2020届高三生物一轮复习第十一单元第40讲胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题作业新人教版.docx

胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题(限时：40分钟)1如图表示体外受精和早期胚胎培养的过程，请据图回答下列问题：(1)精子的顶体由_发育而来，内含有顶体酶，能协助精子穿过卵母细胞的_和_。(2)体外培养受精卵时，除提供CO2以维持培养液的pH外，还给予一定量的_以维持细胞呼吸。(3)此处的早期胚胎指_。(4)对移入的受体的要求是_。解析：(1)精子的顶体由高尔基体发育而来，内含有顶体酶，能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。(2)受精卵进行细胞呼吸，需要消耗O2。(3)一般桑椹胚或囊胚时期的胚胎可以移植。(4)同种、生理状态良好的雌性动物生殖器官的生理变化与供体是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。答案：(1)高尔基体放射冠透明带(2)O2(3)桑椹胚或囊胚(4)同种、生理状态良好的雌性动物2(2019石家庄市一模)人的血清白蛋白(HAS)在临床上需求量很大，目前通常将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白，基本步骤如下：.采集良种供体奶牛的卵母细胞和精子，通过体外受精，形成受精卵；.将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵，形成重组细胞；.电脉冲刺激重组细胞，促使其形成早期胚胎；.将胚胎移植到受体母牛的子宫中，最终发育成转基因小牛。请回答下列问题：(1)步骤中，卵母细胞与精子结合过程中防止多精入卵的生理反应包括_。自然条件下，受精卵是在雌性动物的_内完成的。(2)步骤中，将人的血清白蛋白基因导入牛受精卵最为有效的方法是_。导入基因前，需要将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，这一步骤称为_。(3)步骤中，进行动物早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种无机盐和有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还需要添加_和动物血清。一般情况下，通常在合成培养基中加入一定量的抗生素，其目的是_。(4)步骤中，应选择性别为_的奶牛胚胎进行移植。解析：本题考查体内受精、基因工程、早期胚胎培养等知识，要求考生识记体内受精的过程、基因工程的操作步骤以及早期胚胎培养的培养液。(1)防止多精入卵的两道屏障为透明带反应、卵细胞膜反应。自然条件下，受精作用的场所为输卵管。(2)将目的基因导入动物细胞的方法为显微注射技术。将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，称为构建基因表达载体。(3)早起胚胎培养过程中，培养液中除了含有各种无机盐和有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还需要添加激素和动物血清。为了防止污染，在合成培养基中还需要加入抗生素。(4)血清白蛋白要从乳汁中提取，只有雌性奶牛才能产生乳汁，因此胚胎移植时，必须选取雌性奶牛的胚胎进行移植。答案：(1)透明带反应、卵细胞膜反应输卵管(2)显微注射技术构建基因表达载体(3)激素防止污染(4)雌性3随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：(1)应用1中获得的良种小牛性别为_(2)在应用2、3、4中，若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，使其_。得到的卵母细胞需要发育至_时期才能受精。(3)应用3可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将_均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(4)应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需要适宜的温度、无菌、元毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核苷酸，还要加入_；向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养基的_。解析：(1)应用1属于核移植技术，供体1主要提供细胞核，供体2主要提供细胞质(有细胞质基因)，所以小牛的性别由供核的良种荷斯坦高产奶牛(雌)决定。(2)精子和卵子在体外受精前必须做好相应准备才能成功结合。(4)动物细胞培养需要无菌、无毒、营养、气体等条件。答案：(1)雌性(2)获能减数第二次分裂中期(M中期)(3)内细胞团(4)动物血清(或血浆)pH4Rag2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：(1)步骤中，在核移植前应去除卵母细胞的_。(2)步骤中，重组胚胎培养到囊胚期时，可从其_分离出ES细胞。还可以从胎儿的_分离获得ES细胞。(3)ES细胞在形态上表现为体积小、细胞核_、核仁_，在功能上，属于_(填“单能干细胞”“多能干细胞”或“全能干细胞”)。(4)ES细胞是研究体外细胞分化的理想材料。ES细胞在饲养层细胞上，在培养液中添加_，就可以诱导ES细胞分化，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。(5)步骤中，需要构建_。可以根据Rag2基因的核苷酸序列，合成引物，利用_技术扩增Rag2基因片段。用Hind和Pst限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有_的酶切位点。(6)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质，用抗_的抗体进行杂交实验。解析：(1)步骤是核移植过程，核移植是将体细胞核移植到去核的卵母细胞中，所以实验前要去除卵母细胞的细胞核。原因是若不去掉卵母细胞的细胞核，就会造成细胞里面有两个细胞核，使得遗传物质是不稳定的。(2)ES细胞是由早期胚胎的内细胞团或原始性腺分离出来的一类细胞。(3)胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上，表现为体积较小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物任何一种组织细胞，属于全能干细胞。(4)ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态，若在培养液中添加分化诱导因子，就可以诱导ES细胞分化成不同类型的组织细胞。(5)步骤是将目的基因(Rag2基因)导入受体细胞，需要构建含有目的基因的表达载体，体外扩增目的基因可用PCR技术；基因工程中构建基因表达载体时，应用同种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，若用HindIII和PstI限制酶分别在DNA片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段，则为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有Hind和Pst酶的酶切位点。 (6)基因表达的产物是蛋白质，所以提取小鼠骨髓细胞的蛋白质进行抗原抗体杂交。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，检测提取小鼠骨髓细胞中是否含有Rag2蛋白。答案：(1)细胞核(2)内细胞团原始性腺(3)大明显全能干细胞(4)分化诱导因子(5)含有基因Rag2的表达载体PCR Hind和Pst限制酶(6)Rag2蛋白5(2019肥城模拟)控制哺乳动物的性别对于畜牧业生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如：牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右，利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如图所示)。根据信息回答下列相关问题：(1)图1中过程是通常采用的_技术，在这个过程中_的精子与卵细胞结合形成受精卵。为获得更多的卵细胞需要给良种母牛注射适宜剂量的_。(2)过程中受精卵培养发育至_时期，再经胚胎移植到代孕母牛，从而获得后代。若希望同时获得多个性状相同的个体，可以使用_、_技术。(3)动物“生物反应器”是转基因动物技术中最诱人的部分之一。为了提高牛奶中赖氨酸的含量，某大学研究人员利用现代生物工程技术，得到了一头转入外源赖氨酸基因的克隆奶牛，预计将来其分泌的乳汁中含有更多的赖氨酸。图2为转基因克隆动物的技术流程图：获得外源赖氨酸基因所需要的工具酶是_。该基因不能从人体细胞中获得的原因是_。已知该奶牛培育过程中所用受体细胞为一只雌性奶牛胎儿的成纤维细胞，导入目的基因常用的方法是_，把该含有外源基因的受体细胞培育成为一头奶牛还需要用到的技术有：_。(至少两种)解析：(1)图表示精卵细胞结合成受精卵过程，常用体外受精技术；精子在受精前需进行获能处理；为获得更多的卵细胞，可用促性腺激素对母畜进行超数排卵处理。(2)胚胎移植是需将胚胎培养至桑椹胚或囊胚；来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此为了获得多个相同个体，可用胚胎分割技术进行分割，然后进行胚胎移植。(3)获取目的基因的工具酶是限制性核酸内切酶；人体内细胞中没有赖氨酸基因，因此不能从人体细胞中获得；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将含有外源基因的受体细胞培育成为一头克隆奶牛还需要用到核移植技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术。答案：(1)体外受精获能促性腺激素(2)桑椹胚或囊胚胚胎分割胚胎移植(3)限制性核酸内切酶人体内没有相关的基因(赖氢酸为人体必需氨基酸，人体不能合成)显微注射法 核移植技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植技术6电影中，“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝，现实甲的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”，该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白，高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域。请回答：(1)实验中，通常用ES细胞作为目的基因的受体细胞，这是因为ES细胞在功能上具有_特征。这种细胞一般可以从哺乳动物的_或_中分离出来。(2)在培养重组细胞时，为了维持不分化的状态，在培养液中要加入_。为防止杂菌污染，可以在细胞培养液中添加一定量的_。(3)胚胎移植时，通常将早期胚胎移植到同种且_与供体相同的动物体内，受体对外来胚胎基本上不发生_。正常发育后产出“蜘蛛羊”，这种生殖方式为_。若需要一次产生两头转基因“蜘蛛羊”，可将_阶段的胚胎进行分割。(4)科学家为保证乳汁中有蛛丝蛋白，应该用_技术，先检测蛛丝蛋白基因是否整合到了染色体上。解析：(1)胚胎干细胞一般从哺乳动物的原始性腺或早期胚胎中分离出来。由于胚胎干细胞具有发育的全能性，故常作为目的基因的受体细胞。(2)在动物细胞培养时，为了维持不分化的状态，在培养液中要加入抑制因子。为防止杂菌污染，可以在细胞培养液中添加一定量的抗生素。(3)受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，所以胚胎移植时，通常将早期胚胎移植到同种且生理状态与供体相同的同种动物体内。若需要一次产生多个个体，可将囊胚或桑椹胚阶段的胚胎进行分割。(4)科学家为保证乳汁中有蛛丝蛋白，应该用DNA分子杂交技术，先检测蛛丝蛋白基因是否整合到了受体羊染色体上，也可使用抗原抗体法检测乳汁中是否有蛛丝蛋白。答案：(1)发育的全能性原始性腺早期胚胎(2)抑制因子抗生素(3)生理状态免疫排斥反应无性生殖囊胚或桑椹胚(4)DNA分子杂交7下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究，请据图分析回答：(1)上图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从_和_中分离获取。(2)过程将胚胎干细胞置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)过程将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胚胎的囊胚腔，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)。解析：(1)胚胎干细胞(ES细胞)可以从早期胚胎和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，可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)基因工程当，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