高考生物四海八荒易错集专题18 胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题生态工程.docx

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高考生物四海八荒易错集专题18胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题生态工程

专题18胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程

1．为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法，请根据图示信息回答下列问题。

（1）试管牛的培育属于________（“有性繁殖”或“无性繁殖”）；试管牛和克隆牛的培育过程中均

用到的工程技术有早期胚胎培养、________等；克隆牛的培育依据的原理是____________________。

（2）促使B牛多排卵的激素一般是________。

对B牛和D牛要进行________处理。

（3）在受精的过程中，卵子受精的标志是__________________________。

（4）在建立生产生长激素的乳腺生物反应器的过程中，科学家将____________和乳腺蛋白基因的________、________等调控组件重组在一起（该过程需要用到的酶是________________），再通过________法导入牛的________中。

【答案】　

（1）有性繁殖　胚胎移植　动物细胞核具有全能性

（2）促性腺激素　同期发情

（3）在透明带和卵细胞膜间有两个极体

（4）生长激素基因　启动子　终止子　限制酶和DNA连接酶　显微注射　受精卵

2．下图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程，其中①～⑥表示操作过程。

请回答以下问题：

（1）图中①过程涉及的精子需进行________处理；防止多精入卵的两道屏障为___________________________________________________________。

（2）对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是________________。

（3）图中②过程所用的方法是________。

外源基因插入牛受精卵中的DNA上后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因：

__________________________________________________________________________________________。

（4）图中b、c分别代表囊胚的____________________________________。

（5）图中④过程表示____________________，由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为________。

【答案】　

（1）获能　透明带反应、卵细胞膜反应

（2）促使其超数排卵

（3）显微注射法　外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达（合理即可）

（4）囊胚腔、内细胞团

（5）胚胎分割和胚胎移植（答不全不给分）　100%

3．一对健康夫妇生下一男婴，一岁时脑出血死亡，二年后女方怀孕6个月时，经羊水及脐带血诊断为男孩且患血友病，遂引产。

于是夫妇俩到广州中山医附属医院做试管婴儿。

医生培养7个活体胚胎，

抽取每个胚胎1～2个细胞检查后，选两个胚胎移植，最后一个移植成功，出生了一健康婴儿（我国第三代试管婴儿）。

请回答：

（1）医生抽取活体胚胎的1或2个细胞后，可通过显微镜观察____________

判断早期胚胎的性别，你认为医生应选择________性胚胎进行移植。

（2）试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕生产过程的不同点在于______________________________。

（3）供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题，而治疗性克隆能最终解决这两个问题。

下图是治疗性克隆的过程图解：

请填出图中横线上的名称：

①________；②____________。

（4）上图中的③④表示的生理过程是_______，该过程的本质是___________。

（5）我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，请你谈谈反对克隆人的原因是______________________________________________________________

__________________________________________________。

（至少答两点）

（3）图示为治疗性克隆过程，其中①是细胞核，②是囊胚中的内细胞团细胞。

（4）图中③④表示细胞分化过程，其本质是基因的选择性表达。

（5）生殖性克隆的缺点：

①严重违反了人类伦理道德；②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子等。

【答案】　

（1）性染色体形态　女　

（2）试管婴儿是体外受精，胚胎移植的产物　（3）细胞核　内细胞团细胞　（4）细胞分化　基因的选择性表达　（5）①严重违反了人类伦理道德；②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；③是在人为地制造心理上和社会

地位上都不健全的人；④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子

4．北京郊区的窦店村实施了以沼气工程为中心的农村综合发展性生态工程。

据图回答问题：

（1）沼气池的建立在有效地解决农村燃料问题的同时，还可以节省林木、保护植被、减轻________。

同时，沼渣用作畜禽饲料和农作物肥料，体现了生态工程的____________原理。

（2）从生态系统的组成成分，蓝绿萍属于________。

除了生态系统的组成成分，生态系统的结构还包括______________。

鱼等消费者通过自身代谢，将有机物转化为无机物，加快了生态系统的________。

（3）进行生态工程建设时，要处理好生态与环境的协调与平衡，需要考虑________，若超过相应的限度，会引起系统的失衡与破坏。

（4）与农业生态系统相比较，自然生态系统的抵抗力稳定性通常较高，主要原因是______________________________________________________________

___________________________________________________________。

生态系统稳定性的基础是生态系统普遍存在的________机制。

（3）进行生态工程建设时，要处理好生态与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，若超过相应的限度，会引起系统的失衡与破坏。

（4）与农业生态系统相比较，自然生态系统的抵抗力稳定性通常较高，主要原因是生态系统组分多，食物网复杂，自动调节能力强。

生态系统稳定性的基础是生态系统普遍存在的负反馈调节机制。

【答案】　

（1）环境污染　物质循环再生　

（2）生产者　食物链和食物网　物质循环　（3）环境承载力　（4）生态系统组分多，食物网复杂，自动调节能力强　负反馈调节

5．2015年3月，柴静的纪录片《穹顶之下》引发了全国人民对雾霾的关注和讨论。

生态环境与生态经济再次推上舆论的焦点。

建设社会主义新农村的关键是构建和谐社会，发展生态农业，走可持续发展之路。

下图为某地一生态工程建设模式图，请据图回答有关问题：

（1）生态经济：

使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。

“无废弃物农业”体现了生态工程的______________原理。

（2）该生态工程模式的最大优点是___________________________。

该生态工程种植不同的农作物、果树、苗木，饲养牛、猪、鸡等多种畜禽，这体现了生态工程的______________原理。

（3）该生态工程中，处于第二营养级的生物除鸡、奶牛、鱼外还有_______（写全才能给分），该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其________。

【答案】　

（1）物质循环再生　

（2）实现能量和物质的分层次多级利用（或提高物质和能量的利用率），减少环境污染　物种多样性　（3）猪、人　环境容纳量（K值）

易错起源1、胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题

例1．阅读如下资料：

资料甲：

科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。

资料乙：

T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。

科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。

资料丙：

兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。

回答下列问题：

（1）资料甲属于基因工程的范畴。

将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用________法。

构建基因表达载体常用的工具酶是________和________。

在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是___________________________________________________________。

（2）资料乙中的技术属于________工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对________进行改造，或制造一种________的技术。

在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的________序列发生了改变。

（3）资料丙属于胚胎工程的范畴。

胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到________种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。

在资料丙的实例中，兔甲称为________体，兔乙称为________体。

（3）胚胎工程中胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、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的技术。

资料丙中甲兔提供受精卵，所以甲兔是供体；胚胎在乙兔子宫内发育，所以乙兔为受体。

【答案】　

（1）显微注射　限制性内切酶　DNA连接酶　农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中　

（2）蛋白质　现有的蛋白质　新蛋白质　氨基酸

（3）同　供　受

【名师点睛】

1.培养液的成分及早期胚胎去向

（1）培养液成分：

无机盐、有机盐（两盐）；维生素、激素（两素）；氨基酸、核苷酸（两酸），另外还有水、血清等。

（2）胚胎去向：

向受体移植或冷冻保存。

2．理清胚胎移植、胚胎分割和胚胎干细胞的内在联系

（1）胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成的。

（2）胚胎移植的优势：

充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。

（3）胚胎分割的2个注意事项

①材料选择：

选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

②分割注意点：

选材为囊胚时，注意将内细胞团均等分割。

【锦囊妙计，战胜自我】

胚胎移植的几个易错点

1．实质：

早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。

2．两次使用激素：

第一次：

同期发情处理；

第二次：

促性腺激素，供体超数排卵处理。

3．“冲卵”的不同：

（1）胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。

（2）体外受精过程冲出的是卵子。

4．两次检查：

第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体是否妊娠进行检查。

5．可移植时期：

桑椹胚或囊胚。

易错起源2、生态工程

例2．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________能。

（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

（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）

【名师点睛】

1．牢记5种生态工程具体实例的生态学原理

（1）无废弃物农业——遵循物质循环再生原理。

（2）单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。

（3）草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调与平衡原理。

（4）污水排放与水体富营养化，引种考虑适应环境——协调与平衡原理。

（5）林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——整体性原理。

2．明确设计农业生态系统符合的6个原则

（1）应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。

（2）应当能够构成一个合理的生产结构。

（3）应当体现充分利用自然界的物质和能量资源的原则。

（4）应当体现减少环境污染的原则。

（5）应当充分考虑经济、社会和

生态的综合效益。

（6）应当能够实现物质的良性循环。

3．理清生态工程的两种模式

（1）桑基鱼塘模式

①特点：

人工建立的高产稳产的农业生态系统。

做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获

得稻、鱼、蚕茧三丰收。

②图示：

（2）沼气农田立体养殖模式

①特点：

通过控制温室内的温度、光照、气体和水肥等因素，缩短生产周期，大幅度提高粮食、蔬菜和水果的产量和质量。

②图示：

【锦囊妙计，战胜自我】生态工程设计的常用方法

1．生态工程设计的常用方法之一是食物链（网）的“相接”。

例如，在稻田养鱼的农业生态工程中，鱼与稻原属于不同生态系统的食物链（网），但在人为调控下，将一些草食性鱼、滤食性鱼和杂食性鱼（如草鱼、鲢鱼和罗非鱼等）的鱼苗放养在稻田中，使稻田生态系统的结构有所改变，物质循环和能量流动更为合理。

这表现在鱼类摄食杂草，减少了杂草在阳光、养分方面与水稻的竞争；鱼粪中含有丰富的氮、磷，增加

了水稻的肥源；滤食性和杂食性鱼能摄食稻田中的浮游生物、底栖动物等。

2．生态工程设计的常用方法之二是食物链（网）的“加环”。

“加环”可为未被利用的部分找到出路。

例如，用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等，其残余物用来培养食用菌，栽培食用菌后的残余物再用来养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等。

1．我国研究人员创造出一种新型干细胞—异种杂合二倍体胚胎干细胞，具体研究过程如下图所示，请据图回答问题：

（1）图中的单倍体囊胚1最可能是由小鼠的________发育而来，所采用的技术应为________________，培养过程中使用的培养液除含有一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、________________等营养成分以及血清等物质。

（2）图中的单倍体ES应取自囊胚的________细胞，ES在形态上表现为________________________。

（3）由于物种间存在________，因此自然情况下哺乳动物远亲物种间的配子往往无法完成________作用，或者即便能完成也不能发育。

但是人们为了生物学研究的便利，创造出了各类远亲物种间的杂合细胞，如小鼠－大鼠、人－鼠等杂交细胞，由于这些细胞都是由体细胞融合产生，因此杂交细胞中通常含有________个染色体组。

【答案】　

（1）卵子（卵细胞）　早期胚胎培养技术　氨基酸、核苷酸　

（2）内细胞团　体积小、细胞核大、核仁明显　（3）生殖隔离　受精　4

2．日本的一个研究小组将Aequoreavictoria水母中编码绿色荧光蛋白（GFP）的基因导入长尾猕猴的卵母细胞中，最终获得在紫外线照射下能发绿光的“绿光猴”。

请回答下列相关问题：

（1）从水母中获取GFP基因后，可利用________技术获得大量该基因，该过程所利用的酶必须具有________的特点。

（2）导入目的基因的卵母细胞需培养至________，才能与获能的精子受精。

精子和卵细胞间的信息交流是通过________方式实现的。

（3）受精卵培养至____________时期可进行胚胎移植，移植的胚胎在受体内存活的生理学基础是____________________________________________。

（4）GFP基因能在猕猴细胞中表达，是因为不同生物共用______________，若“绿光猴”只是部分细胞合成了绿色荧光蛋白，这是________________的结果。

【答案】　

（1）PCR　耐高温　

（2）减数第二次分裂中期（MⅡ中期）　细胞膜接触　（3）囊胚或桑椹胚　受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥反应　（4）一套遗传密码子　基因选择性表达

3．

（1）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行________处理。

卵子受精的重要标志是________________。

（2）若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，要将干扰素基因与____________________连接在一起构建基因表达载体，并将基因表达载体导入牛的________（填“受精卵”或“乳腺细胞”）。

（3）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用________激素处理可使其超数排卵。

在核移植过程中，作为受体的成熟卵母细胞在核移植前需要进行________处理。

（4）在胚胎移植前，通过________技术可获得较多胚胎，进行该项技术时，应选用发育良好的、形态正常的________。

【解析】　

（1）获能后的精子才具有受精能力，卵子受精的重要标志是卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体。

（2）要构建乳腺生物反应器，需将人的干扰素基因与牛的乳腺蛋白基因的启动子相连，构建基因表达载体。

培育转基因动物时，将基因表达载体导入的受体细胞是受精卵。

（3）采用促性腺激素处理可使其超数排卵。

在核移植过程中，作为受体的成熟卵母细胞在核移植前需要进行去核处理。

（4）通过胚胎分割技术可获得较多胚胎，进行胚胎分割时应选用发育良好的、形态正常的桑椹胚或囊胚。

【答案】　

（1）获能　在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体　

（2）乳腺蛋白基因的启动子　受精卵　（3）促性腺　去核　（4）胚胎分割　桑椹胚或囊胚

4．如图是培养生产人生长激素的转基因动物的过程，请据图回答下列问题。

（1）①是含有人生长激素基因的质粒，为了使人生长激素基因在羊乳腺细胞中表达，需要将目的基因与乳腺蛋白基因的________等调控组件重组在一起。

②中是根据________基因表达的性状筛选出的细胞⑤。

（2）从白脸羊体内分离出的组织要经过酶处理变为单个细胞再培养，实验中使用的细胞通常在10代以内，以保持细胞正常的____________。

（3）为了使产药动物种群迅速扩大，现对⑥阶段的胚胎进行分割，一次给受体母羊移入多个胚胎，胚胎分割时应注意___________________。

（4）细胞④和细胞⑤融合所利用的原理是____________。

产药动物的产生涉及__________（填“胚胎细胞核移植”或“体细胞核移植”）技术，该技术的成功率较______。

（5）移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础为_____________________________________________。

（3）在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

（4）细胞融合所利用的原理是细胞膜的流动性。

根据图示可知，培养产生人生长激素的过程涉及体细胞核移植技术，该技术的成功率较低。

（5）受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

【答案】　

（1）启动子　标记　

（2）二倍体核型　（3）将内细胞团均等分割　（4）细胞膜的流动性　体细胞核移植　低　（5）受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应

5．内蒙古农业大学生命科学院成功培育出了转肠乳糖酶基因的“低乳糖奶牛”。

这头奶牛所产牛奶中不含乳糖或含量很低。

请回答下列问题：

（1）构建基因表达载体时，需要获取仅在________细胞中特异性表达的基因的启动子，以使乳汁中的乳糖含量降低。

构成启动子的基本单位是____________。

（2）将基因表达载体导入奶牛受精卵细胞常用的方法是________，与早期胚胎细胞和体细胞相比较，受精卵细胞的优势是_____________________。

（3）受精卵经过体外培养，形成________，再移植到受体母牛体内，移植到受体母牛子宫内的胚胎能够存活的原因是____________________。

（4）进行胚胎移植操作前，需要对取自早期胚胎的滋养层细胞利用________技术进行DNA分析，以鉴定其性别。

人的肠乳糖酶基因在奶牛中是否成功表达，可以采用抗原—抗体杂交进行检测，其中的抗原是指____________。

【解析】　

（1）因转肠乳糖酶基因特异性表达后，奶牛产的牛奶中不含乳糖或含量很低，由此可知构建基因表达载体时，需要获取仅在奶牛乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子。

启动子位于基因的上游，因此其基本单位是脱氧核苷酸。

（4）进行胚胎移植操作前，需要对取自早期胚胎的滋养层细胞利用DNA分子杂交以鉴定其性别。

人的肠乳糖酶基因在奶牛中是否成功表达，可以采用抗原—抗体杂交进行检测，其中的抗原是指人的肠乳糖酶。

【答案】　

（1）（优良）奶牛乳腺　脱氧核苷酸

（2）显微注射法　具有的全能

性高，能直接发育成新个体

（3）桑椹胚或囊胚　受体母畜对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应

（4）DNA分子杂交（或DNA探针）　人的肠乳糖酶

6．目前，精子载体法逐渐成为具有诱惑力的制备转基因动物的方法之一，该方法以精子作为外源基因的载体，使精子携带外源基因进入卵细胞受精。

如图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。

请据图回答：

（1）精子载体法过程中外源基因能够整合到精子的________上是提高转化率的关键，因为受精时只有精子的________才能进入卵细胞中。

（2）过程②采用的是________技术，该过程中应对已经导入外源基因的精子进行________处理。

（3）利用转基因动物分泌的乳汁来生产药物的________反应器是科学家将药用蛋白基因与____________的启动子等调控组件重组在一起，然后导入哺乳动物的受精卵中，最终培养出转基因动物。

（4）过程③需要在________________（至少写出两点）等条件下进行。

由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚，因此在培养细胞时需在培养基中加入________。

【解析】　

（1）精子与卵细胞受精时，精子的头部进入卵细胞中，并释放其细胞核进入卵细胞，但细胞质未进入。

因此为了提高转化率，必须将外源基因整合到精子的染色体中。

【答案】　

（1）染色体　头部（细胞核）

（2）体外受精　获能

（3）乳腺生物（乳房生物）　乳腺蛋白基因

（4）无菌无毒、适宜的温度和pH、营养充足、一定气体环境（答出2点即可）　动物血清（或血浆）

7．治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，构建形成重组胚胎，体外培养到一定时期分离出ES细胞，获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞（如神经细胞、肌肉细胞和血细胞），用于治疗。

请回答下列问题：

（1）ES细胞是胚胎干细胞的简称，在形态上，表现为_________；在功能上，具有发育的全能性。

将重组胚胎在体外培养到___