专题16胚胎工程、生态工程和生物技术的安全性、伦理问题教学案解析版

专题16胚胎工程、生态工程和生物技术的安全性、伦理问题1本专题的考查常以前沿科技为材料背景、以某一流程图解为载体等考查胚胎工程的相关内容，同时，将基因工程、细胞工程、胚胎工程等结合在一起进行综合考查也是高考的热点题型。2生物技术的安全性和伦理问题的命题考查内容一般较基础，题目难度不大，与前面的几种生物工程联系起来进行综合考查会是高考命题的趋势。3本专题多以生态问题为背景与生态系统的知识相结合，考查生态工程的原理与应用。一、生态工程的原理1基本原理1物质循环再生原理物质在生态系统中循环往复、分层分级利用。2物种多样性原理物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。3协调与平衡原理处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。4整体性原理进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。5系统学和工程学原理包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。二、胚胎工程的基本原理及应用1受精与早期胚胎培养1体内受精的过程精子穿越放射冠和透明带精子进入卵细胞膜原核形成配子结合2体外受精技术卵母细胞的采集和培养。精子的采集和获能。3早期胚胎发育过程受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚图示2胚胎工程的操作流程3应用1胚胎移植的应用加速育种工作和品种改良。可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。2胚胎分割技术的应用加速繁殖速度，为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。【归纳总结】胚胎移植中两次使用激素及两次检查的作用1胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素等对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。2胚胎移植过程中的两次检查第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。三、生物技术的安全性和伦理问题1转基因生物安全性问题1食物安全方面可能合成出毒蛋白，出现新的过敏原，改变食物的营养成分。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出危害动、植物和人类的生物或产物。2转基因生物存在安全性的原因1目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。2目的基因往往是异种生物的基因。3外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。3生物技术的伦理问题1克隆人技术违反人类伦理道德。冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。2设计试管婴儿把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。3基因检测对个人隐私权提出挑战。制造基因歧视。考点一胚胎工程例12016高考全国甲卷下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物二倍体的流程。回答下列问题1图中A表示正常细胞核，染色体数为2N，则其性染色体的组成可为_。过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_的方法。代表的过程是_。2经过多次传代后，供体细胞中_的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。3若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_。4与克隆羊“多莉利”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_。3获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。4高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉利”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。【答案】1XX或XY显微操作胚胎移植2遗传物质3卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响4动物已分化体细胞的细胞核具有全能性【变式探究】阅读如下资料资料丙兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题3资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到_种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为_体，兔乙称为_体。【答案】3同供受考点二生态工程例2、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_填“生态系统”、“群落”或“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。【解析】1依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池后，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。2据本小题提供的信息可推知，植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。3生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、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等。4根据本小题中提供的信息可推测出，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损的生态系统进行修复。【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【变式探究】如图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题1该生态系统中最主要的成分是_，鸭在该生态系统中属于第_营养级。2若该生态系统中有鼠，调查鼠的种群密度，常用的方法是_；调查该生态系统中杂草中稗草的种群密度，一般采用的方法是_。3在生态系统中，基本组成元素能在生物群落和无机环境中不断循环，为什么还要往农田中不断施加氮肥_。4写出该生态系统运用的生态工程原理_至少2种。【答案】1水稻、杂草、蔬菜生产者二、三2标志重捕法样方法3氮元素不断通过农产品输出该生态系统4物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理12016江苏单科，11，2分印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是A步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液D步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同【答案】B12015江苏卷，3下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是A乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养B细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行C采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的D培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质【答案】C22015山东卷，36生物现代生物科技专题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1过程采用的是细胞工程中的_技术，过程采用的是胚胎工程中的_技术。2体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液基的_。3如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体重组载体时必须使用_和_两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有_基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。4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】1核移植早期胚胎培养2PH3限制酶DNA连接酶标记4内细胞团B32015天津卷，62015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。据图分析，下列叙述错误的是A该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术【解析】本题考查核移植、胚胎早期培养体外受精等生物技术的相关知识，考查理解能力及应用能力。难度中等。从图中可知，母亲卵母细胞只是提供了细胞核，而线粒体位于细胞质中，因此可以避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，A正确；红绿色盲位于细胞核内的染色体上，捐献者只是提供了细胞质，所以捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿，B正确；染色体全部位于细胞核内，从图中可知，三亲婴儿的染色体一半来自母亲、一半来自父亲，C错误；从图中可知，体外受精完成后，还需要进行早期胚胎培养，当培养到桑椹胚或囊胚时再通过胚胎移植，移植到母亲子宫内继续发育，D正确。【答案】C182014江苏卷杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，相关叙述正确的是A为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理B从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精C为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂D为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同卵双胎【答案】D192014山东卷【生物现代生物科技专题】人组织纤溶酶原激活物HTPA是一种重要的药用蛋白，可在转HTPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下1HTPA基因与载体用_切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用_技术。2为获取更多的卵母细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其_。采集的精子需要经过_，才具备受精能力。3将重组表达载体导入受精卵常用的方法是_。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的_。4若在转HTPA基因母羊的羊乳中检测到_，说明目的基因成功表达。【答案】1同种限制性核酸内切酶或同种限制酶DNA分子杂交或核酸探针2超数排卵获能处理3显微注射法性别鉴定全能性4HTPA或人组织纤溶酶原激活物【解析】1基因工程中，重组表达载体构建时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，以得到相同的黏性末端便于连接。检测目的基因是否插入受体细胞DNA的常用方法是DNA分子杂交技术或核酸探针技术。4基因工程中，目的基因是否成功表达的标志是转基因生物是否产生了目的基因控制合成的蛋白质。202014福建卷生物现代生物科技专题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_期时，可从其内细胞团分离出ES细胞。3步骤中，需要构建含有RAG2基因的表达载体。可以根据RAG2基因的_设计引物，利用PCR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_酶的酶切位点。4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。【答案】1细胞核2囊胚3核苷酸序列HIND和PST4蛋白质【解析】1步骤是核移植过程，是将上皮细胞的细胞核移植到去核卵母细胞。2重组胚胎培养到囊胚期，可从其内细胞团分离出ES细胞。212014江苏卷下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是A通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化B胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡C随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加D发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加【答案】A【解析】蛙受精卵经过细胞分裂形成早期胚胎，在早期胚胎发育过程中从囊胚期就开始出现分化，A项正确。胚胎发育过程中细胞不断分裂，但是到一定时期部分细胞就不再分裂而分化为有特定形态、结构及功能的细胞，行使功能一段时间后就会衰老和