2022版高考生物一轮复习课时作业四十胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题含解析新人教版

这是一份2022版高考生物一轮复习课时作业四十胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题含解析新人教版，共8页。试卷主要包含了请回答胚胎工程方面的问题等内容，欢迎下载使用。

1.(11分)(2020·全国Ⅲ卷)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路,制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。
回答下列问题:
(1)步骤①中需要使用的工具酶有__________________。步骤②和③所代表的操作分别是__________________和________________。步骤④称为______________ 。
(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的__________________________________(答出2点即可)的限制。
(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息______(填“相同”或“不同”),原因是__ __。
(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有______________________________ (答出2点即可)。
【解析】本题考查了基因工程、细胞工程和胚胎工程的相关内容。
(1)基因工程用的工具酶有限制酶和DNA连接酶。通过图示可知,步骤②和③所代表的操作分别是显微注射、早期胚胎培养,步骤④称为胚胎移植。
(2)膀胱生物反应器既不受动物性别的限制,也不受是否处于生殖期的限制。
(3)同一个体的不同细胞的细胞核中,遗传物质是相同的,因为这两种上皮细胞都是受精卵经过有丝分裂形成的,遗传物质不发生改变。
(4)通过图示可知,此流程主要涉及的技术有转基因技术、体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。
答案:(1)限制酶、DNA连接酶 显微注射 早期胚胎培养 胚胎移植
(2)性别、生殖期(合理即可)
(3)相同 这两种上皮细胞都是由受精卵经过有丝分裂形成的,遗传物质不发生改变
(4)早期胚胎培养、胚胎移植
2.(11分)(2021·景德镇模拟)牛胚胎移植的基本程序如图所示,请据图回答:
(1)图中a、b、c过程分别是指____________、________、________________。
(2)受体母牛必须具备__________________________。胚胎移植时,受体应处于适合的生理状态,此时可利用激素对受体进行______________处理。此外,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生____________反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(3)为了提高牛胚胎的利用率,常采取的方法是__________;在对囊胚阶段胚胎操作时,要注意将____________均等分割。
(4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞,称为ES或EK细胞。这类细胞的形态特征有__。
【解析】(1)根据胚胎移植的过程可知,同期发情处理后需要对供体母牛进行超数排卵(a);配种一周后需要对供体母牛进行冲卵(b);早期胚胎经过检查和培养后需要进行胚胎移植(c)。(2)供体母牛的主要职能是产生具有优良遗传特性的胚胎,受体母牛要承担繁重的妊娠和育仔任务,必须具备健康的体质和正常的繁殖能力的特点。胚胎移植时,受体应处于适合的生理状态,此时可利用激素对受体进行同期发情处理。此外,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。(3)为了提高牛胚胎的利用率,常采取的方法是胚胎分割,分割后再进行胚胎移植;处理的时期可以是桑椹胚或囊胚期,在对囊胚阶段胚胎操作时,注意要将内细胞团均等分割,否则会影响胚胎的恢复和进一步发育。(4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞,称为ES或EK细胞,即胚胎干细胞,这类细胞的形态特征有体积小、细胞核大、核仁明显等特点。
答案:(1)超数排卵 冲卵 胚胎移植 (2)健康的体质和正常的繁殖能力 同期发情 免疫排斥 (3)胚胎分割 内细胞团 (4)体积小、细胞核大、核仁明显
【易错警示】滋养层≠饲养层
(1)滋养层:囊胚时期沿透明带内壁排列的、个体较小的细胞,滋养层最终发育成胎膜和胎盘。
(2)饲养层:饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞,在干细胞培养时,可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
3.(11分)(2021·铜仁模拟)现代生物科技与人们的生活息息相关,尤其在动物品种的改良、保护濒危物种等方面得到了越来越广泛的应用。请回答下列相关问题:
(1)利用绵羊的精子和卵子进行体外受精时,所用的精子是经过______处理的。判断卵子是否受精的重要标志是_________________。
(2)利用早期胚胎培养技术培养大熊猫的早期胚胎时,所用培养液成分除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、____________、核苷酸等营养成分以及__________________等物质。欲增加大熊猫早期胚胎的数量,可通过胚胎工程中的________________技术来实现,此技术在进行时,应注意__________________________;将获得的胚胎移入代孕母体内属于__________技术,此技术对代孕受体的要求是__。
【解析】(1)对于体外受精的过程,通常对提取的精子进行获能处理,对卵母细胞进行培养使其达到受精状态,再在获能液或专用的受精溶液中进行受精过程。判断卵子是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体;判断受精完成的标志是雌雄原核的融合;防止多精入卵的反应有两个,一是透明带反应,二是卵细胞膜反应。
(2)早期胚胎培养时,所用培养液成分包括“两酸”(氨基酸、核苷酸)“两素”(维生素、激素)“两盐”(无机盐和有机盐)及动物血清等物质。欲增加大熊猫早期胚胎的数量,可选择早期胚胎(桑椹胚或囊胚期)进行胚胎分割,但在囊胚期进行分割时,应注意将内细胞团均等分割;将获得的胚胎移入代孕母体内属于胚胎移植技术,要求代孕母体是同种的、生理状态相同的其他雌性动物。
答案:(1)获能 在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 (2)氨基酸 动物血清
胚胎分割 将内细胞团均等分割 胚胎移植 同种的、生理状态相同的其他雌性动物
【知识总结】“3个”胚胎移植的关键知识
①移植的胚胎必须在原肠胚之前。
②供体和受体必须是同种生物,并处于同一生理状态。
③胚胎移植的本质:产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。
4.(11分)(2021·贵阳模拟)现代生物科技在医学领域有着广阔的应用前景,器官移植已经逐渐应用于临床实践。回答下列问题:
(1)人体器官移植面临的主要问题之一是免疫排斥。目前临床上提高器官移植成活率的主要措施是使用__________,如类固醇、环孢霉素A等,这些药物可使免疫系统中的__________淋巴细胞增殖受阻。
(2)哺乳动物的胚胎干细胞可简称为EK细胞。EK细胞可从__________中分离出来,这类细胞在功能上具有的最大特点是__________________。通过对患者的EK细胞进行__________________,可培育出特定人造组织器官,进而解决免疫排斥问题。
(3)人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植。但小型猪器官细胞表面的某些抗原仍可引起免疫排斥,科学家利用基因工程将某些调节因子导入小型猪基因组中,以期达到的目的是__。
该过程中的目的基因可以从cDNA文库中获取,cDNA文库的构建方法是 __。
【解析】(1)人体器官移植面临的主要问题之一是免疫排斥(细胞免疫)。目前临床上提高器官移植成活率的主要措施是使用免疫抑制剂,如类固醇、环孢霉素A等,由于排斥反应是由细胞免疫中的T淋巴细胞发挥作用,所以这些药物可使免疫系统中的T淋巴细胞增殖受阻。
(2)胚胎干细胞简称ES或EK细胞,来源于早期胚胎或原始性腺,功能上具有发育的全能性。通过对患者的EK细胞进行定向分化,可培育出特定人造组织器官,进而解决免疫排斥问题。
(3)为了防止小型猪的器官替代人体器官进行移植时发生免疫排斥反应,科学家试图利用基因工程对小型猪的器官进行改造,在改造中导入小型猪基因组中的一些调节因子属于基因工程中的目的基因,作用是抑制小型猪器官表面抗原的表达。该过程中的目的基因可以从cDNA文库中获取,cDNA文库的构建方法是将某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段,与载体连接后储存在受体菌群中。
答案: (1)免疫抑制剂 T (2)早期胚胎或原始性腺 具有发育的全能性 定向分化
(3)抑制小型猪器官细胞表面抗原的表达 将某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段,与载体连接后储存在受体菌群中
5.(10分)(2021·南充模拟)请回答胚胎工程方面的问题:
(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减数第二次分裂的中期,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和____________。
(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)哺乳动物胚胎的培养液成分比较复杂,除了一些无机盐和有机盐类外,还需添加____________、激素、氨基酸、____________等营养成分,以及血清等物质。
(5)哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,是可以由囊胚的____________或原始性腺中分离出来的一类细胞。
【解析】(1)试管牛的培育采用的是试管动物技术,需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植以及在母体中发育和产出等过程。
(2)在体外受精前,要对精子进行获能处理,从而使精子具有与卵子受精的能力。一个初级卵母细胞经过减数第一次分裂形成一个次级卵母细胞和一个第一极体。培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期,才能与获能的精子受精,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。
(3)采用促性腺激素处理,可使奶牛一次排出多枚卵母细胞。
(4)哺乳动物胚胎的培养液成分比较复杂,除了一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及血清等物质。
(5)囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,哺乳动物的胚胎干细胞可以由囊胚的内细胞团分离出来。
答案:(1)早期胚胎培养 胚胎移植 (2)获能 第一极体 (3)促性腺激素 (4)维生素 核苷酸
(5)内细胞团
6.(11分)(2021·双鸭山模拟)新《人口与计划生育法》第十八条第一款明确规定了“国家提倡一对夫妻生育两个子女”。一些高龄产妇希望通过试管婴儿技术圆二孩梦。请回答以下相关问题:
(1)在取卵前通常需要注射____________,使其排出更多的卵子,医生借助超声波探测仪等工具用吸卵针从女性卵巢中吸取卵母细胞;并将其置于适宜条件下进一步发育到__________________________________期才能与获能的精子在体外受精,判断卵子是否受精的重要标志是________________________。
(2)早期胚胎发育过程可分为________________和原肠胚等时期。人的胚胎可在8～16个细胞阶段移植。胚胎移植的实质是________________________________________。
(3)与“设计试管婴儿”相比,试管婴儿不需要经过________________________这一步骤。
(4)干细胞根据发生学来源分为胚胎干细胞和成体干细胞(如造血干细胞)。胚胎干细胞在功能上具有____________性。
【解析】(1)给健康母体注射促性腺激素可促使其超数排卵;获得的卵子要置于适宜条件下进一步发育到减数第二次分裂中期才能与获能的精子在体外受精;判断卵子是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙有两个极体。(2)早期胚胎发育过程可分为受精卵、桑椹胚、囊胚、原肠胚等时期。胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。(3)与“设计试管婴儿”相比,试管婴儿不需要经过基因检测(遗传学诊断)这一步骤。(4)胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性。
答案:(1)促性腺激素 减数第二次分裂中 在卵细胞膜和透明带的间隙有两个极体 (2)受精卵、桑椹胚、囊胚 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 (3)基因检测(遗传学诊断) (4)发育的全能
7.(11分)如图是某科研小组设计的用“精子介导基因转移法”培育转基因山羊(2n)的流程图。据图回答下列问题:
(1)“精子介导基因转移法”是利用精子易于与外源基因结合的能力,通过图中的①过程,将精子作为外源基因的________,由________的精子经过②过程,将外源基因送入卵母细胞。
(2)进行②过程的卵母细胞应处于________________期,此时细胞中含______个染色体组。受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和________________。
(3)③过程需要在________________________________(写出两点)等条件下进行。
(4)胚胎工程是指对动物的早期胚胎或______所进行的多种显微操作和处理技术。④过程涉及的胚胎工程技术是________________。
【解析】题图中过程①为将外源基因导入精子,②为体外受精,③为早期胚胎培养,④为胚胎移植。“精子介导基因转移法”就是先将外源基因导入精子,将精子作为外源基因的载体,通过体外受精将外源基因导入卵母细胞。卵母细胞需培养至MⅡ中期才能进行受精作用,此时细胞中只有一个染色体组。动物细胞培养需要满足的条件:无菌无毒的环境、营养充足、适宜的温度和pH、含95%空气加5%CO2的混合气体环境等。
答案:(1)载体 获能
(2)减数第二次分裂中 1 卵细胞膜反应
(3)无菌无毒、适宜的温度和pH、营养充足、含95%空气加5%CO2的混合气体(答出两点即可)
(4)配子 胚胎移植
8.(12分)治疗性克隆是把患者的体细胞移植到去核的卵母细胞中,经过一定的处理使其发育到囊胚,再利用囊胚建立胚胎干细胞(ES细胞),然后在体外进行诱导分化成特定的组织或器官(如皮肤、软骨、心脏、肝脏、肾脏等),再将组织或器官移植到病人身上。请回答下列相关问题:
(1)治疗性克隆过程中运用了________技术,该技术中选用去核卵母细胞作为受体细胞的主要原因是__________________________________。
(2)ES细胞除了来自早期胚胎如囊胚中的内细胞团外,还可以来自__________________;胚胎干细胞在形态上具有______________________等特性,在功能上具有____________________(特性)。
(3)目前生殖性克隆涉及伦理问题被各国所禁止,但治疗性克隆已获得不少国家的默许,请列举治疗性克隆与生殖性克隆的不同点:_____________(至少答2点)。治疗性克隆的优点主要表现在:①______________;②___________________。
【解析】(1)治疗性克隆是把患者的体细胞移植到去核的卵母细胞中,应用了核移植技术;去核卵母细胞中因为含有诱导核基因表达的物质(或卵母细胞的全能性大于体细胞)可以作为受体细胞。
(2)ES细胞是从原始性腺或早期胚胎中获取的;胚胎干细胞在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显等特性;在功能上具有发育的全能性。
(3)治疗性克隆用于治疗疾病,它的终点是组织器官,目的是用于替代治疗,而生殖性克隆的终点是个体,目的是用于繁殖后代;治疗性克隆可以解决同种异体器官移植过程中的免疫排斥反应,解决器官移植中供体来源不足的问题。
答案:(1)核移植 卵母细胞中含有诱导核基因表达的物质(或卵母细胞的全能性大于体细胞) (2)原始性腺 体积小、细胞核大、核仁明显 发育的全能性 (3)治疗性克隆的终点是组织器官,目的是用于替代治疗,而生殖性克隆的终点是个体,目的是用于繁殖后代 解决同种异体器官移植过程中的免疫排斥反应 解决器官移植中供体来源不足的问题
9.(12分)生物工程在人类遗传病的研究和治疗中有较大的突破。阅读下列资料,回答相应问题。
资料一 通过转入特定基因可将体细胞诱导形成多能干细胞(iPS细胞),可以产生各种类型的体细胞。如图是应用iPS细胞技术治疗镰刀型细胞贫血症的技术流程。
(1)过程①是体外培养由患者身体分离的体细胞,需要在配制的__________________培养基中,加入一定量的血清、血浆等天然成分。除对上述培养液进行无菌处理,通常还要加入一定量的抗生素,其目的是________________________。
(2)过程②中,科研人员首先要利用PCR技术,把所需的c-Myc(c-Myc属于Myc家族的原癌基因)等四种目的基因扩增,然后将目的基因与逆转录病毒结合,以构建__________,然后导入人体的体细胞,诱导形成iPS细胞,并在__________培养箱中依次进行__________培养、__________培养,获得iPS细胞系。
(3)科研人员在iPS细胞中,用健康的基因取代了镰刀型细胞贫血症的致病基因,并在加入______________的培养液中培养,使其定向分化成造血干细胞,移植入患者体内,使患者能够产生正常的红细胞。
资料二 人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。
(4)子代大鼠如果__________和__________,即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达,然后可用其建立高血压转基因动物模型。
(5)在上述转基因大鼠的培育过程中,所用到的主要胚胎工程技术是__________、早期胚胎培养和胚胎移植。
【解析】(1)培养人体细胞的培养基各种成分及含量明确,属于合成培养基;培养液需进行无菌处理,还要加入一定量的抗生素,防止培养过程中的污染。
(2)目的基因扩增后,将目的基因与逆转录病毒结合,以构建基因表达载体,再导入人体的体细胞,诱导形成iPS细胞,并在CO2培养箱中依次进行原代培养、传代培养,获得iPS细胞系。
(3)在加入分化诱导因子的培养液中培养,可使iPS细胞定向分化成造血干细胞。
(4)基因成功表达包括转录和翻译两个过程,故检测到相应蛋白质在分子水平说明基因已表达;而只有个体出现高血压的症状才能在个体水平说明相关基因已经表达。
(5)由图可知,转基因大鼠的培育过程中,所用到的主要胚胎工程技术有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。
答案:(1)合成 防止培养过程中的污染
(2)基因表达载体 CO2 原代 传代
(3)分化诱导因子 (4)检测到相应蛋白质
出现高血压 (5)体外受精