2020版高考生物复习胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程课后作业.docx

胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程 1现代生物科技在畜牧业生产中有着广泛的应用，以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程。请据图回答有关问题：(1)为提高良种奶牛的繁殖能力，在获取卵细胞之前需用_对奶牛进行处理，使其_。(2)“转基因牛”D培育过程中，常用受精卵作为外源基因的受体细胞，主要原因是_，过程h常用的方法是_。(3)图中数字标号代表的结构为_，cd过程需对其均等分割的目的是_。A、B牛基因型是否相同？_。(4)在培育良种牛的过程中，都运用了动物细胞培养技术，在动物细胞培养过程中，为防止杂菌的污染而要加入一定量的_。答案(1)促性腺激素超数排卵(2)受精卵的全能性易于表达显微注射法(3)内细胞团有利于胚胎的恢复和进一步发育相同(4)抗生素解析(1)胚胎移植技术需要让良种牛多排卵，通常用促性腺激素处理，使其超数排卵。(2)受精卵的分化程度最低，全能性最容易表达，将目的基因导入动物细胞通常采用显微注射法。(3)图中代表的结构是内细胞，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，在胚胎分割时，应注意对内细胞团均等分割，有利于胚胎的恢复和进一步发育，A、B两牛是通过胚胎切割而来，基因型相同。(4)动物细胞培养过程中，应加入抗生素，防止杂菌的污染。2(2018安徽马鞍山质检)人1抗胰蛋白酶(AAT)是一种重要的药用蛋白，对胰岛B细胞有免疫保护作用，AAT可通过转基因技术在羊乳中获得。流程如下：(1)将重组表达载体导入受体细胞中，常选用受精卵作为受体细胞的原因是_。(2)胚胎移植前对代孕母羊进行_处理，目的是_。胚胎发育到囊胚期，可从_分离出胚胎干细胞；为了维持胚胎干细胞不分化的状态，在体外培养时应_；若要鉴定胚胎的性别，具体的操作是_。(3)检测羊乳中是否含有AAT的技术手段是_。答案(1)受精卵具有发育的全能性(2)同期发情使供体和受体具有相同的生理特征内细胞团放在饲养层细胞上培养(或在培养液中添加抑制分化因子)取滋养层细胞进行DNA分子性别鉴定(3)抗原抗体杂交解析(1)为培育转基因动物，常选用受精卵作为目的基因的受体细胞，是因为受精卵大，易于操作且具有发育的全能性。(2)为了使供体和受体具有相同的生理特征，胚胎移植前对代孕母羊要进行同期发情处理。胚胎发育到囊胚期，可从囊胚内的内细胞团分离出胚胎干细胞；为了维持胚胎干细胞不分化的状态，在体外培养时应放在饲养层细胞上培养或者在培养液中添加抑制分化因子；若要鉴定胚胎的性别，应取滋养层细胞进行DNA分子性别鉴定，因为滋养层细胞与内细胞团的细胞都是同一个受精卵分裂分化来的，遗传物质一般相同。(3)检测羊乳中是否含有AAT的原理是把AAT当作抗原，在分泌的羊乳中加入特定的抗体，观察是否会出现抗原抗体的结合反应。若出现，说明羊乳中含有AAT，反之，则没有；这种技术手段称为抗原抗体杂交技术。3(2018齐鲁名校教科研协作体第二次联考)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，流程如下图，请据图回答：(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充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为_。(2)图中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)胚胎移植冷冻(或196 液氮)(4)内细胞团细胞诱导分化解析(1)黑鼠动物组织消化后的初次培养叫做原代培养；培养的细胞具有贴壁生长和接触抑制的现象。(2)图中2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为冲卵，也可从灰鼠体内取出卵子，通过体外受精后进行早期胚胎培养获得。(3)图中重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用冷冻方法保存。(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的内细胞团细胞分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性，即可发育为成体动物的任何一种组织细胞，可利用这一特点，在培养液中添加分化诱导因子，诱导其向不同类型组织细胞分化，有望在对人类iPS细胞进行定向诱导分化后用于疾病的细胞治疗。4(2018广东湛江二模)稻瘟病是水稻最重要的病害之一，为达到防治目的，科研人员通过转基因技术培育出了抗稻瘟病水稻新品种。请回答下列问题：(1)DNA粗提取实验中，可使溶解在氯化钠溶液中的DNA析出的方法有_、_。(2)构建基因表达载体时，通常用不同种限制酶切割目的基因形成两个不同的黏性末端，其目的是_。(3)通过RTPCR技术以抗稻瘟病基因的RNA为模板扩增出cDNA。在PCR过程中，两个引物是_酶的结合位点；用cDNA单链与该抗性水稻植株的单链DNA进行分子杂交，可能出现游离的单链区，其原因是_。(4)如果一个抗性基因整合到非抗性水稻的一条染色体上，得到的二倍体转基因抗性植株自交，子代中抗性与非抗性植株的数量比为_。(5)关于转基因生物安全性问题的争论，主要表现在三个方面：_。答案(1)加蒸馏水使盐溶液稀释到0.14 mol/L加95%冷酒精溶液后静置(2)防止酶切产物自身环化(连接)(3)热稳定DNA聚合DNA分子含有内含子、非编码区等序列，mRNA分子中没有相应互补的碱基序列，所以出现游离的单链区(4)31(5)食物安全、生物安全和环境安全解析(1)根据DNA粗提取实验中析出DNA的原理可知，要使溶解在氯化钠溶液中的DNA析出：方法之一是加蒸馏水使盐溶液稀释到0.14 mol/L而析出；方法之二是加95%冷酒精溶液后静置析出。(2)为了防止同种限制酶切出的目的基因两端的相同黏性末端发生自身环化连接或者切出的运载体的两个相同黏性末端自身环化连接，所以常常选择不同种限制酶对目的基因和运载体进行切割。(3)根据前面分析中，PCR技术所需的四个基本条件可知，两个引物是热稳定DNA聚合酶的结合位点；通过逆转录得到的cDNA单链由于不含内含子、非编码序列等，所以得到的cDNA单链与该抗性水稻植株的单链DNA进行分子杂交(碱基配对)，只有部分区域形成杂交区，部分不能配对的碱基则出现游离的单链区。(4)如果一个抗性基因(假设为A)整合到非抗性水稻的一条染色体上，得到的二倍体转基因抗性植株(基因型设定为AO)自交，其产生的配子有两种(AO11)，所以雌雄配子受精发育成的子代中，抗性(A_)与非抗性植株(OO)的数量比为31。(5)转基因生物的安全性争论主要表现在三个方面，即食物安全、生物安全和环境安全。5(2018湖南、江西十四校联考)为了预防线粒体缺陷可能导致的先天性心脏病、失明、肝衰竭等多种疾病，利用基因技术对受精卵实施基因改造，在实施这些新技术时，医生将捐献者卵子的细胞核DNA移走，再将母亲卵子的细胞核DNA移入捐献者的卵子中。从基因角度看，以新技术孕育的试管婴儿将有一位父亲和两位母亲，即所谓的“三亲试管婴儿”。2016年初，首位由“三亲试管婴儿”诞生的男婴出世了，他的母亲是一位线粒体疾病患者。下图为该男婴孕育过程，回答下列问题：(1)图示过程中代表该男婴母亲卵母细胞的是_，由于女性的自然周期产生的卵子太少，故卵母细胞捐献者在取卵前通常要注射_激素，促使一次有更多的卵泡发育。(2)重组卵母细胞需培养到_时才具备与精子受精的能力；在进行体外受精前要对精子进行_处理；重组卵母细胞体外培养所需的气体主要是氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是_。(3)该健康男婴的孕育过程中依次使用了_，体外受精，早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(4)三亲试管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，为避免生出患有其他遗传病的孩子，孕妇应在孕期进行_。答案(1)B促性腺(2)减数第二次分裂中期获能维持培养液的pH(3)核移植(4)产前诊断(基因诊断、羊水检测等)解析(1)图示过程中代表该男婴母亲卵母细胞的是B，其提供了细胞核；卵母细胞捐献者在取卵前通常要注射促性腺激素，促使一次有更多的卵泡发育。(2)重组卵母细胞需培养到减数第二次分裂中期才能与获能的精子受精；重组卵母细胞体外培养所需的气体主要是氧气和二氧化碳，其中二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH。(3)图示过程涉及到了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(4)三亲试管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，而其他的遗传病还需要进一步检测，可以在孕期进行产前诊断等措施。6(2019湖南师大附中模拟)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：(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，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。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，可提取治疗后的小鼠骨髓细胞的蛋白质，用抗_的抗体进行杂交实验。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Rag2基因的表达载体PCRHind和Pst限制酶(6)Rag2蛋白解析(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分子和载体，若用Hind和Pst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。7在缤彩纷呈的生物世界，微生物似乎显得过于微小与沉寂。然而，它们在生态工程中有着重要的作用，如处理生活污水。请回答下列问题：(1)生活污水流经某生活污水净化处理系统中的“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_呼吸将污水中的有机物分解。(2)生态工程中所遵循的基本原理有_、_、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理等。(3)一般来说，生态工程的主要任务是对已破坏的_进行修复、重建，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，追求_、经济、社会效益的统一。(4)很多微生物只能分解某一种有机物，如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”，理论上可以采用_技术对现有微生物进行改造，该技术的核心是_。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求，可采用的检测方法是_。答案(1)无氧和有氧(或细胞)(2)物质循环再生原理物种多样性原理(3)生态环境生态(或自然生态)(4)基因工程(或基因拼接、转基因)基因表达载体的构建用不同种有机物分别培养改造后的微生物，观察其分解能力解析(1)厌氧沉淀池中的微生物通过无氧呼吸将污水中有机物分解，曝气池中的微生物通过有氧呼吸将污水中有机物分解，兼氧池中的微生物通过有氧呼吸和无氧呼吸将污水中有机物分解。(2)生态工程中所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理等。(3)一般来说，生态工程的主要任务是对已破坏的生态环境进行修复、重建，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，追求生态(或自然生态)、经济、社会效益的统一。(4)很多微生物只能分解某一种有机物，如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”，理论上可以采用基因工程技术对现有微生物进行改造，该技术的核心是基因表达载体的构建。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求，可采用的检测方法是用含不同种有机物的培养基分别培养改造后的微生物，观察其分解能力。8(2018吉林市第三次调研)2017年7月，一篇刊登于Nature上的动物研究结果显示，在向大脑中注射干细胞能延缓衰老、提高认知和延长寿命。同年11月，Nature又发表了一项令人激动的成果，科学家借助于转基因干细胞，成功挽救一名患有罕见且无法治愈的