高考生物考前复习考点32 胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题及生态工程的原理Word文档格式.docx

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细胞分化的实质是基因选择性表达。

骨髓移植实际移植的是骨髓中的造血干细胞，通过骨髓移植可以治疗白血病。

通过细胞增殖可以产生大量的克隆细胞，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不能进行繁殖。

DNA的复制发生在细胞分裂的间期，用药物抑制肿瘤细胞DNA的复制可使肿瘤细胞停留在细胞分裂间期。

制备单克隆抗体时，可用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到杂交瘤细胞。

杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。

3．（地方卷精选）完成下列填充：

（1）（2013·

山东，35节选）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：

①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________________；

也可以从灰鼠体内取出卵子，通过__________________后进行早期胚胎培养获得。

②图中重组囊胚通过______________技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用____________方法保存。

③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。

答案　①冲卵　体外受精　②胚胎移植　冷冻（或低温）

③内细胞团　诱导分化

解析　2－细胞胚胎可从灰鼠输卵管内冲卵获得；

重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内，暂不进行胚胎移植的胚胎可放入－196℃的液氮中冷冻保存；

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。

内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，可以作为干细胞的来源，iPS与ES细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。

（2）（2015·

山东，36节选）治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。

流程如下：

a．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。

b．胚胎干细胞可以来自于囊胚中的________。

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”），则不会发生免疫排斥反应。

答案　a．（体细胞）核移植　（早期）胚胎培养　b．内细胞团　B

解析　a．由流程图知，个体A提供去核卵母细胞，个体B提供体细胞核，二者通过①得到重组细胞，重组细胞经②得到囊胚，故①是核移植，②是早期胚胎培养。

b.胚胎干细胞是从早期胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。

囊胚中的内细胞团细胞为胚胎干细胞。

图中获得的组织器官，其细胞的细胞核来自个体B，将所得组织器官移植给个体B，不会发生免疫排斥反应。

题组二　生物技术的安全性和伦理问题

4．（2014·

重庆，2）生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。

下列叙述，错误的是（　　）

A．应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质

B．当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆

C．反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿

D．生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力

答案　D

解析　A项，培育转基因植物时，要根据目的基因的产物是否对人类有害来确定该目的基因能否用于转基因植物的培育。

B项，克隆人会给社会带来伦理上的问题，所以当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验；

治疗性克隆对于一些重大疾病的治疗具有积极的意义，所以并不反对治疗性克隆。

C项，科学地设计试管婴儿对于治疗不孕不育及一些难治之症具有积极的意义，但有人却滥用此技术选择性设计婴儿，所以设计试管婴儿遭到反对。

D项，干扰素并不能用于制造生物武器，多用于治疗一些病毒性疾病。

5．（2013·

江苏，15）下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是（　　）

A．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度

B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害

C．开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提

D．目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上

答案　B

解析　本题用直选法。

对转基因食品只是要求标注“转基因**”等字样，并没有在转基因食品标签上警示性注明可能的危害，故B选项错误。

题组三　生态工程的原理

6．（2011·

新课标全国，40）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________（生态系统、群落、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　（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）

解析　

（1）厌氧沉淀池主要是无氧呼吸，曝气池为有氧呼吸，兼氧池两种方式均有。

（2）生物群落是指同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，生态系统还包括无机环境。

（3）生态工程的原理包括：

整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。

1．早期胚胎发育过程的流程分析

2．胚胎工程操作流程分析（以牛为例）

（1）上述图示中几次用到了激素？

分别是什么作用？

提示　两次。

第一次用促性腺激素对供体做超数排卵处理；

第二次用激素对受体和供体母牛进行同期发情处理。

（2）胚胎移植过程进行哪两次检查？

提示　第一次是对收集的胚胎进行检查；

第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。

（3）胚胎移植所用胚胎是有性生殖还是无性生殖产生的？

提示　判断有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成，还是通过核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成。

其中通过核移植技术和胚胎分割形成的胚胎是无性生殖产生的。

（4）胚胎移植（胚胎能够移入受体、胚胎收集、胚胎在受体能够存活、胚胎能够正常生长发育）的生理学基础是什么？

提示　①哺乳动物排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理学基础。

②早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理学基础。

③受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理学基础。

④供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理学基础。

3．胚胎干细胞的培养流程

4．转基因生物的安全性问题

（1）食品安全方面：

可能合成毒蛋白、出现新的过敏原、改变食物的营养成分等。

（2）生物安全方面：

有可能造成“基因污染”，危害生物的多样性。

（3）环境安全方面：

有可能打破物种界限，改变生态系统的能量流动和物质循环；

造成二次污染或产生危害动植物和人类的病原微生物。

5．生物技术引发的伦理问题

（1）克隆人技术

①违反人类伦理道德。

②冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。

③人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。

（2）设计试管婴儿

①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。

②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。

（3）基因检测

①对个人隐私权提出挑战。

②制造基因歧视。

6．正确看待生物技术

（1）正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。

（2）我国政府支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人实验。

7．生态工程的原理比较

项目

理论基础

意义

实例

物质循环再生原理

物质循环

可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响

无废弃物农业

物种多样性原理

生态系统的稳定性

生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力

“三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性

协调与平衡

原理

生物与环境的协调与平衡

生物的数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏

太湖富营养化问题、过度放牧等

整体性原理

社会、经济、自然构成复合系统

统一协调各种关系，保障生态系统的平衡与稳定

林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题

系统学和工程学原理

系统的结构决定功能原理：

分布式优于集中式和环式

改善和优化系统的结构以改善功能

桑基鱼塘

系统整体性原理：

整体大于部分之和

保持很高的系统生产力

珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系

考向一　胚胎工程

1．随着我国“全面二胎”政策的实施，一些高龄夫妇借助试管婴儿技术实现了自己的愿望，结合所学知识回答下列问题：

（1）哺乳动物的体外受精主要包括_________________________、________________________和受精等几个主要步骤。

（2）受精后形成的受精卵要移入________培养液中继续培养一段时间再移植到母体内，早期胚胎发育到________阶段的某一时刻，会冲破__________，称之为“孵化”。

（3）为了及时检测受孕情况，科学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，制出了早孕试纸。

要获得该抗体，需要先将____________________________注射到小鼠体内，培养一段时间之后，将从小鼠脾脏中提取出的浆细胞和小鼠的____________细胞融合，通过________筛选，从而获得阳性克隆的杂交瘤细胞，并最终获得人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体。

答案　

（1）卵母细胞的采集和培养　精子的采集和获能

（2）发育　囊胚　透明带

（3）人绒毛膜促性腺激素　骨髓瘤　两次

解析　

（1）哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等几个主要步骤。

（2）受精后形成的受精卵要移入发育培养液中继续培养一段时间再移植到母体内。

孵化是指囊胚从透明带出来，进入母体子宫内，并植入子宫内膜的过程。

（3）要获得人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，需要先将人绒毛膜促性腺激素注射到小鼠体内，培养一段时间之后，将从小鼠脾脏中提取出的浆细胞和小鼠的骨髓瘤细胞融合，首先筛选出杂交瘤细胞，再筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，从而获得阳性克隆的杂交瘤细胞，并最终获得人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体。

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）桑椹胚或囊胚　受体对移入子宫的外来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

解析　

（1）从水母中获取GFP基因后，可利用PCR扩增技术获得大量该基因，由于PCR技术需要高温解链，因此该过程所利用的DNA聚合酶必须具有耐高温的特点。

（2）导入目的基因的卵母细胞需要培养至减数第二次分裂中期（MⅡ中期），才能与获能的精子受精。

由于细胞膜上存在特异性受体，精子和卵细胞间的信息交流可以通过细胞膜接触方式实现。

（3）受精卵培养至桑椹胚或囊胚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受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。

（4）GFP基因能在猕猴细胞中表达是因为不同生物共用一套遗传密码子，若“绿光猴”只是部分细胞合成了绿色荧光蛋白，这是基因选择性表达的结果。

3．Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。

科研人员利用胚胎干细胞（ES细胞）对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗，其技术流程如图（图中数字序号表示的是相关过程）。

请回答下列有关问题：

（1）过程②利用的技术是____________________，过程③中涉及到了基因工程技术，其中作为受体细胞的是____________。

（2）过程③中获取的目的基因是________________，可以根据该基因的_________________设计引物，利用PCR技术扩增目的基因片段。

按此方法和图示技术流程，完成Rag2基因缺失小鼠的基因治疗涉及的酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和_____________________等。

（3）图中造血干细胞中的遗传物质至少有________个来源。

为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的____________，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。

图中所述克隆技术属于________性克隆。

答案　

（1）早期胚胎培养　ES细胞

（2）（正常的）Rag2基因　脱氧核苷酸序列（或碱基对序列或遗传信息）　胰蛋白酶、耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）

（3）三　蛋白质　治疗

解析　

（1）过程②利用的技术是早期胚胎培养，过程③中涉及到了基因工程技术，其中作为受体细胞的是ES细胞。

（2）图示利用胚胎干细胞（ES细胞）对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗，可推知过程③中获取的目的基因是（正常的）Rag2基因。

步骤③中，在构建含有Rag2基因的表达载体时，可以根据Rag2基因的脱氧核苷酸序列设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。

分离、培养ES细胞过程中需要用胰蛋白酶分散细胞。

PCR技术扩增过程中用耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）。

基因导入过程中需要用限制性核酸内切酶、DNA连接酶。

（3）图中造血干细胞中的遗传物质至少有3个来源：

上皮细胞、卵母细胞和Rag2基因。

为检测Rag2基因的表达情况，可采用抗原—抗体杂交法，即提取治疗后的小鼠骨髓细胞的蛋白质（抗原），用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。

根据图形分析可知，基因导入是在体外进行的，因此，该治疗方式属于体外基因治疗。

图中所述克隆技术也属于治疗性克隆。

4．美国加州的科学家成功克隆出了人体胚胎，进而开发出有研究价值的干细胞，基本步骤如下图所示。

请据图回答下列问题：

（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至囊胚期的________或胎儿的原始性腺中分离得到的一类细胞。

上图所示的动物细胞工程中应用到的技术主要有____________、____________。

（2）胚胎干细胞可以分化成不同类型的体细胞，其实质是____________。

在进行胚胎干细胞的培养时，通常需要加入________等天然成分。

胚胎干细胞可用于检测某种有毒物质是否引起细胞基因突变，检测方法通常是采用__________技术。

（3）通过上图所示方法获取的胚胎干细胞可用于白血病患者的骨髓移植。

已知患者是A型血（IAi），提供卵细胞的女性是AB型血（IAIB），则骨髓移植后患者的血型是________。

为何要将患者的体细胞的核移植给去核的卵母细胞，而不是直接用体细胞进行培养？

____________。

答案　

（1）内细胞团　动物细胞培养　（体）细胞核移植

（2）（特定时间和空间）基因的选择性表达　（动物）血清（或动物血浆）　DNA分子杂交　（3）A型　体细胞的细胞全能性低

解析　

（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至囊胚期的内细胞团或胎儿的原始性腺中分离得到的一类细胞。

上图所示的动物细胞工程中应用到的技术主要有：

动物细胞培养技术和（体）细胞核移植技术。

（2）细胞分化的实质是（特定时间和空间）基因的选择性表达。

在进行胚胎干细胞的培养时，通常需要加入（动物）血清（或动物血浆）等天然成分。

胚胎干细胞可用于检测某种有毒物质是否引起细胞基因突变，检测方法通常是采用DNA分子杂交技术。

（3）控制血型的基因为核基因，通过上图所示方法获取的胚胎干细胞的细胞核来自患者，若患者是A型血，则骨髓移植后患者的血型仍然是A型。

体细胞的细胞全能性低，而卵母细胞的细胞质中含有促进体细胞核全能性表达的物质，因此要将患者的体细胞的核移植给去核的卵母细胞中，而不是直接用体细胞进行培养。

考向二　生物技术的安全性和伦理问题

5．2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。

三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线：

据图回答下列问题：

（1）由于女性的自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射__________激素，促使一次有更多的卵泡发育。

（2）重组细胞需培养到MⅡ中期的原因是该时期的卵母细胞才具备________________，重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2，CO2的主要作用是________________。

（3）从受精卵到三亲婴儿的培育还需要____________________和________________等技术。

胚胎发育的卵裂期在____________（填“透明带”或“放射冠”）内进行。

受精卵经72小时体外培养发育成32细胞左右的胚胎，叫做____________，可用于胚胎移植。

（4）为了某些需要，需对胚胎的性别进行鉴定。

目前最有效最准确的方法是SRYPCR法，操作的基本程序是：

从被测的囊胚中取出几个____________（填“滋养层”或“内细胞团”）细胞，提取DNA为模板；

然后用位于Y染色体上的性别决定基因（即SRY基因）的一段核苷酸序列作________，在____________________催化作用下进行PCR扩增；

最后与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为________性。

（5）三亲婴儿的培育技术________（填“能”或“不能”）避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而__________（填“能”或“不能”）避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。

（6）设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。

我国不反对治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于______________________之间的第一极体一并吸出。

答案　

（1）促性腺

（2）（与精子）受精的能力　维持培养液的pH

（3）早期胚胎培养　胚胎移植　透明带　桑椹胚

（4）滋养层　引物　热稳定DNA聚合酶（Taq酶）　男

（5）能　不能

（6）卵细胞膜与透明带

解析　

（1）对女性注射促性腺激素可促使其超数排卵。

（2）重组细胞需培养到MⅡ中期才具备受精的能力；

动物细胞培养需要一定的气体环境，其中5%CO2的主要作用是维持培养液的pH。

（3）从受精卵到三亲婴儿的培育还需要采用早期胚胎培养和胚胎移植等技术。

胚胎发育的卵裂期在透明带内进行。

受精卵经72小时体外培养发育成32细胞左右的胚胎，细胞排列紧密，形似桑椹，称为桑椹胚，可用于胚胎移植。

（4）目前，对胚胎的性别进行鉴定的最有效最准确的方法是SRYPCR法，操作的基本程序是：

从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞，提取DNA；

然后用位于Y染色体上的性别决定基因（即SRY基因）的一段核苷酸序列作引物，在热稳定DNA聚合酶（Taq酶）催化作用下进行PCR扩增；

与SRY特异性探针出现阳性反应者，说明其含有Y染色体，为男性。

（5）由于三亲婴儿只获得了母亲的细胞核遗传物质，因此三亲婴儿的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而不能避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。

（6）体细胞核移植过程中，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于卵细胞膜与透明带之间的第一极体一并吸出。

6．现代生物技术在造福人类的同时，也可能引起一系列的安全性和伦理问题，回答以下有关问题。

（1）为了