统考版2024高考生物二轮专题复习整合训练16胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题生态工程

整合训练(十六)胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程全员必做题1.[2023·黑龙江哈九中三模]某科研小组采用“胚胎干细胞介导法”将荧光素基因导入纯种灰色小鼠胚胎干细胞(ES细胞)中并整合到染色体上，然后将转基因的胚胎干细胞注射到纯种黄色小鼠囊胚中构建嵌合体小鼠，具体过程如下图所示。据图回答下列问题：(1)图中过程②收集的ES细胞来源于__________细胞，将胚胎干细胞置于用小鼠______________(细胞)制备的饲养层上，饲养层提供胚胎干细胞增殖所需的______________________。(2)囊胚中的滋养层细胞将来发育成________________，取样滋养层细胞做SRY­PCR性别技术鉴定，当用SRY特异性探针对扩增产物进行检测时，出现________(填“阳性”或“阴性”)反应者，胚胎为雄性。(3)过程①中的荧光素基因表达的荧光蛋白可用于过程④，推测荧光素基因在该实验最终获得的嵌合体小鼠中起到的作用是__________________________________________________。(4)过程⑤导入囊胚的胚胎干细胞数量是否会影响子代小鼠的性状？________(填“是”或“否”)。嵌合体小鼠与体外受精培养得到的小鼠相比，最主要的区别是______________________________________________________________(从组成个体的细胞基因型是否相同的角度分析)。2．[2023·吉林延边一模]如果用生物学技术克隆器官，不但解决了供体器官短缺的问题，还可以解决器官移植后免疫排斥反应。下图为克隆组织器官的流程图：回答下列问题：(1)过程①采用的是细胞工程中的__________技术，过程②采用的是胚胎工程中的____________技术。(2)经核移植获得的重组细胞进行体外培养时，培养液中通常要添加______________等一些天然成分，而气体环境中CO2的主要作用是________________________________________________________________________。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时需要使用____________________和____________两种工具酶。(4)胚胎干细胞可以来自囊胚中的________，在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体________(填“A”或“B”)，则发生免疫排斥反应的可能性很小。3．[2023·模拟预测]人的生物节律异常与高血压、糖尿病和内分泌异常等多种疾病有关。我国科学家利用CPISPR/Cas9基因编辑技术成功敲除猕猴成纤维细胞中的生物节律核心基因BMAL1，并将其与去核的卵母细胞融合，发育形成的早期胚胎植入代孕雌猴，共获得5只克隆猴，用于研究生物节律机制。回答下列问题：(1)CPISPR/Cas9基因编辑技术的基本原理是利用特定的sgRNA与靶向基因的单链进行碱基互补配对定位，并引导Cas9蛋白对靶向基因进行切割，从而将靶向基因定向敲除。可见，Cas9蛋白相当于基因工程中的__________________。猕猴成纤维细胞中的生物节律核心基因BMAL1被CPISPR/Cas9技术切割后，还需用__________处理，使切割后的基因BMAL1与外源DNA片段相连，实现对基因BMAL1的敲除，以破坏其功能。(2)通常用________的方法将成纤维细胞与去核的卵母细胞构建成重组细胞。重组细胞需要在发育培养液中培养，该培养液的营养成分比较复杂，除含有______________以外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及动物血清等物质。早期胚胎培养到______________期就可以进行胚胎移植，分娩后的猕猴经鉴别并确定是否为目的猕猴。(3)成纤维细胞能培育成转基因猕猴，说明____________________________。科学家选择转基因猕猴，而不选择小鼠等其他哺乳动物作为研究对象来研究生物节律机制，主要的原因是____________________________________。4．[2023·广西南宁二模]牛肉含有丰富的蛋白质，其氨基酸组成更接近人体需要而受到人们喜欢，为满足人们生活需要，生产中利用多种生物工程技术繁育良种肉牛。现有A(雌性)和B(雄性)两个良种肉牛品种，C(雌性)和D(雄性)两个普通肉牛品种。请回答下列问题：(1)若用体细胞核移植技术获得克隆良种肉牛，为确保克隆牛的肉质优良，最好从________(填字母)牛取体细胞作为供体细胞，最好从________(填字母)牛取卵母细胞体外培养到____________________期去核后与供体细胞融合，构建重组胚胎。(2)若用体外受精技术获得试管良种肉牛，为使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行获能处理，体外获能方法有____________________________(答出两种方法)。(3)若用胚胎移植技术繁育良种肉牛，需要对________(填字母)牛进行同期发情处理，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若用胚胎分割技术获得同卵良种肉牛，在对囊胚分割的同时，也可以取样滋养层做DNA分析性别鉴定，取样不会影响胚胎发育，原因是________________________。体外受精、胚胎移植和胚胎分割都属于胚胎工程技术，胚胎工程是指______________________________________________。5．[2023·安徽宣城模拟预测]随着人们对骆驼奶特殊营养价值及辅助医用功效的认识，提高骆驼产奶量已成为提升骆驼产业竞争力和牧民增收的主要途径。在内蒙古世界首例低温保存的骆驼胚胎移植成功，流程如图。回答下列问题：(1)图中过程①具体采用的措施是________________；骆驼属于刺激性排卵，在交配后排卵，排卵的过程是指________________，然后在输卵管中完成受精过程，防止多精入卵的两道屏障是__________________________________。(2)图中过程②能够进行的生理学基础是______________________________。在胚胎发育到________________期时可进行胚胎移植，将单峰驼的胚胎移植到双峰母驼子宫内并产下驼羔的生理学基础是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)为实现某一品种高产奶骆驼的大量繁殖，还可采用克隆技术，此过程涉及的技术有______________________________(答两种)。若对图中获得的胚胎进行分割，需要注意的问题是________________________________________________________(答出两点)。6．[2023·黑龙江哈尔滨师大附中三模]利用胚胎工程相关技术，可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，实现良种奶牛的快速大量繁殖。请回答下列相关问题：(1)活体采卵前需要对供体母牛进行________处理，在卵巢内获得的卵母细胞在体外培养到________________期才能与获能的精子受精。(2)供受体在发情时间上要同期，同期发情是指供受体__________________是相同的，为供体胚胎的发育提供了相同的生理环境。(3)移植的胚胎应发育到______________阶段，胚胎移植的实质是____________________________________。(4)生产奶牛需要控制性别为雌性。可以在胚胎移植前，从________(填“内细胞团”或“滋养层”)取样，做SRY­PCR进行性别鉴定，选择留取SRY特异性探针检测________(填“阴”或“阳”)性反应的胚胎。也可以在体外受精前筛选出含________染色体的精子。重点选做题7.[2023·江苏一模]“纳米曝气—生物膜—水生植物”一体化生态修复集成系统是当前城市黑臭河道治理常用的技术手段，该系统分别从水体增氧、微生物负载增殖、植物吸收降解等途径对黑臭水体进行全面水质净化，有效地消除水体黑臭，提高水体的自净能力，从而实现对河道的生物修复。下图1是该河道引清渐推生态修复工程流程图，图2是该河道的模拟修复示意图。请回答下列问题：(1)该河道因工厂和生活污水的排放会导致水体中________等元素含量升高，引起藻类大量繁殖，其死亡后被微生物分解，引起水体溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏生态系统的稳定，这种调节方式称为________。(2)纳米曝气机可产生纳米级的细小气泡，能快速增加水体溶解氧，有利于______________________________________________________，从而提高治污效果。(3)沉水植物对于提高水体自净能力和保持水体清洁状态具有重要作用，河道沉水植物在选择时要综合考虑河道水体的__________________________等条件。在向河道内移栽沉水植物之前，先引进清水的目的是__________________________________。和浮床上的挺水植物相比，沉水植物在净化水体效果方面的优点有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在水体中放养食藻虫能有效降低藻类和有机碎屑的含量，这说明食藻虫在生态系统中的成分可能是________________。相比于直接投放到水体中，将光合细菌和硝化细菌等微生物固定在生物膜上的优点有__________________________________。8．[原创题]人体血清白蛋白在肝脏细胞中合成，是血浆中含量最丰富的蛋白质，在临床上有着广泛的用途。如图为利用乳腺生物反应器和工程菌生产人血清白蛋白的操作流程。回答下列问题：(1)步骤①中需要的酶有________________________________________________________________________。(2)原核生物作为受体细胞，具有其他生物不具有的特点________________________。(3)进行④操作之前，需要对早期胚胎进行性别鉴定，采用的分子水平鉴定方法是______________________。对选出的雌性胚胎还可以采用________技术提高胚胎利用率。图中涉及的胚胎工程技术有________________________________(写出2个)。(4)利用①⑥过程生产人血清白蛋白时，常用反转录法获取目的基因，请写出用此法获取人血清白蛋白基因的操作流程：__________________________________________________________。(5)两种方法分别得到的蛋白B与蛋白A活性________(填“相同”或“不相同”)，判断理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。9．[2023·天津实验中学一模]塞罕坝历史上曾是一片绿洲，由于大肆砍伐，绿洲逐渐变成了树木稀少、土壤沙化的荒芜之地。1962年，国家批准在塞罕坝建立机械化林场，经过几十年的艰苦努力，终于建成了林地面积108.6万亩的全国最大的人工林场，成为了京津冀地区重要的绿色生态屏障。(1)对森林进行适度的采伐并不会造成生态系统结构和功能的破坏，这是由于生态系统具有一定的________稳定性。然而，大肆砍伐则会导致生态环境恶化，原因是______________________________________。(2)塞罕坝地区平均海拔高度1500米以上，年均气温－1.4℃。若你是林场建设者，人工造林时在树种选择方面应注意什么(请答出两点)?________________________________________________________________________。(3)重建人工林生态系统后，野生动植物也随之增多，原因是：________________________________。(4)森林天然更新是森林可持续经营的重要组成部分，华北落叶松天然更新一直是塞罕坝机械林场急需解决的问题，研究人员就此问题进行了研究。①对森林中华北落叶松幼苗数量进行调查，可以采用________法。②对不同林分密度的华北落叶松幼苗年龄和株数进行调查后，得到如下结果：注：林分密度是指调查区域内单位面积成年华北落叶松的株数调查结果显示，不同林分密度下的幼苗年龄和株数存在显著差异，主要表现为________________，造成这种差异的主要原因是______________________________。结果表明，林分密度为________株/hm2的区域华北落叶松天然更新前景最理想。(5)塞罕坝林场提出了“以育为主，育护改造相结合，多种经营，综合利用”的理念，兼顾社会、经济、自然三方效益，这主要体现了生态工程建设的________原理。整合训练(十六)1．解析：(1)囊胚中的内细胞团是一群胚胎干细胞的集合体，故图中过程②收集的ES细胞来源于内细胞团细胞；过程②为胚胎干细胞的分离、培养，需将胚胎干细胞置于灭活的输卵管上皮细胞制备的饲养层上，该细胞能够分泌相应物质抑制胚胎干细胞分化，促进胚胎干细胞增殖，并为胚胎干细胞增殖提供相应营养物质(发育环境或发育条件)。(2)囊胚中的滋养层细胞是囊胚的最外层细胞，将来发育成小鼠的胎盘和胎膜；SRY基因是Y染色体上的性别决定基因，SRY-PCR胚胎性别鉴定技术能准确鉴定早期胚胎性别，若为雄性，则呈阳性。(3)过程①是将荧光蛋白基因与质粒结合形成重组质粒，若嵌合体小鼠检测到荧光蛋白，则说明嵌合体小鼠中来自灰色小鼠的ES细胞成功表达了荧光蛋白基因，细胞发育良好。(4)内细胞团中的细胞会发育成机体的各种组织和器官，过程⑤导入囊胚的胚胎干细胞数量会影响子代小鼠的性状，若导入较多，则嵌合鼠更多的是灰色小鼠的性状；嵌合体小鼠不同细胞基因型可能不同(来源不同)，体外受精培养得到的小鼠不同细胞基因型一般是相同的，都是同一个受精卵有丝分裂而来。答案：(1)内细胞团输卵管上皮细胞营养物质(发育环境或发育条件)(2)小鼠的胎盘和胎膜阳性(3)检测嵌合体小鼠中来自灰色小鼠的ES细胞的发育情况(4)是嵌合体小鼠不同细胞基因型可能不同，体外受精培养得到的小鼠不同细胞基因型一般是相同的2．解析：(1)由图可知：过程①采用的是细胞工程中的核移植技术；②是早期胚胎培养。(2)经核移植获得的重组细胞进行体外培养时，培养液中通常要添加血清等天然成分，气体环境中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有标记基因以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的内细胞团。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官，移植给个体B(细胞核来源于B)，则不会发生免疫排斥反应。答案：(1)体细胞核移植早期胚胎培养(2)血清维持溶液的pH(3)限制酶(限制性核酸内切酶)DNA连接酶(4)内细胞团B3．解析：(1)Cas9蛋白能对靶向基因进行切割，相当于基因工程中的限制性核酸内切酶(限制酶)。猕猴成纤维细胞中的生物节律核心基因BMAL1被CPISPR/Cas9技术切割后，还需用DNA连接酶处理，使切割后的基因BMAL1与外源DNA片段相连，实现对基因BMAL1的敲除，以破坏其功能。(2)将目的基因导入动物细胞利用显微注射技术。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，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及动物血清等物质。当胚胎培养到桑椹胚或囊胚的阶段时，可进行胚胎移植。(3)由于高度分化的动物细胞核仍然具有全能性，所以成纤维细胞能培育成转基因猕猴。因为猕猴与人类的亲缘关系更近，所以科学家选择转基因猕猴，而不选择小鼠等其他哺乳动物作为研究对象来研究生物节律机制。答案：(1)限制性核酸内切酶(限制酶)DNA连接酶(2)电刺激无机盐和有机盐桑椹胚或囊胚(3)高度分化的动物细胞核仍然具有全能性猕猴与人类的亲缘关系更近4．解析：(1)动物核移植是指将动物的一个细胞的细胞核移入一个去掉细胞核的卵母细胞(培养到减数第二次分裂中期)中，且核移植得到的重组细胞大部分遗传物质来自供体细胞，少部分遗传物质来自受体细胞，A(雌性)牛和B(雄性)牛是两个良种肉牛品种，因此为确保克隆牛的肉质优良，最好从B牛取体细胞作为供体细胞，最好从A牛取卵母细胞体外培养到减数第二次分裂中(MⅡ中)期去核后与供体细胞融合，构建重组胚胎。(2)通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种。(3)在胚胎移植时，应对供体和受体母畜进行同期发情处理，即需要对A和C牛进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，保证供体和受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎移入提供相同生理环境，这是胚胎移植成功与否的关键。(4)囊胚中内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，而滋养层将来发育成胎膜和胎盘，不会影响胚胎恢复和进一步发育，因此取样滋养层做DNA分析性别鉴定，取样不会影响胚胎发育。胚胎工程是对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。答案：(1)BA减数第二次分裂中(MⅡ中)(2)培养法和化学诱导法(3)A和C保证供体和受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎移入提供相同生理环境(4)滋养层将来发育成胎膜和胎盘，不会影响胚胎恢复和进一步发育对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术5．解析：(1)在胚胎工程操作中，超数排卵过程常用注射促性腺激素处理。排卵是指卵子从卵泡中排出。防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。(2)哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这为胚胎的收集提供了可能。胚胎移植的时期是囊胚或桑椹胚。受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能，这是胚胎移植的生理学基础。(3)为实现某一品种高产奶骆驼的大量繁殖，可进行细胞核移植技术和克隆动物的培养，此过程存在核移植技术、早期胚胎培养、胚胎移植、动物细胞培养等一系列技术。进行胚胎分割时，胚胎分割的次数不宜过多，一般以一次最好；若采用囊胚阶段的胚胎应将内细胞团均等分割。答案：(1)注射促性腺激素卵子从卵泡中排出透明带反应和卵细胞膜反应(2)早期胚胎处于游离状态，不与母体子宫建立组织上的联系桑椹胚或囊胚双峰驼对移入的单峰驼胚胎基本不发生免疫排斥反应(3)核移植技术、早期胚胎培养、胚胎移植、动物细胞培养胚胎分割的次数不宜过多，一般以一次最好；若采用囊胚阶段的胚胎应将内细胞团均等分割。6．解析：(1)活体采卵前需要对供体母牛用促性腺激素处理使其超数排卵，以获得更多的卵母细胞。在卵巢内获得的卵母细胞在体外培养到减数第二次分裂中期才能与获能的精子受精。(2)同期发情是指供、受体生殖器官的生理变化是相同的，以便使受体能为移入的供体胚胎的发育提供相同的生理环境，提高胚胎移植成功率。(3)移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段，胚胎移植前要对供受体进行同期发情处理，让供体和受体的生理状况相同，有助于胚胎移植的成功。胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状况有关，由此可知，胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移。(4)内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层细胞可发育为胎膜和胎盘，因此性别鉴定需要取滋养层细胞做SRY-PCR进行性别鉴定，可减少对胚胎的损伤。由于SRY基因只存在Y染色体上，而雌性动物的性染色体组成为XX，不含Y染色体，因此应选择留取SRY特异性探针检测阴性反应的胚胎。由于雌性个体提供的卵细胞含有X染色体，而雄性个体提供的精子含有X染色体或含有Y染色体，因此决定性别的是参与受精的精子的类型，故可以在体外受精前筛选出含X染色体的精子，与卵细胞受精后可形成雌性个体。答案：(1)超数排卵减数第二次分裂中(2)生殖器官的生理变化(3)桑椹胚或囊胚早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移(4)滋养层阴X7．解析：(1)生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物生长旺盛，某些藻类的个体数量迅速增加，藻类繁殖迅速，种间竞争剧烈使得藻类的种类减少。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢等气体，从两个方面使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把生物所需的氮、磷等营养物质释放入水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。上述过程是一个正反馈调节过程。(2)对于水体有机物污染降解的主力军之一是好氧微生物。增加水体的溶氧量，有利于增强好氧微生物的有氧呼吸，促进河道中的污染物加速降解，从而提高治污效果。(3)由于沉水植物是完全沉没于水中的，如果污染特别严重导致水质过差，河道所在区域光照不佳，这些都会导致水体透光性不良，影响沉水植物的光合作用。因此在选择利用沉水植物进行河道水体治理时需要考虑光照、温度及污染情况。引进清水可增加水体透明度，有利于沉水植物的光合作用，促进生长。从图示可以看出，浮床上的挺水植物根系没能扎入水底的土壤中，而沉水植物的根系是扎入水底土壤中的。因此，和浮床上的挺水植物相比，沉水植物在净化水体效果方面的优点有沉水植物根、茎、叶均完全浸没，可以从底泥中吸收N、P等元素。(4)从“在水体中放养食藻虫能有效降低藻类和有机碎屑的含量”可以推测，食藻虫能够以藻类和有机碎屑为食，因此食藻虫在生态系统中的成分可能是消费者和分解者。相比于直接投放到水体中，将光合细菌和硝化细菌等微生物固定在生物膜上具有防止微生物沉降，造成二次污染的优点。答案：(1)N、P正反馈调节(2)增强好氧生物的有氧呼吸，促进河道中的污染物加速降解(3)温度、光照条件和污染情况增加水体透明度，有利于沉水植物的光合作用，促进生长沉水植物根茎叶均完全沉浸，可以从底泥中吸收N、P等元素，增加水体溶解氧的含量(4)消费者和分解者防止微生物沉降，造成二次污染8．解析：(1)图中步骤①是基因表达载体的构建，该步骤中需要用到的酶有限制酶和DNA连接酶。(2)由于原核生物具有一些其他生物没有的特点，如繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等，因此早期的基因工程操作都用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛。(3)进行④胚胎移植操作