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高考生物二轮复习核心考点冲刺专题17《胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题生态工程》(含详解)
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专题十七:胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程之核心考点
[重温考纲] 1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。2.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。3.胚胎工程的应用(Ⅱ)。4.转基因生物的安全性(Ⅰ)。5.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。6.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。7.简述生态工程的原理(Ⅱ)。8.生态工程的实例(Ⅰ)。
核心考点1 胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题
一、要点整合
1.把握胚胎工程的操作流程
提醒 (1)排卵是指卵子从卵泡中排出。
(2)体外受精注意点
①对象:获能精子和成熟卵子。
②条件:获能溶液或专用受精溶液。
(3)区别2种标志
①受精标志:在卵细胞膜和透明带间隙中看到两个极体。
②受精完成的标志:雌、雄原核融合成合子。
(4)早期胚胎培养液成分
①2“盐”:无机盐和有机盐;
②2“酸”:氨基酸和核苷酸;
③2“素”:维生素和激素;
④2“液体”:水和血清。
(5)胚胎移植的生理学基础
①供、受体的生理变化相同。
②早期胚胎与母体无联系。
③受体对外来胚胎无免疫排斥反应。
④供体胚胎的遗传特性不影响孕育过程。
(6)胚胎移植或胚胎分割的2个时期:桑椹胚和囊胚。
(7)2种“冲卵”的不同
①胚胎移植:冲出的是早期胚胎。
②体外受精:冲出的是卵子。
(8)2次使用的激素不同
①孕激素:对供、受体进行同期发情处理。
②促性腺激素:对供体进行超数排卵处理。
(9)胚胎移植成功的关键
①供、受体同期发情处理。
②供体用促性腺激素做超数排卵处理。
(10)胚胎分割的2个关注点
①快速繁殖动物的最佳方法。
②后代具有相同的遗传物质。
2.理清治疗性克隆和生殖性克隆的区别和联系
类型 项目 | 治疗性克隆 | 生殖性克隆 | |
区别 | 目的 | 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 | 用于生育,获得人的复制品 |
水平 | 细胞水平 | 个体水平 | |
联系 | 都属于无性生殖;产生新个体或新组织,遗传信息相同 |
3.把握试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④。
(2)试管婴儿主要是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。
二、考向设计
1.如图为某生殖医学中心的“试管婴儿”流程示意图,请回答下列问题:
(1)检测排卵实际上是检测____________________,排卵前后完成了______________分裂。
(2)在女方卵巢中吸取的卵子要在专门的培养液中培养至__________________期,精子也要经过____________,才具有受精能力。
(3)随着二胎政策开放,众多“高龄产妇”跃跃欲试,但其也面临出生胎儿缺陷多的风险。“唐筛”可以判断胎儿患有先天性愚型的风险程度,先天性愚型属于__________遗传病,患者体内________(填“有”或“没有”)该病的致病基因。
(4)该生育过程属于________生殖,整个生育过程应用的生物技术有____________________。
【答案】 (1)卵子是否从卵泡中排出 减数第一次
(2)减数第二次分裂中 获能处理 (3)染色体异常 没有 (4)有性 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植
2.(衡阳二模)科学家利用活体卵子及皮肤成纤维细胞,在实验室已成功克隆出了数个人体胚胎,进而可开发出有研究价值的胚胎干细胞。回答下列问题:
(1)胚胎干细胞在形态上表现为体积小、细胞核大、________明显等特点,在功能上具有______。自然状况下的胚胎干细胞是从哺乳动物的________________中分离出来的一类细胞。
(2)若将胚胎干细胞用于检测有毒物质是否引起了基因突变,在分子水平上需要采用________技术进行检测。
(3)通过胚胎干细胞体外诱导分化,可培育出人造组织器官,解决目前_______和_______问题。
(4)科学家克隆人体胚胎时选用活体卵子,而不用精子,其原因是________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)核仁 发育的全能性 早期胚胎或原始性腺
(2)DNA分子杂交(基因探针) (3)临床存在的供体器官不足 器官移植后免疫排斥 (4) 卵细胞含有早期胚胎发育所需要的营养物质;卵细胞较大,也较易操作
3.(天津河东区二模)2015年2月3日,英国议会下院通过一项历史性法案,允许以医学手段培育“三亲婴儿”,三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。据图回答下列问题:
(1)图中①是________过程,②是________卵母细胞,③是________受精。
(2)三亲婴儿的染色体来自于_______________________________________________________。
(3)这种生殖方式属于________(填“有性”或“无性”)生殖。
(4)捐献者在取卵前通常需要注射促性腺激素,以达到____________的目的。
(5)三亲婴儿的培育技术________(填“能”或“不能”)避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代,而________(填“能”或“不能”)避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。
【答案】(1)核移植 减数第二次分裂中期(或次级) 体外 (2)母亲卵母细胞和精子 (3)有性 (4)超数排卵(促进多个卵泡发育) (5)能 不能
【解析】(1)根据以上分析已知,①是核移植过程,②是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞,③是体外受精。
(2)捐献者只是为婴儿提供了细胞质,所以三亲婴儿的染色体来自于母亲的卵母细胞和父亲的精子。
(3)根据图示可知,三亲婴儿是体外受精产生的,属于有性生殖。
(4)对捐献者注射促性腺激素,是为了使其超数排卵,以获得更多的卵母细胞。
(5)根据图示可知卵母细胞的细胞质来自于捐献者,可避免母亲的线粒体遗传基因传递给后代。但是细胞核来自母亲的卵母细胞,因此不能避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。
核心考点2 生态工程
一、要点整合
1.理清生态工程的原理和实例
2.生态工程基本原理的判断方法
(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→物质循环再生原理。
(2)体现物种多,营养关系复杂→物种多样性原理。
(3)强调生物与环境的协调与平衡,涉及环境承载力→协调与平衡原理。
(4)涉及自然、经济和社会;指整个系统,如林业生态工程建设→整体性原理。
(5)涉及结构、功能,分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理(系统学和工程学原理)。
(6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和;指系统内部,如互利共生→系统整体性原理(系统学和工程学原理)。
3.根据实例,确定生态工程的原理
生态工程实例 | 生态工程原理 |
无废弃物农业 | 遵循物质循环再生原理 |
在人工林中增加植被层次 | 遵循物种多样性原理 |
太湖水体富营养化引起大面积水华 | 违反协调与平衡原理 |
前面造林,后面砍树 | 违反整体性原理 |
二、考向设计
1.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意义①__________________________________________________;
②________________________________________________________________________。
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。
【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
2.(经典高考题)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。请回答下列问题:
(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________(填“生态系统”“群落”或“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。
【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
【解析】(1)依据题干提供的信息分析可知,污水流经厌氧沉淀池时,有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物;流经曝气池时,有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物;流经兼氧池时,微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。
(2)根据本小题提供的信息可推知植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级;植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理、物质循环再生原理等。
专题强化练
1.为了加快优良种牛的繁殖速度,科学家采用了以下两种方法,请根据图示信息回答下列问题:
(1)试管牛的培育属于________(填“有性生殖”或“无性生殖”);试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有早期胚胎培养、________等;克隆牛的培育依据的原理是________。
(2)对B牛和D牛要进行________处理。
(3)在受精的过程中,判断卵子是否受精的标志是______________________________________
________________________。
(4)要培育高产奶率的转基因牛,如建立生产生长激素的乳腺生物反应器,则科学家需将_____和乳腺蛋白基因的________、________等调控组件重组在一起,该过程需要用到的酶是______,再通过________法导入牛的________中。
【答案】(1)有性生殖 胚胎移植 动物细胞核具有全能性
(2)同期发情 (3)在透明带和卵细胞膜的间隙观察到两个极体 (4)生长激素基因 启动子 终止子 限制酶和DNA连接酶 显微注射 受精卵
2.下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图回答:
(1)上图A、B过程用到的生物技术分别是________、____________,甲称作________。
(2)乙是具有____________和__________的胚胎干细胞。
(3)相同的胚胎干细胞,通过C过程“克隆”的结果各种各样,如有的是胰岛细胞,有的是血细胞,有的是心肌细胞,究其本质原因是______________。上述“克隆”过程是胚胎干细胞________和________的结果。
(4)按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是________________。
【答案】(1)核移植 早期胚胎培养(或动物细胞培养)(顺序不能改变) 囊胚 (2)自我更新(自我维持) 分化发育潜能 (3)基因的选择性表达 分裂 分化 (4)无排斥反应
3.(哈尔滨二模)回答下列有关胚胎的问题:
(1)对高产奶牛胚胎移植前需要进行性别鉴定,最常用的方法是SRY-PCR性别鉴定技术,通常取________细胞提取DNA,然后用位于________染色体上的性别决定基因的一段碱基作引物,以________________________为原料进行扩增,至少经过________次复制可能得到所需要的产物。
(2)在胚胎干细胞培养液中加入________,能够维持不分化的状态。相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,如有的是神经细胞,有的是血细胞,有的是肌肉细胞,原因是________________,这为揭示__________________的机理提供了有效手段。
【答案】(1)滋养层 Y 四种游离的脱氧核苷酸 3
(2)抑制因子 基因的选择性表达 细胞分化和细胞凋亡
【解析】(1)SRY基因是位于Y染色体上的性别决定基因,SRY-PCR性别鉴定技术需要提取滋养层细胞的DNA进行鉴定,以免影响胚胎的正常发育。PCR技术的原理是DNA双链的复制,而DNA复制具有半保留复制的特点。设题中的Y染色体上的性别决定基因(SRY基因)用图1中的X基因表示。
由图分析可知:
X基因第一次复制得到两个两种DNA片段:①和②;X基因第二次复制得到四个四种DNA片段:①复制得①和③、②复制得②和④;X基因第三次复制得到八个五种DNA片段:①复制得①和③、③复制得③和⑤、②复制得②和④、④复制得④和⑤。从上面的推测可知,第三轮循环产物中才能开始出现独立且完整的X基因,即⑤。
(2)在胚胎干细胞培养液中加入抑制因子,能够维持不分化的状态;相同的胚胎干细胞,可“克隆”出多种细胞,根本原因是基因的选择性表达;这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段。
4.(百校联盟联考)请回答下列与基因工程、胚胎工程、生态工程有关的生物学问题:
(1)基因工程技术中,将目的基因导入动物细胞最常用的方法是____________。获得该基因后,利用PCR技术将该基因扩增时需要添加的有机物质有_____________________________。
(2)体外受精是胚胎工程的重要环节,顺利受精必须满足两个条件:来自父方的精子要进行精子获能;来自母方的卵母细胞要________________。胚胎工程最后一道工序是________(填生物技术名称)。
(3)与传统方法生成的抗体相比,单克隆抗体具有很多优点。在癌症治疗时,把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素相结合,制成“生物导弹”,借助单克隆抗体的________作用,将药物带到癌细胞位置,将其在原位杀死。
(4)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】(1)显微注射法 引物、原料、Taq酶、模板
(2)培养促进成熟(或培养至减数第二次分裂中期) 胚胎移植 (3)导向(或定向、定位) (4)物质循环再生 协调与平衡
5.生物技术的迅猛发展挑战了原有的社会伦理道德秩序,引起了激烈的争论,回答下列问题:
(1)支持者认为,克隆人是一项科学研究,应当有它内在的发展规律,允许有一定的发展。反对者则认为,克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念,克隆人是在人为地制造________________________都不健全的人。
(2)在针对克隆技术的争论中,我国政府的态度明确,及时立法,规范了克隆技术的应用。我国明确禁止生殖性克隆,一再重申四不原则:不赞成、不允许、不支持、____________任何生殖性克隆人的实验。
(3)设计试管婴儿与试管婴儿在技术手段上的区别是__________________________。前者的生殖方式是__________________。
【答案】(1)心理上和社会地位上 (2)不接受 (3)前者多了胚胎移植前进行遗传学诊断这一环节 有性生殖
6.下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图,它利用雏鸭旺盛的杂食性,吃掉稻田里的杂草和害虫,用作物养猪、养鸭,用秸秆培育蘑菇、生产沼气,猪鸭粪、沼渣肥田。请据图回答:
(1)该生态系统中最主要的成分是________________________________________,
鸭在该生态系统中属于第________营养级。
(2)若该生态系统中有鼠,调查鼠的种群密度,常用的方法是________________________;调查该生态系统中杂草中稗草的种群密度,一般采用的方法是__________。
(3)在生态系统中,基本组成元素能在生物群落和无机环境中不断循环,为什么还要往农田中不断施加氮肥?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)写出该生态系统运用的生态工程原理:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(至少2种)。
【答案】(1)水稻、杂草、蔬菜(生产者) 二、三
(2)标志重捕法 样方法
(3)氮元素不断通过农产品输出该生态系统
(4)物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理
【解析】(1)每个生态系统中的最主要成分都是生产者,从图中看,鸭在不同的食物链中所处的营养级不同,分别处于第二、三营养级。(2)鼠的活动能力较强,所以一般采用标志重捕法调查种群密度;调查植物种群密度一般采取样方法。(3)农田生态系统中生产的产品,不断被运出,所以在农田中要不断施加氮肥,补充氮元素才能保证农田生态系统不断输出产品。(4)该农田生态系统利用的生态工程原理有物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理。
7.(淄博一模)请回答与动物细胞培养及胚胎工程有关的问题:
(1)欲获得牛的单个体细胞,需用__________处理动物组织;在体外培养时,通常需在培养液中添加____________等天然成分。
(2)获取的卵子需培养到____________________(时期)才能用于核移植,通过核移植获得的动物称作____________。
(3)在胚胎分割技术中,需将牛囊胚的________均分,可利用囊胚的________细胞进行性别鉴定。
(4)ES细胞在____________上或含有抑制因子的培养基上培养时,不会发生分化;可用ES细胞分化出人造器官用于器官移植,优点是________________________________。
【答案】(1)胶原蛋白酶(或胰蛋白酶) 动物血清、血浆
(2)减数第二次分裂中期 克隆动物 (3)内细胞团 滋养层 (4)饲养层细胞 免疫排斥反应弱,器官移植成功率高
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