胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题及生态工程

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,网络构建知识自填,必考点一胚胎工程夯实基础查漏补缺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)哺乳动物次级卵母细胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子。(2013天津，2B)(),(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)(),答案(1)(2)(3)(4)(5),2.(2014江苏)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D解析超数排卵用促性腺激素而不是雌激素，A项错。根据采集部位而定，如果是从输卵管采集的卵细胞，已发育成熟，可直接与获能的精子在体外受精；如果是从卵巢中采集的卵细胞，未发育成熟，都要经过体外人工培养成熟后才能与获能的精子受精，故B项错；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，C项错；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或多胎，故D项正确。,考点整合融会贯通1.胚胎工程的操作流程分析,(1)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素对受、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；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。(3)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成的。,2.早期胚胎发育(1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚(2)图示：,【典例示范1】(2014山东)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：,(1)htPA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。,【思维流程】,【解析】(1)用同种限制酶切割质粒和含有htPA基因的DNA片段可产生相同的黏性末端，便于构建基因表达载体；通常采用DNA分子杂交技术来检测目的基因是否已插入受体细胞DNA。(2)为获得更多的卵母细胞，通常对供体母羊注射促性腺激素使其超数排卵；采集的精子需要经过获能处理才具备受精能力。,(3)通常用显微注射法将重组表达载体导入动物的受精卵；为了获得母羊，移植前需要对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定；早期胚胎细胞具有全能性，可利用胚胎分割和胚胎移植技术获得多个转基因个体。(4)htPA基因的表达产物为人组织纤溶酶原激活物，若在转基因母羊的羊乳中检测到人组织纤溶酶原激活物，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(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物),必考点二生物技术的安全性和伦理问题夯实基础查漏补缺(2013江苏)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项错误。,考点整合融会贯通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：克隆人流程图,伦理问题：违反人类伦理道德；冲击现有的婚姻、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)设计试管婴儿流程图：设计试管婴儿伦理问题：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”；,(4)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。,【典例示范2】(2014重庆)生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述错误的是()A.应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力,【解析】在转基因过程中，避免基因污染和对人类的影响，必须严格选择目的基因，A项正确；我国不反对治疗性克隆，坚决反对生殖性克隆，B项正确；反对设计试管婴儿原因之一是防止选择性设计婴儿，违背伦理道德，C项正确；生物武器是指有意识的利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标，以达到战争目的的一类武器，干扰素为淋巴因子，非生物武器，D项错误。【答案】D,必考点三生态工程夯实基础查漏补缺判断正误。(1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。()(2)在建设高新农业时，沼气池的建立是遵循物质循环再生原理。(),(3)根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量。()(4)“总体功能大于各部分之和的效果”遵循的是系统学的结构决定功能原理。()(5)在建设生态工程时，既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。(),答案(1)(2)(3)(4)(5),【典例示范3】(2012新课标全国)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。回答回题。(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_(生态系统/群落/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。,【思维流程】,【解析】(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池的过程中，厌氧沉淀池中厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解，曝气池中需氧型微生物通过有氧呼吸将有机物分解，兼氧池中微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)群落是一定的自然区域内相互间有直接或间接关系的各种生物的总和，故该植物池中的生产者、消费者和分解者共同组成了群落；植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。,(3)生态工程的建立要考虑社会、经济和自然的统一，生物与环境相协调，充分利用废弃物中的物质和能量，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)随着人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和食物供应不足等问题，表现出不同程度的生态与环境危机，这些问题催生了生态工程，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。,【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),课堂10分钟落实巩固1.(2013江苏)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解析通过胚胎工程辅助生育是利用试管婴儿技术，首先需经超数排卵处理获得卵子，再与获能的精子进行体外受精；因健康孩子的基因型是hh，故需进行基因型检测；对人类来说，早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚阶段进行移植。,2.(2014江苏)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解析胚胎发育是个体发育的一个阶段，在蛙的胚胎发育过程中，通过细胞分裂增加细胞数，并在桑椹胚后细胞开始分化，故A项正确。胚胎发育过程中，有细胞的分裂，也进行着细胞衰老和凋亡，B项错误。C项，蛙胚胎发育的过程中，所需营养物质主要来自于受精卵，随分裂次数的增加，有机物的大量消耗，其总量不增反减，故C、D项错误。,3.(2012江苏)下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是()A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离B.转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中C.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D.转基因植物的目的基因可能转入根际微生物,答案B解析种植转基因作物(如抗虫棉)应与传统农业(普通棉花)种植区隔离，否则传统农业种植区的产量会受到很大的影响；目的基因的本质为DNA，动物食用后会将其消化分解成小分子脱氧核苷酸，所以目的基因不会转入动物体细胞中；转基因作物可能由于目的基因通过花粉扩散而影响野生植物的遗传多样性；导入转基因生物的目的基因有可能与感染转基因作物的某些细菌或病毒杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体。,4.在“稻鸭鱼”生态工程中，水稻为鸭和鱼提供了荫蔽条件和适宜的生存环境，鸭的粪便可作为鱼的饵料，鸭和鱼可减少稻田中的杂草和害虫，其活动又可增加水中的氧含量。下列有关该生态工程的叙述，错误的是()A.可以减少农药的使用量B.促进了物质和能量的良性循环C.成本核算时应包括投入的人工费用D.水中氧含量的增加有利于水稻生长,答案B解析该生态工程促进了物质的良性循环，能实现能量的多级利用，能量流动是单向的，不能循环。,5.(2014福建)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，需要构建含有基因Rag2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Pst(4)蛋白质解析(1)步骤是核移植过程。体细胞核移植前要除去受体卵母细胞的细胞核，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，使得遗传物质不稳定。(2)ES细胞是由早期胚胎(囊胚)的内细胞团分离出来的一类细胞。,(3)步骤过程是导入目的基因Rag2基因及ES细胞中的基因表达载体的构建过程。在生物体外可通过PCR技术扩增目的基因，其条件是模板DNA、据Rag2基因的核苷酸序列设计的引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶等，另外根据题干可知，获得Rag2目的基因需要用Hind和Pst两种限制酶，所以在构建表达载体时，所选择的表达载体上应具有Hind和Pst酶的酶切位点。(4)检测目的基因是否翻译出相应蛋白质时，应采用抗原抗体杂交(免疫)法，即提取蛋白质，用相应的抗体进行抗体抗原杂交，看是否有杂交带,6.(2014黄山一检)请运用生态学知识和原理回答下列问题：(1)传统农业中，常常采用燃烧农作物秸秆获得灰分肥田，该做法的优点是使秸秆中_较快地归还给土壤，但最大弊端是_，而且储存于秸秆有机物中的能量未得到合理利用。现代农业中，合理利用农作物秸秆和家畜粪便制沼气、种蘑菇、养蚯蚓，大大提高了生态系统的_，蘑菇、蚯蚓、沼气池中