2020年高考生物核心素养提升练四十四胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题（含解析）.docx

胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题(30分钟100分)1.(10分)下面是繁育良种奶牛的示意图，据图回答下列问题：(1)对供体母牛用_处理可获得更多的卵母细胞，经配种后可得到早期胚胎。在胚胎移植前，若对胚胎进行性别鉴定，可以在分子水平上对早期胚胎进行性别鉴定，也可以在细胞水平上通过对_的分析进行性别鉴定。若要对囊胚阶段的胚胎进行分割，其操作过程中需要注意的问题是_。(2)对受体母牛进行同期发情处理是为了_，图示流程中冲卵的“卵”是指_。实际生产中常利用体细胞克隆技术保持供体母牛的许多优良性状，操作中用于核移植的体细胞一般选用_代以内的细胞，其原因是_。【解析】(1)对供体母牛用促性腺激素处理可使其超数排卵，以获得更多的卵母细胞。若在细胞水平上对胚胎进行性别鉴定，可通过对性染色体进行分析并加以鉴别。若要对囊胚阶段的胚胎进行分割，需要注意将内细胞团均等分割。(2)对受体母牛进行同期发情处理是为了给供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。题图过程中的冲卵实际上是获得早期胚胎。实际生产中常利用体细胞克隆技术保持供体母牛的许多优良性状，操作中用于核移植的体细胞一般选用10代以内的细胞，其原因是10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。答案：(1)促性腺激素性染色体将内细胞团均等分割(2)使供体、受体的生理变化相同早期胚胎1010代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型2.(10分)(2018广东六校联考)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_(“有性生殖”或“无性生殖”)；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)要培育高产奶率的转基因牛，如建立生产生长激素的乳腺生物反应器，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。【解析】(1)试管牛的培育属于有性生殖，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、胚胎移植等；克隆牛的培育依据的原理是动物细胞核具有全能性。(2)一般用促性腺激素处理供体母牛，促使其超数排卵；胚胎移植时，要对受体母牛和供体母牛进行同期发情处理。(3)在受精的过程中，卵子受精的标志是在透明带和卵细胞膜间有两个极体。(4)要培育高产奶率的转基因牛，如建立生产生长激素的乳腺生物反应器，科学家将生长激素基因和乳腺蛋白基因的启动子、终止子等调控组件重组在一起(该过程需要用到的酶是限制酶和DNA连接酶)，再通过显微注射法导入牛的受精卵中。答案：(1)有性生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【延伸探究】(1)去核卵母细胞在核移植过程中有何作用？提示：提供重组细胞分裂、分化所需的营养物质；使已分化细胞的细胞核恢复分裂能力。(2)受精完成的标志是什么？提示：雌雄原核的融合。3.(10分)我国全面二孩政策已于2016年1月1日起正式实施。2004年，33岁的产妇朱女士利用试管婴儿技术，成功生下一个男孩。2016年，朱女士决定生育第二个孩子，医院找到当年为她冷冻的“胚胎”，经过检胎等程序，朱女士已成功怀孕。有意思的是，这个沉睡了12年的“冰宝宝”，跟自己11岁的亲哥哥其实是“同龄”。请回答以下相关问题：(1)试管婴儿技术采用了体外受精等技术，精子顶体内含有的_能协助精子穿过卵细胞的_，最终进入卵细胞内完成受精过程。(2)随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部会出现含有液体的囊腔囊胚腔，这个时期的胚胎叫做囊胚。囊胚进一步扩大，会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做_。(3)胚胎的早期培养与动物细胞培养一样，都需要满足_及营养等条件。(4)若做试管婴儿的夫妇中，妻子患有线粒体疾病(线粒体DNA缺陷)，丈夫正常，则子女患病情况为_，该疾病的遗传_(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传定律。那么这对夫妇要想获得健康的孩子，可通过特殊的试管婴儿技术即“三亲婴儿”(医生要去除女性捐赠者卵子中的细胞核，接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之，最后再按照标准的试管婴儿技术进行培育)，“三亲婴儿”的获得过程，除运用胚胎工程的技术手段外，还要特别运用_技术。【解析】(1)顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵细胞的放射冠和透明带，最终进入卵细胞内完成受精过程。(2)随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部会出现含有液体的囊腔囊胚腔，这个时期的胚胎叫做囊胚。囊胚进一步扩大，会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。(3)胚胎的早期培养与动物细胞培养一样，都需要满足无菌无毒的环境、温度和pH、气体环境及营养等条件。(4)线粒体疾病的遗传方式是细胞质遗传，通过母亲遗传给后代，因此妻子患有线粒体疾病，则子女全患病。细胞核基因的遗传遵循孟德尔遗传定律，线粒体疾病的遗传不遵循孟德尔遗传定律。依题意可知：“三亲婴儿”的获得过程，除运用胚胎工程的技术手段外，还要特别运用动物细胞核移植技术。答案：(1)顶体酶放射冠和透明带(2)孵化(3)无菌无毒的环境、温度和pH、气体环境(4)全患病不遵循动物细胞核移植4.(10分)英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种，其数量少，生育力低。现代生物工程能有效提高优质马的生育效率。请回答下列问题：(1)可以用由_分泌的某种激素处理适龄纯血母马，使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。采集的卵母细胞要人工培养至减数第二次分裂的中期。培养过程中要定期更换培养液，其原因是_。(2)为取得同卵双胎或多胎，可以在胚胎发育的_期用机械方法将胚胎分割。(3)随着动物体细胞克隆技术的发展，人们可以将纯血马的_移入其他马的_细胞中，将其激活并培育成_，植入代孕母马体内。(4)克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成极大冲击。我国政府的态度是禁止_性克隆。【解析】(1)用垂体分泌的促性腺激素处理适龄纯血母马，可使其超数排卵。采集的卵母细胞培养过程中要定期更换培养液，防止因细胞代谢产物积累而毒害细胞。(2)为提高胚胎的利用率，可以在胚胎发育的桑椹胚或囊胚期用机械方法将胚胎分割，以取得同卵双胎或多胎。(3)利用克隆技术可以将纯血马的体细胞细胞核移入其他马的去核卵母细胞中，将其激活并培育成早期胚胎，植入代孕母马体内。(4)在克隆人伦理问题方面，我国政府的态度是禁止生殖性克隆但不反对治疗性克隆。答案：(1)垂体长时间不更换培养液，会导致细胞代谢产物积累而毒害细胞(2)桑椹胚或囊胚(3)体细胞细胞核去核卵母早期胚胎(4)生殖5.(10分)科研人员将绿色荧光蛋白基因转入小鼠受精卵中，可直接观察小鼠的胚胎发育进程。根据有关过程回答下列问题：(1)从基因工程的角度判断，绿色荧光蛋白基因属于_基因，在基因工程中，能被RNA聚合酶识别和结合，并能驱动转录的DNA片段称为_。(2)给供体雌鼠注射一定量的促性腺激素促使其_。雌鼠受精后可以得到大量含雌雄原核的卵细胞。(3)通常采用显微注射技术将绿色荧光蛋白基因导入受精后的卵细胞中，下图为注射前的卵细胞，注射时应将含目的基因的DNA注入卵细胞的_部分。(4)培养受精卵的培养液中需添加的天然成分是_。(5)将培养好的胚胎移植到经_处理的受体雌鼠体内，观察发育中的胚胎，发现部分胚胎没有绿色荧光，原因可能是_。【解析】(1)依题意可知：绿色荧光蛋白基因属于目的基因。在基因工程中，能被RNA聚合酶识别和结合，并能驱动转录的DNA片段称为启动子。(2)给供体雌鼠注射一定量的促性腺激素，可促使其超数排卵。(3)在受精过程中，精子入卵后，其尾部脱离，原核膜破裂，形成一个比原细胞核大的雄原核。可见，采用显微注射技术将绿色荧光蛋白基因导入受精后的卵细胞，注射时应将含目的基因的DNA注入卵细胞的雄原核部分。(4)培养受精卵的培养液中需添加的天然成分是血清。(5)将培养好的胚胎移植到经同期发情处理的受体雌鼠体内，观察发育中的胚胎，发现部分胚胎没有绿色荧光，原因可能是绿色荧光蛋白基因未导入。答案：(1)目的启动子(2)超数排卵(3)雄原核(4)血清(5)同期发情绿色荧光蛋白基因未导入【加固训练】科技人员利用基因工程、胚胎工程等将哺乳动物转变成“批量生产药物的工厂”。下图为利用奶牛生产抗病毒的特效药干扰素的基本流程。请回答：(1)由干扰素mRNA形成cDNA的过程称为_。过程可通过_技术扩增获得大量干扰素基因。过程中用到的“工具酶”有_。过程中采用最多、最为有效的方法为_。(2)形成受精卵的过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，_。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有_。(3)过程中由受精卵形成的“早期胚胎”为_，该胚胎可用于过程，也可放入_中保存。(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，常采用_的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。【解析】 (1)由干扰素mRNA形成cDNA的过程称为反转录(逆转录)。过程可通过PCR技术大量获得目的基因。过程为基因表达载体的构建，用到的“工具酶”有限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶。过程是将构建的基因表达载体导入动物细胞，其中采用最多、最为有效的方法为显微注射技术。(2)形成受精卵的过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应。(3)过程为胚胎移植，因此可用于过程的、在过程中由受精卵形成的“早期胚胎”为桑椹胚或囊胚。该胚胎除了用于过程所示的胚胎移植外，也可放入-196 的液氮中保存。(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，则该转基因牛相当于杂合子，常采用多代杂交并筛选的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。答案：(1)反(逆)转录PCR限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶显微注射技术(2)原核形成和融合透明带反应和卵细胞膜反应(3)桑椹胚或囊胚-196 的液氮(4)多代杂交并筛选6.(10分)科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对干扰素基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图所示，请回答相关问题：(1)获得重组胚胎之前需要通过过程_技术获得重组细胞，接受细胞核的去核卵母细胞应该处于_(时期)。(2)步骤中，重组胚胎培养到囊胚期时，可从其_中分离出ES细胞。步骤中，需要构建含有干扰素基因的_。构建之前可以利用_技术对目的基因进行扩增。(3)为检测干扰素基因的表达情况，可采用_技术，若有杂交带出现，表明目的基因已成功表达。【解析】 (1)获得重组胚胎之前需要通过过程核移植技术获得重组细胞，接受细胞核的去核卵母细胞应该处于减数第二次分裂中期。(2)ES细胞可以从囊胚的内细胞团中分离出来。将目的基因导入受体细胞前，需要构建含有目的基因(干扰素基因)的表达载体，PCR技术可在体外大量扩增目的基因。(3)为检测目的基因的表达情况，可采用抗原抗体杂交技术，若有杂交带出现，表明目的基因已成功表达。答案：(1)核移植减数第二次分裂中期(2)内细胞团表达载体PCR(3)抗原抗体杂交【加固训练】“精子介导基因转移法”是利用精子易于与外源基因结合的能力，将外源基因送入卵母细胞。如图是用“精子介导基因转移法”培育转基因山羊(2n)的流程图。据图回答：(1)通过图中的过程，将精子作为外源基因的_；进行过程的卵母细胞应处于_期。过程中的卵裂期的特点是_。(2)过程是_，其优势是_，其实质是_。【解析】(1)图中过程为将外源基因导入精子，以精子作为外源基因的载体，由获能的精子将外源基因导入卵母细胞。为体外受精，卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期才能进行受精作用。过程中卵裂期的细胞分裂方式为有丝分裂，细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。(2)为胚胎移植，其优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，其实质是早期胚胎在生理环境相同的条件下空间位置的转移。答案：(1)载体减数第二次分裂中细胞分裂方式为有丝分裂，细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小(2)胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力早期胚胎在生理环境相同的条件下空间位置的转移7.(10分)(2019重庆模拟)下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图回答：(1)胚胎分割时，一般采用发育良好、形态正常的_。对胚胎进行分割时，要特别注意将_均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。通常胚胎干细胞可以从_(写出两种)中分离得到。(2)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、_、_以及在母体中发育和产出等过程。(3)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，使其_。培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和_。(4)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是_。【解析】(1)桑椹胚细胞为全能干细胞，囊胚的内细胞团会发育为胎儿的各种组织，故胚胎分割时，一般采用发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。对胚胎进行分割时，要特别注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。通常胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离得到。(2)试管牛的培育需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植以及在母体中发育和产出等过程。(3)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，使其获能。培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。(4)对母牛注射促性腺激素能促使其超数排卵。答案：(1)桑椹胚或囊胚内细胞团早期胚胎或原始性腺(2)早期胚胎培养胚胎移植(3)获能第一极体(4)促性腺激素1.(15分)(2019泰安模拟)由于猪的器官大小及功能与人体器官比较相似且容易繁殖，国际上把猪作为人体异种器官移植来源的首选动物。请回答下列有关问题：(1)科学家用猪的同源 DNA 片段替代靶基因片段，培育出基本不含“排斥基因”的猪，这项技术的原理及工具分别是_。(2)用核移植的方法得到的动物称为克隆动物，一试管细胞可以培育出上万头不含“排斥基因”的“克隆猪”，哺乳动物核移植可以分为两种，分别是_。(3)“试管猪”也是培育良种猪的途径之一，需要用到供体和受体，对这二者的最基本要求是_。为同时获得多头性状相同的个体，可将_时期的胚胎进行切割。(4)机体对移植器官的免疫排斥过程中，参与的免疫细胞主要是_。通过_，也可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。【解析】(1)依题意可知：培育出基本不含“排斥基因”的猪，采用的是基因工程技术，这项技术的原理是基因重组，基本操作工具是限制酶、DNA连接酶和载体。(2)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。(3)“试管猪”培育采用的是胚胎工程技术，需依次进行体外受精、早期胚胎的培养、胚胎移植等过程，因此需要供体和受体均为同一种物种。胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(4)机体对移植器官的免疫排斥反应，主要是细胞免疫发挥作用，在该过程中，参与的免疫细胞主要是T淋巴细胞。利用胚胎干细胞可以被诱导分化形成新的组织器官的特性，可将胚胎干细胞进行体外诱导分化，以培育出人造组织器官，解决临床上供体器官不足和器官移植后的免疫排斥问题。答案：(1)基因重组；限制酶、DNA连接酶和载体(2)胚胎细胞核移植；体细胞核移植(3)同一种物种桑椹胚或囊胚(4)T淋巴细胞胚胎干细胞体外诱导分化2.(15分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值。科研人员通过生物工程技术获得转HSA基因母牛，以便通过乳腺生物反应器生产HSA，其主要技术流程如图所示：回答下列问题：(1)如流程图所示，将牛胎儿成纤维细胞核移入去核卵母细胞中，该技术称为_技术；供核的牛胎儿成纤维细胞通常选用传代10代以内的细胞，其原因是 _。(2)胚胎移植时，为使代孕母牛能