高考生物二轮复习（全国版） 第1篇 专题突破 专题9 考点3　胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程

1．准确记忆哺乳动物的早期胚胎发育过程(1)桑椹胚是由受精卵分裂形成的，没有分化；而囊胚期虽然已进行细胞分化，但囊胚的内细胞团仍具有全能性。(2)早期胚胎培养液成分：2“盐”——无机盐和有机盐；2“酸”——氨基酸和核苷酸；2“素”——维生素和激素；2“液体”——水和血清。2．胚胎移植的操作流程及生理基础(1)操作流程①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。②胚胎移植产生的后代是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎发育的起点。若后代是由受精卵形成的，则为有性生殖；若后代是由核移植技术形成的重组细胞发育而成或胚胎分割形成的胚胎发育而成，则为无性生殖。③胚胎移植的胚胎并非只来源于体内受精的胚胎，用于移植的胚胎有三个来源：体内正常受精的胚胎、核移植的胚胎和体外受精产生的早期胚胎。(2)生理学基础3．胚胎分割——无性繁殖或克隆4．胚胎干细胞(ES或EK细胞)5．区分试管婴儿和设计试管婴儿(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④。(2)试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。(3)两者都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。6．生态工程基本原理的判断方法1．(2021·江苏，11)下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程的叙述，错误的是()A．细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需要添加血清等物质B．早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体C．猴的核移植细胞通过胚胎工程已成功地培育出了克隆猴D．将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞答案D解析我国利用核移植技术成功培养出克隆猴“中中”和“华华”，C正确；将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导融合后的细胞不都是杂交瘤细胞，还有B细胞自身融合的细胞、骨髓瘤细胞自身融合的细胞等，D错误。2．(2022·全国甲，38)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是____________________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是_______________________；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是________________________(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到__________时才具备与精子受精的能力。(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有________________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是__________________________________________________。答案(1)加入抗冻剂(甘油)冷冻保存刚排出的精子必需在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精肝素或钙离子载体A23187MⅡ中期(2)维生素、氨基酸、核苷酸(3)对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代解析(1)精液可以加入抗冻剂(甘油)冷冻保存，使用前再将精液解冻离心分离。刚排出的精子必需在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法，化学诱导法是将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要是利用胚胎移植技术，即对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。思维延伸——判断与填充(1)从雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可进入卵子内(2020·浙江1月选考，17)(×)(2)采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的(经典高考题)(√)(3)胚胎移植时需使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应(2018·江苏，10)(×)(4)(经典高考题)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重构胚基本上不发生免疫排斥反应，这为重构胚在代孕母羊体内的存活提供了可能。(5)(经典高考题)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其超数排卵。采集的精子需要经过获能(处理)，才具备受精能力。(6)(经典高考题)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。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(或低温)方法保存。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，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。题组一胚胎工程1．(2022·河南开封高三模拟预测)“大蒜”是我国第一只自主培育的克隆猫。工程师从刚死亡的宠物猫“大蒜”的大腿内侧取了一块皮下组织，通过与卵母细胞构建重组细胞，成功地克隆出猫科动物。如图为克隆猫“大蒜”培育过程的示意图。回答下列问题：(1)构建重组细胞前，需对从宠物猫“大蒜”腿部取得的组织细胞进行培养，过程①培养体细胞时，首先要保证细胞处于____________的环境中，以防止污染。在实际操作中，常将供体细胞直接注入去核卵母细胞，再诱导形成重组细胞，与图中过程②③相比，这种操作的优点是____________________________________________________________________________。(2)进行过程⑥前需不需要对克隆胚胎进行免疫排斥检测，请做出判断并说明理由：______________________________________________________________________________。(3)为充分利用早期胚胎，可将图中克隆胚胎进行分割，胚胎分割时应注意______________________，该要求的目的是_______________________________________。(4)胚胎干细胞在形态上具有的特点是__________________________。为保证体外培养的胚胎干细胞保持不分化状态，培养时应_________________________________________________。答案(1)无菌、无毒可避免取核过程对细胞核(核遗传物质)造成损伤(2)不需要，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应(3)将内细胞团均等分割保证分割后的胚胎恢复和进一步发育(4)体积小、细胞核大、核仁明显将其培养在饲养层细胞上或在培养液中添加抑制因子解析(1)动物细胞培养时，首先要保证被培养的细胞处于无毒、无菌的环境，即对培养液和培养用具进行无菌处理，以防止污染。与图中过程②③相比，将供体细胞直接注入去核卵母细胞，再诱导形成重组细胞，可避免取核过程对细胞核(核遗传物质)造成损伤。(2)胚胎移植的生理学基础之一是受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能，因此进行过程⑥前不需要对克隆胚胎进行免疫排斥检测。(3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团进行均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，胚胎分割技术可用于提高胚胎的利用率。(4)胚胎干细胞在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性。为保证体外培养的胚胎干细胞保持不分化状态，培养时应将其培养在饲养层细胞上或在培养液中添加抑制因子。2．(2022·江西景德镇高三一模)2018年1月25日，由中科院神经科学研究所团队克隆的猕猴“中中”和“华华”，登上了全球顶尖学术期刊《细胞》的封面，该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。回答下列问题：(1)正常情况下，哺乳动物的受精过程主要包括：________________________，进入卵细胞膜，原核形成和融合。(2)在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和________________。(3)在使用合成培养基培养早期胚胎时，通常还需加入______________等天然物质，并需要适时____________，以清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(4)克隆猴成功后，人们不得不慎重考虑克隆人的问题，对于此问题，中国政府的态度是____________________________。答案(1)精子穿越放射冠和透明带(2)化学诱导法(3)血清(或血浆)更换培养液(4)禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆解析(1)获能后的精子与卵子相遇后，首先发生顶体反应，依靠顶体内的酶先溶解卵丘细胞间的物质，使精子穿越放射冠，然后将透明带溶出一条孔道，使精子穿越透明带，进入卵黄膜。(2)对精子进行获能处理的方法有培养法和化学诱导法两种。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用培养法；对牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法。(3)动物细胞培养时，除加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素外，通常还需加入动物血清等天然物质，以满足早期胚胎发育的需要。适时更换培养液，可以清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(4)目前克隆人技术并不成熟，同时为避免克隆人可能带来的伦理问题，中国政府对克隆人的态度是禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆，以让克隆技术最大限度服务于人类医学研究。题组二生物技术安全性和伦理问题3．(2022·辽宁大连高三三模)转基因作物因其具有抗旱、抗寒、抗虫等能力而为粮食缺少的国家所推崇。但是反对者表示：对转基因食物进行的安全性研究都是短期的，无法有效评估人类进食转基因食物几十年后或更久以后的风险。请用已学过的知识判断，下列叙述错误的是()A．转基因作物的基因可能传播到野生植物体内，造成基因污染B．食用转基因食品时，食品中的基因会整合到人的基因组中C．转入抗虫基因的植物，有可能会导致昆虫群体抗性基因频率增加D．如果转基因植物的外源基因来自自然界，仍会有安全性问题答案B解析转基因作物的基因可以通过花粉传播到野生植物体内，造成基因污染，A正确；几乎任何食品都含有基因，不论基因的来源如何，构成基因的物质DNA(脱氧核糖核酸)进入人体后，都会被酶分解破坏成小分子，不可能将外来遗传信息带到人的基因组里，B错误；转入抗虫基因的植物对昆虫的抗性具有选择作用，所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加，C正确；如果转基因植物的外源基因来自自然界，则仍然存在潜在的安全性问题，D正确。4．(2022·黑龙江哈尔滨三中模拟预测)随着二孩、三孩生育政策相继开放，越来越多的有生育意愿的人士尝试通过人类辅助生殖技术生育后代。试管婴儿技术是20世纪人类辅助生殖技术的杰作，目前我国每年约有30万名试管婴儿诞生。下图为试管婴儿的培育过程示意图。请据图并结合所学知识回答下列问题：(1)试管婴儿培育过程中，首先要做的是体外受精。人及其他哺乳动物的体外受精技术主要包括________________、________________和受精等步骤。图示过程中，常使用____________激素来促排卵。试管婴儿除了体外受精，还涉及的胚胎工程技术为_____________________(答出两点即可)。(2)有一对夫妻，丈夫正常，妻子(杂合子)患有常染色体单基因显性遗传病，在自然生育条件下，生出患病孩子概率是__________。现在，这对夫妻欲通过试管婴儿技术生育一名健康孩子，可在胚胎植入母体前，对胚胎进行____________，筛选出健康胚胎。检测过程中，需要利用PCR技术扩增取自胚胎细胞的DNA，PCR技术的前提是_________________________。(3)胚胎在植入母体前可以进行染色体检查，请分析该项操作对人口优生的益处是______________；对性别比例的潜在影响是_________________________________________。答案(1)卵母细胞的采集精子的获取促性腺早期胚胎培养、胚胎移植(2)50%遗传学诊断有一段已知目的基因的核苷酸序列(以便根据这一序列合成引物)(3)规避染色体病可能用于选择胎儿性别(或“导致性别比例失调”)解析(1)体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。图示过程中，常使用促性腺激素来进行超数排卵。试管婴儿除了体外受精，还涉及的胚胎工程技术为早期胚胎培养、胚胎移植。(2)若相关基因用A、a表示，则母亲的基因型为Aa，父亲正常，基因型为aa，故在自然生育条件下，该夫妇生出患病孩子的概率是50%，这对夫妻欲通过试管婴儿技术生育一名健康孩子，可在胚胎植入母体前，对胚胎进行遗传学诊断筛选出健康胚胎。PCR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列(以便根据这一序列设计引物)。(3)胚胎在植入母体前可以进行染色体检查，可规避染色体病；但是也可能用于选择胎儿性别，导致性别比例失调。题组三生态工程的原理5．(2022·山西太原高三三模)“山林场馆，生态冬奥”是2022北京冬奥会延庆赛区的总体规划设计理念。占地约22公顷的延庆冬奥森林公园，作为北京冬奥会延庆赛区总体规划环境保护措施中的易地保护基地，公园的易地措施保护了部分小海陀山植物，体现了“绿色办奥”的理念。请回答下列问题：(1)冬奥核心区造林的树种以本地树种为主，适当引入外来树种，宜乔则乔，宜灌则灌，实现森林树种的多样化，该过程中主要涉及生态工程的____________原理和____________原理。(2)举办一届奥运会，通常会产生几万吨的废弃物。北京冬奥会严格做好垃圾分类和处理，所用的餐具是用聚乳酸制作成的可降解餐具，加入微生物后直接变成H2O和气体，这一设计体现了生态工程的____________________原理，参与此过程的微生物在生态系统的组成成分中属于__________。(3)延庆赛区工程实施过程中，还充分考虑系统内部不同组分间的结构，合理布局，优化功能，最终才使得昔日延庆变成了如今“万物一体，天人合一”世人瞩目的山水家园。该过程依据的生态工程原理主要是___________________________________________________________。(4)生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到____________和____________的同步发展。与传统的工程相比，生态工程是一类________________________的工程体系。答案(1)协调与平衡物种多样性(2)物质循环再生分解者(3)系统学和工程学原理(4)经济效益生态效益少消耗、多效益、可持续解析(1)“以本地树种为主，适当引入外来树种，宜乔则乔，宜灌则灌”，体现生态工程的协调与平衡原理；“实现森林树种的多样化”，体现了物种多样性原理。(2)举办一届奥运会，通常会产生几万吨的废弃物，北京冬奥会严格做好垃圾分类和处理，所用的餐具是用聚乳酸制作成的可降解餐具，使物质在生态系统中循环往复，减少废弃物，体现了生态工程的物质循环再生原理。在物质循环过程中起到重要作用的是分解者，能把动植物遗体和动物的排遗物中的有机物分解成无机物重新回到无机环境。(3)充分考虑系统内部不同组分间的结构，合理布局，优化功能，这体现了生态工程的系统学和工程学原理。(4)生态工程以生态系系统的自我组织、自我调节为基础，依据生态学原理建立的体系。生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。与传统工程相比较，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。6．(2022·陕西渭南高三二模)在我国北方地区，由于冬天气温很低，会导致农作物不能生长，家畜生长缓慢，甚至停止，沼气池不能正常产气等一系列生产生活问题。为解决上述问题，有关专家设计了如下图所示“四位一体”的农业生态工程。“四位一体”(沼气池－猪禽舍－厕所－日光温室)生态农业是我国北方典型的生态农业模式，请据图分析回答下列问题：(1)在该生态农业模式中，在充分利用能量，减少环境污染的同时，通过种植大棚蔬菜、家畜，发展沼气工程，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，遵循了生态学的____________原理。(2)该生态系统的“基石”是____________