1、第 19 练 胚胎工程、生物技术安全性与伦理问题、生态工程非选择题1.(2018 湖北黄冈中学模拟,38)(16 分)下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图回答:(1)胚胎分割时,一般采用发育良好、形态正常的 或 ,在对后者胚胎进行分割时,要特别注意将 均等分割,否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质,因此,胚胎分割可以看作动物 的方法之一。 (2)过程分割出的少量滋养层细胞常用来做性别鉴定,该技术常采用的方法是 。 (3)通常胚胎干细胞(ES 或 EK 细胞)可以从 或 中分离得到。ES 细胞可以增殖,而不发生 。 2.(2018 福建福
2、州模拟,38)(16 分)在畜牧业中,为了生产的需要,利用胚胎工程扩大畜群数量,需要对移植的胚胎进行性别鉴定。请根据所学知识,回答下列问题:(1)对移植的胚胎进行性别鉴定,最好选择被测胚胎 (填写相关的胚胎时期及部位)为材料,这样选材的好处是 。 (2)对材料进行细胞的核型分析,通过观察 判断其性别。 (3)目前最有应用前景的方法是 SRY-PCR 法,SRY 基因是位于 Y 染色体上的性别决定基因。进行鉴定时,首先要提取 作为模板,根据 合成引物,进行 PCR 扩增。扩增产物可以用 技术进行检测,出现阳性反应者,胚胎为雄性,反之为雌性。 (4)在 PCR 的引物设计中,要注意引物长度不宜过短
3、,主要原因是 ,引物中 G+C 的含量相差不宜过大,否则会影响 的温度设置。 3.(2018 云南师大附中适应性月考八,38)(10 分)干细胞的研究被推举为 21 世纪最重要的研究领域之一,回答下列有关问题:(1)一个成熟或者已分化的细胞进行分裂通常只能产生同种类型的细胞,而一个干细胞则可以分化形成多种类型的细胞,干细胞是指 ,其中应用价值最髙的是 ES 细胞,可从 和 中分离出来。 (2)ES 细胞具有胚胎细胞的特性,形态上的表现除体积小之外,还有 等特点;在培养液中加入 可诱导 ES 细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞,体现了 ES 细胞在功能上具有发育的 。 (3)临床上可以把患者体
4、细胞注入去核卵母细胞中构建形成重组胚胎,体外培养到一定时期分离出 ES 细胞,获得的 ES 细胞定向分化为所需的特定类型细胞(如胰岛细胞、神经细胞、肌肉细胞和血细胞),用于治疗糖尿病、肝衰竭、心衰竭、再生障碍性贫血等疑难病症,在此过程中采用的现代生物技术有 (答两点即可)。 4.(2018 安徽合肥质检三,38)(11 分)下图为获得药用乳腺生物反应器转基因小鼠的流程图,请分析回答下列问题:(1)图中的 ES 细胞又叫 。 (2)第步需要将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的 等调控组件重组在一起,构成基因表达载体。完成第步操作使用的工具酶是 。实现第步常用的方法是 。检测 ES 细胞的 DNA 上是
5、否插入了目的基因,采用 。 (3)对胚胎移植的供体和受体母鼠,需要用激素进行 处理。 (4)改造后的 ES 细胞移植回囊胚能继续发育成小鼠,其根本原因是 ES 细胞核中含有 。 5.(2018 陕西宝鸡质检三,38)(11 分)美国新希望生殖医学中心张进团队于 2016 年 10 月 19日在美国生殖医学学会会议上正式宣布,世界首个细胞核移植“三父母”男婴已于 2016 年4 月诞生。如图是该男婴的培育过程示意图,请据图回答下列问题:(1)上述“三亲婴儿”的核 DNA 由 提供,质 DNA 由 提供。由此可见,“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代 遗传病的发生。 (2)过程在体外进行时需要对精子
6、进行 处理,卵母细胞应处于 M 期。 (3)过程是早期胚胎培养,需将受精卵移入 继续培养。体外培养需要满足的条件有: 、营养、适宜的温度和 pH,并置于 混合气体的培养箱中进行培养。 (4)过程是 技术,取 的滋养层细胞可以对移植前的胚胎进行性别鉴定,采用 SRY-PCR 的鉴定方法,在该 PCR 扩增过程中若消耗引物分子 14 个,则 DNA 扩增了 次。 6.(2018 贵州贵阳适应性考试二,38)(9 分)人体的遗传性疾病是很难用一般药物进行治疗的,基因工程为治疗遗传性疾病提供了可能。请回答下列问题:(1)基因芯片技术可用于基因缺陷的检测,该技术首先需制备 DNA 探针(如上图)。据图,
7、在DNA 聚合酶的作用下,以荧光标记的 为原料,合成荧光标记的 DNA 探针。基因芯片技术应用了 原理,基因芯片的用途广泛,如: (答出两点)。 (2)基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该基因的 发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。用于基因治疗的基因除了从健康人体上分离得到的正常基因外,还有两类:一是反义基因,即通过产生的 分子,与病变基因产生的相关分子进行互补,来阻断 (填“正常”或“非正常”)蛋白质合成。二是 ,即编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因。 7.(2018 宁夏银川一中二模,38)(9 分)随着“绿水青山就是金山银山”的提出,生态经济的重要性日益体现。综合所学知识,回答下列有关问题
8、:(1)“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一,这一成就遵循的基本原理是 原理。生态经济改变了人类能征服自然的错误观念,其所遵循的主要原则是 ,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。与传统的工程相比,生态工程的特点是 。 (2)“三北防护林”被誉为“世界生态工程之最”,该工程依据的基本原理主要是 、 (答出 2 个)。 (3)湿地生态恢复工程是采用工程和 相结合的方法,使受到干扰的湿地恢复,在湿地的周围还应建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠 机制恢复其生态功能。 8.(2018 湖南长郡中学一模,38)(8 分)生物量是指某
9、一调查时刻单位面积内现存生物的有机物总量。科研人员对我国某矿区开展生态恢复工作 20 年后形成的人工恢复群落和未受干扰的原始森林群落不同植被类型的生物量进行了研究。(1)由于采矿作业对环境具有极大的破坏作用,不仅使得原有植被完全破坏,而且可能丧失基本的土壤条件,在这一基础上自然恢复群落的过程为 演替,伴随这一演替过程,群落的物种数目即 逐渐增加。 (2)若要加速矿区的恢复,可以采用生态工程手段,生态工程需要遵循的基本原理包括物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、 原理和 原理。 (3)矿区恢复的第一步要使用机械方法压实平整土地,人工制造 ,为植被的恢复提供基本条件。 (4)恢复后的群落
10、中,有两株植物形态非常相似,为了进一步确定它们是否为同一物种,研究人员决定提取其 DNA 进行检测:通过研磨、过滤等步骤以后,得到含有少量黏稠物质的氯化钠溶液,为证实该黏稠物质确实为 DNA,可首先加入 令黏稠物析出,再将其与 试剂混合后加热,若变为蓝色,则可证实。 由于提取出的 DNA 较少,可以采用 技术对其进行体外扩增。 9.(10 分)回答下列有关生态工程的问题:(1)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传统生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力。 (2)生态农业建设中,处理秸秆的主要方式是用作沼气发酵和培养食用菌,而不采用燃烧的方法。这样做有哪两方面的
11、意义: ; 。 通过饲养家禽、家畜,栽培食用菌,提高农民经济收入,使保护环境和发展经济相互协调,体现了生态工程的 原理。 (3)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量,形成无废弃物农业,这主要遵循了生态工程 的原理。我国西北一些地区年降雨量较少,适宜种植灌木和草,却被硬性规定种植属于乔木的杨树,致使许多地方的杨树长成半死不活状态,结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背了 原理。 答案全解全析1. 答案 (1)桑椹胚 囊胚 内细胞团 无性生殖(克隆) (2)DNA 分析 (3)早期胚胎 原始性腺 分化解析 (1)胚胎分割时,一般采用发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚;对处于囊胚
12、期的胚胎进行分割时,要特别注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质,因此,胚胎分割可以看作动物无性繁殖(或克隆)的方法之一。(2)取滋养层细胞进行 DNA 分析性别鉴定,常用的方法是用基因探针进行 DNA 杂交。(3)胚胎干细胞来源于早期胚胎或原始性腺;ES 细胞在体外培养条件下可以只增殖不分化。2. 答案 (1)囊胚期的滋养层细胞 不损伤内细胞团,减少对胚胎发育的影响 (2)性染色体的大小和形态 (3)被测胚胎细胞的 DNA SRY 基因的一段碱基序列 DNA 分子杂交 (4)引物序列过短,导致其特异性差,不能保证其与模板的
13、特定部位结合 退火(或复性)解析 (1)胚胎工程中一般取囊胚期的滋养层细胞,这种选材方法不损伤内细胞团,减少对胚胎发育的影响,也不会破坏胚胎。(2)雌性个体的性染色体组成是 XX,雄性个体的性染色体组成是 XY。因此可对材料进行细胞的核型分析,通过观察性染色体的大小与形态判断其性别。(3)用 SRY-PCR 法鉴定胚胎性别,首先从被测胚胎细胞中提取 DNA,以此 DNA 作为模板,然后根据 SRY 基因的一段脱氧核苷酸序列合成引物,进行 PCR 扩增。扩增产物可以用 DNA 分子杂交技术进行检测,出现阳性反应者,胚胎为雄性,反之为雌性。(4)引物序列过短,导致其特异性差,不能保证其与模板的特定
14、部位结合,因此在 PCR 的引物设计中,要注意引物长度不宜过短,引物序列中 G+C 含量一般为 40%60%。而且四种碱基的分布最好随机,不要有聚嘌呤或聚嘧啶存在,否则引物设计的就不合理,应重新寻找区域设计引物。引物中 G+C 的含量不宜过多,否则会影响退火(或者复性)的温度设置。3. 答案 (1)动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞 早期胚胎原始性腺 (2)细胞核大、核仁明显 分化诱导因子 全能性 (3)干细胞培养、细胞核移植、早期胚胎培养解析 (1)干细胞是指动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞。ES 细胞(胚胎干细胞)通常从早期胚胎和原始性腺中分离出来。(2)结合分析,ES 细胞具有胚胎
15、细胞的特性,形态上具有细胞核大、核仁明显等特点,功能上具有发育的全能性等特点;如果在体外培养的培养液中加入分化诱导因子,可诱导 ES 细胞定向分化成所需的各种类型细胞。(3)据题干“把患者体细胞注入去核卵母细胞中构建形成重组胚胎”可知,该过程涉及动物细胞的培养、细胞核移植以及胚胎的早期培养等技术的应用;据题干“体外培养到一定时期分离出 ES 细胞,获得的 ES 细胞定向分化为所需的特定类型细胞”可知,此过程中涉及干细胞培养和定向诱导分化技术的应用。4. 答案 (1)胚胎干细胞 (2)启动子 限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 显微注射法 DNA 分子杂交技术 (3)同期发情 (4)发育成完整个
16、体所需的一整套遗传物质(或“全套基因”)解析 (1)胚胎干细胞又叫 ES 细胞,具有发育的全能性。(2)题图中表示构建基因表达载体的过程,需要的工具酶有限制酶和 DNA 连接酶。构建基因表达载体时,药用蛋白基因应该与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,药用蛋白基因应该在乳腺中选择性表达。表示将目的基因导入受体细胞(ES 细胞)的过程,常用显微注射法。检测 ES 细胞的DNA 上是否插入了目的基因,可以采用 DNA 分子杂交法。(3)在胚胎移植过程,对供体和受体母鼠都需要用促性腺激素进行同期发情处理。(4)改造后的 ES 细胞移植回囊胚能继续发育成小鼠,说明其具有发育的全能性,原因是其含有
17、发育成完整个体所需的一整套遗传物质。5. 答案 (1)母亲甲和父亲丙 捐献者乙 细胞质 DNA (2)获能中 (3)发育培养液 无菌无毒的环境 含 5% CO2的空气(或 95%的空气与 5% CO2) (4)胚胎移植 囊胚期 3解析 (1)图中“三亲婴儿”由重组卵子与父亲丙产生的精子结合而成的受精卵发育而来,而重组卵子是由母亲甲的卵母细胞的细胞核与捐献者乙的去核卵母细胞重组而成的。可见,该“三亲婴儿”的核 DNA 由母亲甲和父亲丙提供,质 DNA 由捐献者乙提供。由于线粒体来自捐献者乙的卵母细胞,因此“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代细胞质 DNA 遗传病的发生。(2)过程为体外受精,在体外
18、进行时需要对精子进行获能处理。只有处于 M中期的卵母细胞才具有受精能力,所以体外受精时,卵母细胞应处于 M中期。(3)过程是早期胚胎培养,需将受精卵移入发育培养液中继续培养。体外培养需要满足的条件有:无菌无毒的环境、营养、适宜的温度和 pH,并置于含 95%的空气与 5% CO2的混合气体的培养箱中进行培养。(4)过程是胚胎移植技术;取囊胚期的滋养层细胞可以对移植前的胚胎进行性别鉴定。在 PCR 扩增过程中,每个新形成的子链都含有一个引物,而 PCR 是利用 DNA 双链复制的原理,依据 DNA 分子的半保留复制,若消耗引物分子 14 个时,DNA 扩增了 n 次,则有 2n2-2=14,解得
19、 n=3。6. 答案 (1)脱氧核苷酸 DNA 分子杂交 基因测序、寻找有用的目的基因,对基因的序列进行分析、对多种疾病(传染性疾病、遗传学疾病、恶性肿瘤等)进行诊断、新药筛选、临床用药指导 (2)表达产物 mRNA 非正常 自杀基因解析 (1)据图可知,合成荧光标记 DNA 探针的过程是 DNA 复制过程,需要脱氧核苷酸为原料;基因芯片技术应用了 DNA 分子杂交原理,即待测基因中如果含有 DNA 分子探针序列,则会与 DNA 分子探针形成杂交带,据此基因芯片技术可用于基因测序、寻找有用的目的基因,对基因的序列进行分析、对多种疾病进行诊断、新药筛选、临床用药指导等方面。(2)基因治疗是指外源
20、基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中,使外源基因表达的产物能治疗某种疾病。基因治疗的方法有:基因增补:把正常基因导入体细胞,通过基因的非定点整合使其表达,以补偿缺陷基因的功能,或使原有基因的功能得到增强,但致病基因本身并未除去;基因失活:根据核酸杂交原理,设计反义基因即 mRNA 分子,针对特定病变基因产生的 mRNA,引起该 mRNA 变化,从而抑制特定基因的表达即阻断非正常蛋白质的合成;自杀基因:设计自杀基因,编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因,使癌细胞死亡。7. 答案 (1)物质循环再生 循环经济 少消耗、多效益、可持续 (2)物种多样性原理 整体性原理 (3)生物措施 自然
21、演替解析 (1)“无废弃物农业”指的是生态农业中一些物质被循环利用,没有直接作为废弃物抛弃而污染环境,这一成就所遵循的基本原理是物质循环再生原理。(2)“三北防护林”被誉为“世界生态工程之最”,该工程依据的基本原理主要是物种多样性原理和整体性原理。(3)湿地生态恢复工程采用工程和生物措施相结合的方法,在湿地的周围还应建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使被破坏的湿地依靠自然演替机制恢复其生态功能。8. 答案 (1)初生 丰富度(或“物种多样性”) (2)协调与平衡系统学和工程学 (3)表土 (4)冷却的无水(95%)酒精 二苯胺PCR解析 (1)采矿作业使得环境中原有植被完全破坏,而且可能丧失基
22、本的土壤条件,所以在此基础上的自然恢复群落的过程为初生演替。伴随这一演替过程的进行,群落的物种数目即丰富度逐渐增加。(2)建设生态工程需要遵循的基本原理包括:物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、协调与平衡原理、系统学和工程学原理。(3)矿区废弃地可能丧失了基本的土壤条件,因此,矿区恢复的第一步要使用机械方法压实平整土地,人工制造表土,为植被的恢复提供基本条件。(4)DNA 不溶于酒精溶液,且遇二苯胺(沸水浴)被染成蓝色。可见,为证实得到该黏稠物质确实为 DNA,可首先加入冷却的无水(95%)酒精令黏稠物析出,再将其与二苯胺试剂混合后加热,若变为蓝色,则可证实。由于提取出的 DNA 较
23、少,可以采用 PCR 技术对其进行体外扩增。9. 答案 (1)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统) (2)大大提高了能量的利用效率,使生态系统中的能量持续高效地流向对人类最有益的部分 减轻了对环境的污染 整体性 (3)物质循环再生 协调与平衡解析 (1)生态工程的主要任务是生态修复。(2)农作物秸秆的废物资源化,避免了能源浪费和环境污染。建设生态工程不仅仅需要考虑生态保护,还要考虑国计民生,体现的是整体性原理。(3)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量,形成无废弃物农业,这主要遵循了生态工程的物质循环再生原理;我国西北一些地区的防护林成为残败的“灰色长城”,其失败的原因主要是违背了协调与平衡原理。
