗10h)饲养成年雌鼠,并注射促性腺激素,目的是__________________。该过程中涉及的内分泌腺包括________________。(2)从雄鼠附睾中取出精子,在一定条件下培养一段时间,目的是___________________。精卵共同作用4h,冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化,第5天可以看到胚胎收缩,细胞间隙扩大,接着胚胎内部出现裂隙,这是胚胎________期开始的标志。(3)如果体外受精后,在雄原核与雌原核融合之前,用微型吸管吸除雄原核,再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞),处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是__________________________________________。(4)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵母细胞中,由重组细胞发育成小鼠丙,则小鼠丙的基因来源于__________________________________________________。(5)胚胎干细胞体外培养诱导分化可形成大量皮肤干细胞,其原因是_________________。根据胚胎干细胞的这种功能特性,当小鼠体内的某一类细胞功能出现异常或退化时,利用胚胎干细胞的治疗思路是______________________________。解析:(1)注射促性腺激素和在光控周期下饲养成年雌鼠的目的是促进排卵。在光控周期下成年雌鼠通过神经体液调节促进卵子的生成,该过程涉及下丘脑、垂体、卵巢等内分泌腺。(2)取出的精子在一定条件下培养是为了使精子获能;囊胚期开始的标志是胚胎收缩,细胞间隙扩大,胚胎内部出现裂隙。(3)题干所述处理类似于单倍体育种,因此,其优点是容易获得纯合子并能缩短育种时间。(4)利用核移植方法获得的动物,其核基因来自提供细胞核的动物,细胞质基因来自提供卵母细胞的动物。(5)胚胎干细胞具有全能性,因此可以通过诱导其定向分化成各种组织和器官,用于器官移植和修复。答案:(1)促进排卵(或促进超数排卵)下丘脑、垂体、卵巢(2)使精子获能囊胚(3)容易获得纯合子并缩短育种时间(4)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵母细胞)的细胞质基因(5)胚胎干细胞具有发育的全能性通过诱导胚胎干细胞定向分化来及时修补10.基因定点整合可替换特定基因,该技术可用于单基因遗传病的治疗。苯丙酮尿症是由PKU基因突变引起的,将正常PKU基因定点整合到PKU基因突变的小鼠胚胎干细胞的染色体DNA上,替换突变基因,可用来研究该病的基因治疗过程。定点整合的过程是:从染色体DNA上突变PKU基因两侧各选择一段DNA序列HB1和HB2,根据其碱基序列分别合成HB1和HB2,再将两者分别与基因HSVtk1、HSVtk2连接,中间插入正常PKU基因和标记基因neor,构建出如图所示的重组载体。重组载体和染色体DNA中的HB1和HB2序列发生交换,导致两者之间区域发生互换,如图所示。(1)构建重组载体时,常用的工具酶有________________________________。该实验用小鼠胚胎干细胞作为PKU基因的受体细胞以培育出转基因小鼠,除了胚胎干细胞能大量增殖外,还因为胚胎干细胞______________。(2)为获得小鼠的胚胎干细胞,可将小鼠囊胚中的____________取出,并用____________处理使其分散成单个细胞,然后放置于CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是____________________,培养过程中大部分细胞会贴附在培养瓶的表面生长,这种现象称为____________。(3)用图中重组载体转化胚胎干细胞时,会出现PKU基因错误整合。错误整合时,载体的两个HSVtk中至少会有一个与neor一起整合到染色体DNA上。已知含有neor的细胞具有G418的抗性,HSVtk1、HSVtk2的产物都能把DHPG转化成有毒物质而使细胞死亡。转化后的胚胎干细胞依次在含有G418及同时含有G418和DHPG的培养液中进行培养,在双重选择下存活下来的是____________________的胚胎干细胞,理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)将筛选得到的胚胎干细胞培育成小鼠,从个体生物学水平检测,若小鼠______________,说明PKU基因成功表达。解析:(1)构建基因表达载体时,需要使用的工具酶为限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶;胚胎干细胞具有发育的全能性,且能大量增殖,常被用作受体细胞。(2)胚胎干细胞可来自囊胚的内细胞团,内细胞团细胞间相互黏连,可用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞;对组织细胞进行培养时,培养箱中CO2的作用是维持培养液的pH;动物细胞培养过程会出现贴壁生长。(3)由题意可知,含有neor的细胞具有G418的抗性,故在含G418的培养液存活说明转化后的胚胎干细胞中含neor;HSVtk1、HSVtk2的产物都能把DHPG转化成有毒物质而使细胞死亡,故能在含DHPG的培养液中存活说明转化后的胚胎干细胞中不含HSVtk。(4)苯丙酮尿症患者体内缺乏一种酶,导致体内苯丙氨酸不能转化为酪氨酸,而大量转化为苯丙酮酸,在体内积累,随尿液排出,若转基因小鼠的尿液中不含大量苯丙酮酸,说明PKU基因正常表达。答案:(1)限制性核酸内切酶(或限制酶)和DNA连接酶全能性强(2)内细胞团胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养液的pH细胞贴壁(或贴壁生长)(3)PKU基因正确整合(或PKU基因定点整合)在含有G418的培养液中培养时,不含neor的细胞全部死亡,含有PKU基因的细胞可以存活下来;在含有G418和DHPG的培养液中培养时,错误整合的细胞因含HSVtk而死亡(4)不患苯丙酮尿症11.器官移植中供体器官的严重缺乏一直是困扰需要器官移植患者的问题。中山大学眼科中心主任葛坚领导的研究小组培育出了猴鼠嵌合体——“猴鼠”,期待成果可用于人体角膜等器官的移植。根据科研过程示意图回答有关问题:(1)图中①培养过程中为了防止杂菌污染要加入一定量的________;而由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全弄清楚,所以还要加入____________________________________。(2)囊胚已出现细胞分化,应将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的__________部位,才能伴随其发育成某种组织。(3)实验中③和④要同时注射激素在操作上称为____________________。而将囊胚移入代孕母鼠体内属于________技术,此技术对代孕受体的要求是__________________________。(4)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。解析:(1)图中①为动物细胞培养过程;在该过程中,为了防止杂菌污染要加入一定量的抗生素;而由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全弄清楚,所以还要加入血清(或血浆)。(2)内细胞团将来发育成各种组织、器官。(3)实验中③和④要同时注射激素在操作上称为同期发情处理。(4)在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,若想进一步提高胚胎的利用率,可采用胚胎分割技术。答案:(1)抗生素血清(或血浆)(2)内细胞团(3)同期发情处理胚胎移植同种、健康的生理状态相同的其他雌性动物(4)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力胚胎分割12.马鞍山南山铁矿的凹山采矿场是华东第一大露天矿坑。2017年底闭坑,停止开采。这个功勋矿区将华丽转身成为生态乐园,生态修复的总体方案正在规划设计中。请回答下列问题:(1)废矿区的锌、铜等金属离子含量较高,一般植物无法正常生长。为降低锌的含量,科研人员将酵母菌的锌转运子(ZAT)基因导入到拟南芥中,增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力,这说明基因工程实现了________________________________。拟南芥为双子叶植物,将重组质粒导入其细胞中常用的方法是______________。(2)生态乐园的建设需要引入一些景观植物,其中重瓣榆叶梅是一种观赏价值较高的
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