2019高考生物大一轮复习 现代生物科技专题 第3讲 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题课后提能演练 新人教版选修3.doc

第3讲 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题1(2017年安徽安庆模拟)下图为哺乳动物精细胞变形为精子的过程图解，请据图回答问题：(1)写出上图中各部分的名称：1_，2_，3_，4_，5_，6_，7_，8_。(2)精细胞变形为精子的过程中，细胞中的很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，为什么？_。(3)为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？_。【答案】(1)高尔基体线粒体细胞核中心体顶体(精子)头线粒体鞘(精子)尾(2)细胞核是精子遗传物质储存的场所，也是精卵结合后的后代遗传特性和代谢活动的控制中心；而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解有机物产生能量的场所(3)线粒体为精子维持生存和运动提供能量【解析】图A是精细胞结构示意图，图B是变形后的精子结构示意图。图中1是高尔基体，将形成精子头部的顶体5；2是线粒体，将聚集形成图B中的7线粒体鞘；3是细胞核，将形成图B中的6精子头的主要部分；4是中心体，将形成图B中的8精子尾。2生物技术就像一把双刃剑，它既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来灾难。例如用克隆技术制造出克隆人，用转基因技术制造生物武器等。面对生物技术可能产生的负面影响，公众不可避免地产生了疑虑。近年来，生物技术引发的社会争论涉及面越来越广。(1)目前我国是种植转基因作物较多的国家之一，关于转基因生物的安全性的争论也越来越多，转基因生物的安全性主要涉及_、_、_等方面。(2)试管婴儿技术诞生后，继而出现了设计试管婴儿技术，二者在对人类作用上的区别是_，在技术手段上的区别是_。(3)克隆人的过程中需要用到下列哪些技术？_。(填序号)体外早期胚胎培养体外受精胚胎移植细胞核移植【答案】(1)食物安全生物安全环境安全(2)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断(3)【解析】“试管婴儿”和“设计试管婴儿”在技术手段上的区别是后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断，对人类作用的区别是前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病。由于设计婴儿性别会破坏人类正常的性别比例，违反了伦理道德，因此现在大多数人反对。3如图是牛胚胎移植示意图，请回答相关问题：(1)牛胚胎移植过程中，分娩产生的犊牛的遗传物质来自_。移植前可选择发育良好、形态正常的_进行_，实现同卵多胎。(2)胚胎移植前可用SRYPCR法进行性别鉴定，在用PCR扩增SRY基因时，需要的条件主要有扩增缓冲液、模板DNA、4种脱氧核苷酸、特定引物和_。(3)从供体母牛子宫内收集胚胎的方法叫_，其生理学基础是_。(4)一头良种犊牛成年后肾功能异常，治疗方式选择器官移植，为避免发生免疫排斥，可通过_技术获其胚胎干细胞，再诱导分化成相应组织、器官，然后进行移植。胚胎干细胞可来源于囊胚的_，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞，即具有_。【答案】(1)供体公牛和母牛桑椹胚或囊胚胚胎分割(2)TaqDNA聚合酶(或热稳定性DNA聚合酶)(3)冲卵早期胚胎未与母体子宫建立组织上的联系，处于游离状态(4)体细胞核移植内细胞团发育的全能性【解析】(1)牛胚胎移植过程中，胚胎是由供体公牛和供体母牛配种后产生的，因此分娩产生的犊牛的遗传物质来自供体公牛和母牛。胚胎分割时，应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行，以实现同卵多胎。(2)利用PCR扩增SRY基因时，需要的条件主要有扩增缓冲液、模板DNA、4种脱氧核苷酸、特定引物和TaqDNA聚合酶(或热稳定性DNA聚合酶)。(3)从供体母牛子宫内收集胚胎的方法叫冲卵，其生理学基础是早期胚胎未与母体子宫建立组织上的联系，处于游离状态，这样便于胚胎的收集。(4)一头良种犊牛成年后肾功能异常，治疗方式选择器官移植，为避免发生免疫排斥，可进行自体移植，即通过体细胞核移植技术获其胚胎干细胞，再诱导分化成相应组织、器官，然后进行移植。胚胎干细胞可来源于囊胚的内细胞团，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞，即具有发育的全能性。4下图、图分别表示两项胚胎工程技术应用图解，请据图回答下列问题：(1)图与图共同用到的生物工程技术有_、_。(2)在图中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行_处理，然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子，选择处于_期的卵母细胞与获能精子在体外完成受精得到受精卵F。(3)图中，过程d的操作，在相应酶处理后一般选用_作为外源基因的载体，通过_法导入受精卵F中。外源基因是否导入受精卵并稳定遗传，可以采用_方法对b过程产生的细胞进行检测。(4)细胞E和F一般在体外培养到_期即可移植到代孕母体子宫内。小羊X和小羊Y比较，小羊Y的显著特点是_。【答案】(1)动物细胞培养(早期胚胎培养)胚胎移植(2)同期发情减数第二次分裂中(M中)(3)质粒显微注射DNA分子杂交(基因探针)(4)桑椹胚或囊胚性别不确定；兼有C羊和D羊的性状；出现外源基因的性状(答出一项即可)【解析】(1)由以上分析可知，图与图均采用了动物细胞培养(早期胚胎培养)和胚胎移植技术。(2)图中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行同期发情处理；然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子，选择处于M中期的卵母细胞与获能精子在体外完成受精得到受精卵F。(3)图中，过程d表示将目的基因导入受体细胞，该过程一般选用质粒作为外源基因的载体；显微注射法是将目的基因导入动物细胞的最有效方法；检测外源基因是否导入受精卵，可采用DNA分子杂交技术(基因探针技术)。(4)早期胚胎需在体外培养到桑椹胚或囊胚期才可移植到代孕母体子宫内。小羊X是无性生殖的产物，其细胞核遗传物质都来自A羊，因此其性别与A羊相同，性状也主要与A羊相同，而小羊Y是有性生殖的产物，具有双亲的遗传物质，因此其性别不确定，且兼有C羊和D羊的性状，同时能出现外源基因的性状。5下图表示利用胚胎干细胞获得转基因小鼠的流程。请回答下列问题：(1)过程所培养的细胞应取自囊胚的_。(2)过程中，提取的DNA在水浴加热的条件下需用_试剂鉴定，基因转入前需要先构建_，其目的是_。(3)过程称为_。由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入_。(4)过程所使用的是_技术，进行该操作前需要对受体雌鼠进行_。【答案】(1)内细胞团(2)二苯胺基因表达载体使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达(3)动物细胞培养(早期胚胎培养)动物血清(4)胚胎移植同期发情处理【解析】(1)胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，如囊胚的内细胞团细胞。(2)DNA分子在水浴加热条件下需用二苯胺试剂鉴定，基因转入受体细胞前需先构建基因表达载体，其目的是使基因在受体细胞中稳定存在并表达。(3)过程是少量单个细胞经动物细胞培养(或早期胚胎培养)形成早期胚胎的过程；由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入动物血清。(4)过程表示胚胎移植，在该操作前为使受体生理环境适宜，需对受体雌鼠进行同期发情处理。6以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，请据图回答下列有关问题：(1)图中对良种奶牛进行处理时用到的激素是_，过程必须用到_酶，过程使用的是_酶。过程表示_技术，过程表示基因工程中_过程；若方法C是最常用的将目的基因导入动物细胞的方法，则方法C是_。(2)图中采用的生物工程技术A和B分别指_和_。(3)为实现人血清白蛋白基因在转基因母牛E的乳腺细胞中表达，应让该血清白蛋白基因和_的启动子等调控组件结合在一起。如果转基因母牛E的牛奶中含有_，则说明人血清白蛋白基因在个体水平已表达成功。【答案】(1)促性腺激素限制逆转录PCR基因表达载体的构建显微注射法(2)早期胚胎培养胚胎移植(3)乳腺蛋白基因人血清白蛋白【解析】(1)为促进良种奶牛多排卵，可利用促性腺激素处理。过程为用限制酶处理载体(质粒)使之产生特定黏性末端；过程为利用反转录法获得目的基因，这里用到逆转录酶；过程表示PCR技术；过程为基因表达载体的构建；将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。(2)图中采用的生物工程技术A表示将受精卵培养成早期胚胎，为早期胚胎培养技术。B表示将早期胚胎移植到母体子宫使之继续发育为成熟胚胎，为胚胎移植技术。(3)为实现人血清白蛋白基因在转基因牛E的乳腺细胞中表达，应让该血清白蛋白基因和乳腺细胞乳腺蛋白基因的启动子等调控组件结合在一起。如果转基因牛E的牛奶中含有人血清白蛋白，则说明人血清白蛋白基因在个体水平已表达成功。7慢性病人常出现白蛋白值偏低的状况(比如慢性肝病、慢性肾病、肿瘤等)，缺乏白蛋白人就容易出现浮肿。人体的白蛋白正常值在每100 mL血液中含有3.84.8 g，如果比正常值低很多时就需要注射人白蛋白，所以临床上对白蛋白需求量很大。下图是利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用白蛋白的流程图：(1)要实现超数排卵，应在崂山奶山羊A发情周期的某一阶段用_处理，然后在恰当时期采集卵子。通过采集的精子不能直接使成熟的卵子受精，要对精子进行获能处理，对羊的精子常用化学诱导法，即用一定浓度的_诱导精子获能。(2)若我们已知白蛋白基因的碱基序列，则一般采用_获取目的基因。要使人的白蛋白基因在奶山羊乳腺细胞中特异性表达，完整的基因表达载体要包括目的基因、_、_、标记基因等部分。(3)过程需将重组质粒用_法注入受精卵的雄原核内，在显微镜下判断是否完成受精作用的标志是_。(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时，宜取囊胚期的_细胞进行鉴定，一般采用SRYPCR方法，选择出现阴性反应的_(填“雌性”或“雄性”)胚胎进行移植。(5)为了使胚胎移植能成功，需要对代孕奶山羊C进行_处理，使之与供体的生理状况保持相同。【答案】(1)促性腺激素肝素或钙离子载体A23187溶液(2)PCR扩增乳腺蛋白基因的启动子终止子(3)显微注射在卵细胞膜和透明带的间隙是否观察到两个极体(4)滋养层雌性(5)同期发情【解析】(1)要实现超数排卵，应对供体羊发情的某个时期用促性腺激素处理，这样可以避免性激素引起的反馈抑制；精子获能应放在肝素或钙离子载体A23187溶液中进行。(3)基因工程的受体细胞是动物细胞，采用显微注射方法将重组质粒导入；在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体标志着受精作用的完成，雌雄原核融合形成受精卵，标志着受精过程结束。(4)选用滋养层细胞，一般采用SRYPCR方法鉴定性别，出现阳性反应者，胚胎为雄性，出现阴性反应者，胚胎为雌性。选用雌性移植是因为雌性山羊乳腺可以产乳，制备药用白蛋白，雄性不能。(5)保证受体与供体的生理状况保持相同应该进行同期发情处理。8根据下列有关胚胎工程的示意图，分析回答下列问题：(1)C细胞应选择处于_的细胞；体外受精前要对B细胞进行_处理。B细胞和C细胞在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查_。(2)将早期胚胎注入D羊子宫内的技术叫_，D羊对外来胚胎不发生_，这使外来胚胎在其体内存活成为了可能。在此过程中若想得到具有相同遗传物质的两个子代E羊，可通过_技术来实现。(3)图中的早期胚胎通常处于_阶段。获得的早期胚胎若暂不移植给受体，可使用_法保存。(4)从早期胚胎中分离出的ES细胞可诱导分化出不同的组织细胞，这是因为在功能上，ES细胞具有_。ES细胞具有体积小、_、核仁明显的特点。【答案】(1)减数第二次分裂中期(M中期)获能受精状况和受精卵的发育能力(2)胚胎移植免疫排斥反应胚胎分割(3)桑椹胚或囊胚冷冻(4)发育的全能性细胞核大【解析】(1)要达到超数排卵应注射促性腺激素，进行体外受精应选择M中期的卵细胞，体外受精前要对精子进行获能处理，常用的方法是化学诱导法。(2)将胚胎注入代孕母体内常用的方法是胚胎移植，D羊是代孕的是受体，为了使D羊的生理状况更适合完成胚胎移植后的成功率，对D羊进行同期发情处理。(3)图中的早期胚胎用于胚胎移植，所处的时期为桑椹胚或囊胚时期。(4)ES细胞具有发育的全能性，因此可以分化成不同的组织细胞。9(2017年辽宁丹东高三质检)胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。(1)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。(2)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_。另外，培养的卵母细胞需要发育至_，使卵母细胞获得受精能力。(3)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_。(4)如果对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意将_。(5)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_，获得转基因母牛后，如果检测出_，即说明目的基因已经表达。【答案】(1)早期胚胎培养胚胎移植(2)获能减数第二次分裂中期(3)促性腺激素(4)内细胞团均等分割(5)显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素【解析】(1)由图可知，试管牛的培养需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植及在母体内发育和产出等过程。(2)体外受精时，需要对精子进行获能处理，另外培养的卵母细胞需发育至减数分裂第二次分裂中期才获得受精能力。(3)要获得更多的卵母细胞，可对良种母牛注射促性腺激素，以促使其超数排卵。(4)对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(5)显微注射是将目的基因导入动物细胞最有效的方法；转基因成功与否，标志是看目的基因是否控制合成出相应的产物。10世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一机体或细胞系(株)的无性繁殖”。相对于植物克隆而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难。下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤，请据图回答下列问题：(1)方法2中获得的小牛的细胞核遗传物质来源于_。方法3中和发育成的小牛的遗传物质_(填“相同”或“不同”)。(2)细胞B取自囊胚的_，具有全能性，称为_细胞。囊胚_(填“已经”或“尚未”)出现分化。(3)应用图示方法_得到的小牛与供体1遗传物质最相似。(4)克隆也可以理解为复制、拷贝，结合世界卫生组织的定义，你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆？_。(5)对于胚胎干细胞的研究各界反应不一，你的态度及理由是_。【答案】(1)供体1和供体2相同(2)内细胞团胚胎干已经(3)1(4)单克隆抗体、植物组织培养、PCR等(5)支持，胚胎干细胞的研究有利于治疗人类某些顽症(治疗性克隆)，以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等(或反对，胚胎干细胞取自胚胎，胚胎也是生命，另外可能被用于克隆人研究，引起伦理问题)(合理即可)【解析】方法1是用核移植克隆动物，供体1提供细胞核，供体3提供卵子。方法2是供体1和供体2体内受精，取其囊胚的内细胞团细胞进行核移植。方法3是供体1和供体2体内受精，然后进行胚胎分割移植。克隆除上述个体克隆外，植物的组织培养也是个体克隆，单克隆抗体是细胞的克隆，PCR是分子的克隆。