第一部分 专题八 第2讲.docx
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第一部分专题八第2讲
第2讲 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题
及生态工程
直击考纲
1.动物胚胎发育的基本过程（A）。
2.胚胎工程的理论基础（A）。
3.胚胎干细胞的移植（A）。
4.胚胎工程的应用（B）。
5.转基因生物的安全性问题（A）。
6.生物武器对人类的威胁（A）。
7.生物技术中的伦理问题（A）。
8.生态工程的原理（A）。
9.生态工程的实例及应用（B）。
1．判断下列有关胚胎工程及其应用的叙述
（1）绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性（2012·浙江，2A）（ √ ）
（2）卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加（2009·江苏，8A）（ × ）
（3）早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清（2011·江苏，18C）（ √ ）
（4）受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植（2011·江苏，18B）（ × ）
（5）试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术
（2011·江苏，18D）（ √ ）
（6）胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割（2009·江苏，8B）（ × ）
（7）利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎（2010·江苏，16C）（ √ ）
（8）胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点（2009·江苏，8C）（ × ）
2．判断下列有关生物技术的安全性和伦理问题的叙述（2012·江苏，13、2010·江苏，18组合）
（1）种植转基因作物应与传统农业种植区隔离（ √ ）
（2）转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中（ × ）
（3）种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性（ √ ）
（4）转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中（ √ ）
（5）转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加（ × ）
（6）动物的生长激素基因转入植物后不能表达（ × ）
（7）如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题（ × ）
重点一 胚胎工程
1．完善下面的早期胚胎发育过程
受精卵
卵裂
桑椹胚：
卵裂形成的包括32个细胞左右的胚，每个细胞都属于全能细胞
幼体
2．胚胎工程操作流程分析（以牛为例）
深度思考
（1）上述图示中几次用到了激素？
分别是什么作用？
提示 两次；第一次用激素对受体和供体母牛进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。
（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 是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）的几个生理学基础是什么？
提示 ①哺乳动物排卵后，同种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基础。
3．胚胎干细胞的培养流程
对位训练
1．牛胚胎移植的基本程序如图，请据图回答：
（1）图中a、b、c过程分别是指____________、____________、____________。
（2）在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用动物激素进行同期发情处理，这样处理的原因是________________________________________，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。
（3）为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是________________；处理的时期是________________。
（4）从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞。
这类细胞的
形态特征有
________________________________________________________________________
____________。
（5）下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。
下列叙述正确的是（ ）
A．胚胎移植可以定向改造动物遗传性状，③需移植到发情的母牛子宫内发育
B．A细胞不一定是受精卵细胞
C．①②两个胚胎具有不同遗传物质
D．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段
答案
（1）超数排卵处理 胚胎的收集 胚胎移植
（2）使供、受体母牛处于相同的生理状态 （3）胚胎分割移植 囊胚期或桑椹胚期 （4）体积小，细胞核大，核仁明显 （5）B
解析
（1）图示a、b、c过程依次为对供体母牛进行超数排卵处理、配种后胚胎的收集和向受体母牛的胚胎移植。
（2）为使受体接受胚胎应对供受体进行同期发情处理。
（3）为提高胚胎利用率宜采取胚胎分割移植技术。
（4）胚胎干细胞的形态特征包括体积小、核大、核仁明显等。
（5）胚胎移植不能定向改造动物的遗传性状；①和②两个胚胎是由同一胚胎分割而来的，其遗传物质相同；在胚胎分割移植时，胚胎未发育到原肠胚阶段；A细胞也可以为核移植的重组细胞。
2．（2013·江苏卷，13）软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。
一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。
下列做法错误的是（ ）
A．首先经超数排卵处理后进行体外受精
B．从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型
C．根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎
D．将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫
答案 D
解析 胚胎移植的时期是桑椹胚或囊胚，D错误。
重点二 生物技术的安全性和伦理问题
1．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生物或产物。
2．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。
3．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）支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人实验。
技能点拨
1．克隆人与设计试管婴儿流程图
（1）克隆人
（2）设计试管婴儿
2．比较试管婴儿与克隆人的不同
试管婴儿
克隆人
技术基础
体外受精、胚胎移植
核移植技术、胚胎移植
生殖方式
有性生殖
无性生殖
遗传物质
遗传物质来自两个个体
遗传物质主要来自核供体
3.设计试管婴儿与试管婴儿的不同点
所用的技术手段不同：
前者在婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断，后者不需要。
应用不同：
前者主要用于白血病等灾难性疾病的治疗，后者主要解决不孕夫妇的生育问题。
对位训练
3．（2013·江苏卷，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，B错误。
4．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些问题。
如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图回答下列问题。
（1）过程A表示________________________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由①________________细胞提供细胞质，进行人工重组，由此产生的重组细胞②的遗传物质主要来自图中的________________。
（2）过程B表示的生物技术是________________，C表示定向诱导技术，其诱导的对象是[ ]________细胞。
（3）“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的________________________。
相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果多种多样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是________________________。
（4）中国政府对“克隆人”的观点是
______________________________________________。
“有一男子患有白血病，经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复”，你认为这种做法符合伦理道德吗？
为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）细胞核移植 （次级）卵母 供体乙
（2）动物细胞培养 ④ 内细胞团（胚胎干细胞） （3）细胞核具有全能性 基因的选择性表达 （4）禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆 符合，因为脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞
解析
（1）从图中可以看出，过程A是细胞核移植的过程，其遗传物质主要来自供体乙，其中由①（次级）卵母细胞提供细胞质。
（2）过程B是重组细胞经动物细胞培养发育成胚胎的过程，过程C是将从囊胚内细胞团中获得的胚胎干细胞诱导分化形成不同组织、器官的过程，即治疗性克隆过程。
（3）在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，但是动物细胞核的全能性可以表达出来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性表达。
（4）中国政府对“克隆人”的观点是禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。
脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞，所以符合伦理道德。
重点三 生态工程的原理
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问题
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
对位训练
5．下图为生态养猪模式。
从图中可知该生态工程属于（ ）
A．湿地生态恢复的生态工程
B．节水和废水处理与应用的生态工程
C．小流域综合治理与开发的生态工程
D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
答案 B
解析 由于图示没有造成污染，所以不可能是湿地生态恢复的生态工程或小流域综合治理与开发的生态工程；题图中没有提及能源问题，也不可能是清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。
6．设计生态工程的常用方法之一是给食物链（网）“加环”，下图就是一种“加环”示意图。
据图判断，下列说法正确的是（多选）（ ）
A．用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用
B．用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益
C．用蛆蛹粪便作有机肥还田，运用了物质循环再生原理
D．在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转
答案 ABC
解析 农业生态系统的一个关键特点是离不开人的管理。
网络小结
1．将经处理后的胚胎干细胞，移植到因胰岛受损而患糖尿病的小白鼠体内后，该鼠血糖浓度趋于正常。
上述事实说明（ ）
A．该过程体现了胚胎干细胞的全能性
B．移植的细胞中所有基因都得到表达
C．干细胞经处理后进行了定向分化
D．移植的细胞具有无限增殖的能力
答案 C
解析 移植后的胚胎干细胞定向分化成了胰岛B细胞，使小鼠体内胰岛素分泌正常。
2．通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B．受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C．对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D．胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
答案 D
解析 在胚胎移植时，需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，而受体母牛则不需要；胚胎移植技术中，移植的胚胎可来自体内受精发育形成的受精卵；移植的胚胎不能用原肠胚，而应是发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，某些生物可在更早的阶段移植；目前以二分胚胎的分割和移植成功率最高，而同卵多胎的成功率较低。
3．（2012·浙江卷，2）下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是（ ）
A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层
答案 A
解析 为保证物种在遗传上的稳定性，同一物种的精卵细胞在结合时，需要先通过细胞的识别，此过程由细胞膜上的糖蛋白完成，因糖蛋白具有物种特异性，其细胞识别也具有物种特异性，A项正确；受精卵卵裂时产生的细胞团称为卵裂球，随卵裂球细胞数目的增加，细胞逐渐变小，总体积基本不变，B项错误；滋养层细胞是已经具有定向分化趋向的细胞，分化方向一旦确定即稳定而不可逆转，失去了发育的全能性，C项错误；原肠胚发育分化会形成各种器官原基，D项错误。
4．（2013·山东卷，35）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细胞培养出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下：
（1）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为____________，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为________________________________________________________________________。
（2）图中2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，这过程称为____________，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。
（3）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。
（4）小鼠胚胎干细胞（ES）可由囊胚的________________分离培养获得。
iPS与ES细胞同样具有发育的全能性，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）原代培养 接触抑制
（2）冲卵 体外受精
（3）胚胎移植（或核移植） 冷冻（或低温） （4）内细胞团 分化
解析 从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，分瓶后的为传代培养；培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制；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。
5．（2013·海淀期中）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（循环、重复）
（3）如图所示 （4）物质循环再生
解析
（1）生态系统的主要成分是生产者，即图中的农作物。
食用菌属于腐生真菌，在生态系统中属于分解者；以农作物为食的生物属于第二营养级，包括人和家禽、家畜。
（2）建立生态农业的目的是调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，由于实现了能量的多级利用，所以该生态系统的能量利用率较高。
（3）该农业生态系统中的食物网有两条食物链：
农作物→家禽、家畜→人；农作物→人。
（4）该生态系统实现了物质的循环利用、分级利用，并且减少了环境污染，所以该生态农业的设计遵循物质循环再生原理。
1．下图表示利用胚胎干细胞（ES细胞）所作的一系列研究，请据图回答下列问题：
（1）上图中的胚胎干细胞（ES细胞）可以从____________或____________中分离获取。
（2）过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。
在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的________，加入抗生素是为了________________，该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
（3）过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有________________________的特点。
在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是________。
（4）过程Ⅲ是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
将构建好的表达载体导入
胚胎干细胞最常用的方法是
________________________________________________________________________。
（5）过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。
实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是________________________________________，该过程研究的意义在于解决________________________________________________________________________
________________________________________________________________________问题。
（6）该研究中，包含的生物技术有______________________（至少写出两种）。
答案
（1）早期胚胎 原始性腺
（2）营养物质 防止杂菌污染 （3）发育的全能性 原肠胚 （4）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用 显微注射法 （5）使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后的免疫排斥等
（6）动物细胞培养、基因工程、早期胚胎培养、胚胎移植
解析
（1）胚胎干细胞（ES细胞）可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。
（2）胚胎干细胞培养时所用的饲养层细胞可以供给干细胞增殖所需的营养物质，加入抗生素是为了防止杂菌污染。
（3）胚胎干细胞具有发育的全能性，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素。
在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是原肠胚。
（4）基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
将基因表达载体导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。
（5）去除小鼠的胸腺，小鼠不能形成T细胞，不能发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥。
Ⅳ过程研究对于解决临床上供体器官不足或器官移植后的免疫排斥等问题有重要意义。
（6）题中的研究过程包括动物细胞培养、基因工程、早期胚胎培养、胚胎移植等生物技术。
2．阅读下面材料，回答下列问题。
材料 生态农业是21世纪农业发展的方向，它遵循可持续发展的原则，以不危及后人发展为前提，在人类生产活动干预下，用科学的发展观，获取生物群体共生，生态和谐，质量安全，优质高效的农业生产载体，也可称为人工生态系统。
生态农业建设的核心是：
整体、协调、循环、再生、增效。
面对整个国土进行科学规划；协调农业各业并使农业生产过程中的技术整合、生产与加工并重，销售与市场对接；循环是投入与产出及生产过程中物质、能量的良性利用；再生是向附加值递进；增效是指经济、生态、社会综合效应的可持续发展。
（1）生态工程应在__________、__________、____________等方面取得最佳效果并达到预期目标。
（2）生态农业以________理论为依据，以________________协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。
生态农业以保持生态系统内的________为主导思想，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。
答案
（1）经济 社会 生态环境
（2）生态学 环境与经济 生态平衡
解析
（1）从材料可知：
生态工程应在经济、社会、生态环境等方面取得最佳效果并达到预期目标。
（2）生态农业是按照生态学原理和经济学原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段，以及传统农业的有效经验建立起来的，能获得较高的经
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