高考生物二轮复习（16）胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程训练含答案

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  整合训练(十六)　胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程[全员必做题]1．[2019·广东省湛江市一模]2018年11月，世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿诞生。这项研究用到了能够精确定位并修饰基因的基因编辑技术即基因编辑时用约为头发二十分之一细的针把Cas9蛋白和特定的引导序列注射到受精卵中，对CCR5基因进行修改，预期婴儿出生后能天然抵抗艾滋病病毒。请回答下列问题：(1)艾滋病病毒的遗传物质是________，因为________________________，所以至今还未研发出有效预防艾滋病的疫苗。(2)基因编辑时，若要去除基因中的部分序列，则可能用到的酶有________。(3)基因编辑时，将Cas9蛋白和特定的引导序列注射到受精卵的方法是________，用受精卵作为受体细胞的原因是________________________________________________________________________。(4)基因编辑婴儿的诞生过程，用到的生物工程技术有________________________________________________________________________________________________。该项研究引发社会各界的诸多争议，请你从伦理学角度谈谈对基因编辑婴儿诞生的看法________________________________________________________________________。解析：(1)艾滋病病毒的遗传物质是RNA，由于RNA是单链，结构不稳定，容易突变，所以至今还未研发出有效预防艾滋病的疫苗。(2)基因编辑时，若要去除基因中的部分序列，则可能用到的酶有限制酶和DNA连接酶。(3)基因编辑时，将Cas9蛋白和特定的引导序列注射到受精卵的方法是显微注射法，用受精卵作为受体细胞的原因是受精卵分化程度低，全能性高，并且含有供发育的营养物质。(4)基因编辑婴儿的诞生过程，用到的生物工程技术有早期胚胎培养、胚胎移植、转基因技术。从伦理学角度谈谈对基因编辑婴儿诞生的看法是：违背了医疗实验伦理的规范；没有遵守科学伦理；可能危及科学与社会的关系，损害中国的国际科学声誉；可能会制约医学界对艾滋病治疗的进一步研究。答案：(1)RNA　RNA是单链，结构不稳定，容易突变　(2)限制酶和DNA连接酶　(3)显微注射法　受精卵分化程度低，全能性高　(4)早期胚胎培养、胚胎移植、转基因技术　违背了医疗实验伦理的规范；没有遵守科学伦理；可能危及科学与社会的关系，损害中国的国际科学声誉；可能会制约医学界对艾滋病治疗的进一步研究2．[2019·湖南衡阳二模]请回答下列相关问题：(1)为了实现海洋渔业可持续发展，防止海洋生态系统的严重破坏，人们通过建造海底人工鱼礁来改善海洋环境。这主要体现了建设生态工程所应遵循的________________原理。(2)转基因绵羊的胚胎在代孕母体内能够存活的生理学基础是________________。(3)将目的基因插入农杆菌质粒的________片段中，以便目的基因进入植物细胞。利用该方法导入的目的基因的遗传一般遵循孟德尔遗传定律，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在基因工程中将目的基因导入受体细胞之前要构建基因表达载体，该操作的目的是____________________________________，该步骤中常用两种能产生不同黏性末端的限制酶对运载体进行切割，这样做的优点在于可以防止________________________________________________________________________。解析：(1)为了实现海洋渔业可持续发展，防止海洋生态系统的严重破坏，人们通过建造海底人工鱼礁来改善海洋环境，这主要体现了建设生态工程所应遵循的协调与平衡原理。(2)移植的胚胎在代孕母体内能够存活的生理学基础是代孕母体对供体胚胎不发生免疫排斥反应。(3)将目的基因插入农杆菌质粒的T－DNA片段中，以便目的基因进入植物细胞。孟德尔遗传定律适用于染色体上基因的遗传，因此利用该方法导入的目的基因的遗传一般遵循孟德尔遗传定律，原因是此方法可将目的基因整合并转移到宿主细胞染色体的DNA上。(4)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中复制、稳定存在并发挥作用，该步骤中常用两种能产生不同黏性末端的限制酶对运载体进行切割，这样做可以防止质粒(运载体)自身环化。答案：(1)协调与平衡(2)代孕母体对供体胚胎不发生免疫排斥反应(3)T－DNA　此方法可将目的基因整合并转移到宿主细胞染色体的DNA上(4)使目的基因在受体细胞中复制、稳定存在并发挥作用　质粒(运载体)自身环化3．某地以前是个农业结构单一、生态环境恶劣的地方，现在已经改造成如下的农、林、牧、渔综合发展的农业生态村，据相关资料和所学知识回答下面的问题：(1)该生态工程建设遵循了________、________等原理，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，实现了________效益和________效益的同步发展。(2)与单一作物的农田相比，该生态系统的自我调节能力较________(填“强”或“弱”)。(3)桑园设计成立体农业，树上养蚕，地面养鸡，这体现了群落的________结构。(4)池塘内营养级最高的生物为________，其中鱼和虾的种间关系是________。解析：(1)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；其遵循的基本原理有物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理等。(2)该农业生态工程实现了物质和能量的多级利用，其自我调节能力比单一的农业生态系统强。(3)将桑园设计成立体农业，树上养蚕，地面养鸡，体现了群落的空间结构。(4)根据图中食物网分析，鱼和虾处于最高营养级；它们都可以以微藻为食，所以两者之间存在竞争关系，且鱼还可以以虾的幼体为食，说明两者之间还存在捕食关系。答案：(1)物质循环再生　协调与平衡　经济　生态　(2)强(3)空间(或垂直或垂直结构和水平)　(4)虾、鱼　捕食和竞争4．[山东卷]治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：(1)过程①采用的是细胞工程中的________技术，过程②采用的是胚胎工程中的________________________________________________________________________技术。(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的________。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用____________和____________两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有____________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体________(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。解析：(1)由流程图知，个体A提供去核卵母细胞，个体B提供体细胞核，二者通过①得到重组细胞，重组细胞经②得到囊胚，故①是核移植，②是早期胚胎培养。(2)动物细胞培养时，要通入含有5%CO2的空气，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)构建基因表达载体时，要用同种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、复制原点、标记基因等，标记基因的作用是便于目的基因的检测和筛选。(4)胚胎干细胞是从早期胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。囊胚中的内细胞团细胞为胚胎干细胞。图中获得的组织器官，其细胞的细胞核来自个体B，故将组织器官移植给个体B时，不会发生免疫排斥反应。答案：(1)核移植　早期胚胎培养　(2)pH(3)限制酶　DNA连接酶　标记　(4)内细胞团　B5．[2019·湖北名校联盟高三三模][生物——选修3：现代生物科技专题]我国科学工作者已经成功培育了转基因抗虫棉，从而减少了农药的使用，减少了水土污染。请回答下列问题：(1)在培育转基因抗虫棉时，最关键的技术环节是______________，其作用是使目的基因在受体细胞稳定存在、复制并且表达。选取受体细胞，一般用植物________细胞即可，将目的基因导入受体细胞的常用方法是________，导入受体细胞后还需要采用____________技术培育成抗虫植株。(2)转基因操作工具之一是限制酶，该酶所具有的特异性具体表现在：一种限制酶只能________________________。当限制酶的切割位点在识别序列中轴线的两侧时，切割产生的是________末端。(3)桑基鱼塘生态农业模式将蚕粪喂鱼，塘泥肥田，提高了经济效益，也有良好的生态效益，但这种模式并不适合全国各地，只有在南方降水较多、气候温暖的地区才适用。以上表述体现了生态工程的________________、________________原理。解析：(1)在培育转基因抗虫棉时，最关键的技术环节是基因表达载体的构建。由于植物的体细胞也具有全能性，故培育转基因植物时，一般用植物体细胞即可，将目的基因导入植物的受体细胞的常用方法是农杆菌转化法，导入受体细胞后还需要采用植物组织培养技术将其培育成抗虫植株。(2)限制酶具有特异性，一种限制酶只能识别特定的核苷酸(DNA)序列，并在特定的位点切割。经限制酶切割后能形成两种类型的末端，即平末端和黏性末端。若限制酶的切割位点在识别序列中轴线的两侧时，切割产生的是黏性末端。(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。但这种模式并不适合全国各地，只有在南方降水较多、气候温暖的地区才适用，又体现了生态工程的协调与平衡原理。答案：(1)基因表达载体的构建　体　农杆菌转化法　植物组织培养　(2)识别特定的核苷酸(DNA)序列，并在特定的位点切割　黏性　(3)物质循环再生　协调与平衡6．哺乳动物单倍体胚胎干细胞技术是遗传学研究的新手段，该项技术为研究隐性基因功能提供了理想的细胞模型。如图表示研究人员利用小鼠获取单倍体胚胎干细胞的方法。请分析回答：(1)方法一中，研究人员需对实验小鼠注射________________，使其________________，从而获得更多的卵母细胞。用SrCl2溶液处理激活卵母细胞，在体外选用特制的培养液培养至________________期，从内细胞团中分离、筛选出胚胎干细胞。采用这种方法获得的单倍体胚胎干细胞称为孤雌单倍体胚胎干细胞。(2)采用方法二可获得孤雄单倍体胚胎干细胞。受精阶段，防止多精入卵的第一道屏障是________________。研究人员用特定方法去除细胞M中的______________原核，再对处理后的细胞进行进一步的培养、分离和筛选。(3)研究发现，小鼠单倍体胚胎干细胞存在自发二倍体化的现象。可以通过测定并分析细胞内DNA分子的含量，或利用显微镜观察细胞中的染色体数目进行确定，最好选择处于________________(写出分裂类型及时期)的细胞进行观察。解析：(1)方法一中，对实验小鼠注射促性腺激素，可使其超数排卵，从而获得更多的卵母细胞。胚胎发育至囊胚时分化为内细胞团和滋养层细胞。(2)受精阶段，防止多精入卵的第一道屏障是透明带反应。精卵细胞融合后，先形成雄原核和雌原核，去除细胞M中的雌原核，再对处理后的细胞进行进一步的培养、分离和筛选，即可获得孤雄单倍体胚胎干细胞。(3)利用显微镜观察细胞中的染色体数目，最好选择处于有丝分裂中期的细胞进行观察，此时染色体形态固定，数目清晰。答案：(1)促性腺激素　超数排卵　囊胚(2)透明带反应　雌(3)有丝分裂中期[重点选做题]1．[2019·河南新乡高三理科综合]我国全面二孩政策已于2016年1月1日起正式实施。十二年前，33岁的产妇朱女士利用试管婴儿技术，成功生下一个男孩。2016年3月，朱女士决定生育第二个孩子，医院找到当年为她冷冻的“胚胎”，经过检胎等程序，朱女士已成功怀孕12周。冷冻12年后复苏、植入，该“冻龄”宝宝将有望成为国内最“老”的宝宝。有意思的是，这个沉睡了12年的“冰宝宝”，跟自己11岁的亲哥哥其实是“同龄”。请回答以下相关问题：(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少，医生在取卵前通常需要注射________激素，促使一次有更多的卵泡发育。试管婴儿技术采用了体外受精等技术，精子顶体内含有的________能协助精子穿过卵细胞的______，最终进入卵细胞内完成受精作用。(2)通过胚胎移植技术将冷冻的“胚胎”移入朱女士子宫内，使其继续发育，胚胎移植的实质是________________________。沉睡了12年的“冰宝宝”跟自己11岁的亲哥哥其实是“同龄”。二者性别相同的概率为________。(3)若进行试管婴儿的某夫妇，其中妻子患有线粒体疾病(线粒体DNA缺陷)，则子女患病的情况为________，该疾病的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传定律。(4)与试管婴儿相比，人们对克隆人争议较大。持反对态度的科学家认为，由于克隆技术尚不成熟，现在就做克隆人很可能孕育出有严重缺陷的孩子；但是坚持克隆人的科学家则认为，一些技术问题可以通过胚胎分级、基因诊断和________等方法得到解决。而有些人利用试管婴儿技术选择生男孩还是女孩，从种群特征角度分析，这会严重影响人口的________，进而影响人口数量，产生一系列社会问题。解析：(1)注射促性腺激素，促使一次有更多的卵泡发育；顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵细胞的放射冠和透明带，最终进入卵细胞。(2)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；生男、生女的概率相等，均为1/2。(3)线粒体疾病的遗传方式是细胞质遗传，具有母系遗传的特点，不遵循孟德尔遗传定律，母亲患病则子女全患病。(4)通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法，可帮助检测有严重缺陷的胚胎，弥补克隆技术的不足；人为地选择生男孩还是生女孩，会严重影响人口的性别比例。答案：(1)促性腺　顶体酶　放射冠和透明带(2)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　1/2(3)全患病　不遵循　(4)染色体检查　性别比例2．[2019·湖北名校联盟高三三模][生物——选修3：现代生物科技专题]中国试管婴儿之母——卢光琇教授与研究伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。(1)设计试管婴儿时为了提高受孕率，胚胎移植时多采用多胚胎移植，因此需要用________处理促进母亲排出更多的卵子。(2)胚胎发育的卵裂期在________(填“透明带”或“放射冠”)内进行。受精卵经72小时体外培养发育成32细胞左右的胚胎，叫做________，可用于胚胎移植。(3)为了某些需要，需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是SRY－PCR法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个________(填“滋养层”或“内细胞团”)细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段核苷酸序列作________，以________________________为模板进行PCR扩增；最后与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为________________性。(4)设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。我国不反对治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于________和________之间的第一极体一并吸出。解析：(1)胚胎移植时多采用多胚胎移植，因此需要进行超数排卵处理，超数排卵处理的做法是给供体注射促性腺激素，母体一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子，用于体外受精和早期胚胎培养。(2)胚胎发育的早期有一段时间是在透明带中进行的，这一时期称为卵裂期，其特点是细胞进行有丝分裂，桑椹胚细胞均具有全能性。受精卵经72小时体外培养发育成32细胞左右的胚胎，叫做桑椹胚，可用于胚胎移植。(3)在胚胎发育成桑椹胚后，桑椹胚进一步发育，细胞开始出现分化，聚集在胚胎的一端，个体较大的细胞，称为内细胞团，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，而沿透明带内壁扩展和排列的，个体较小的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。做基因诊断时，通常取少量滋养层细胞诊断是否患有遗传病，这样不会影响胎儿发育。用PCR技术扩增目的基因时，需要的条件有模板(目的基因)、原料(dATP、dTTP、dGTP、dCTP)、一对引物、热稳定DNA聚合酶等，SRY－PCR法对胚胎进行性别鉴定时，用位于Y染色体上的性别决定基因的一段核苷酸序列作引物，以滋养层细胞的DNA为模板进行PCR扩增，若形成杂交带，则说明其含有SRY基因(位于Y染色体上的性别决定基因)，即与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为男性。(4)卵母细胞经过减数第一次分裂后，产生了第一极体，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于卵细胞膜(卵黄膜)和透明带之间的第一极体一并吸出。答案：(1)促性腺激素　(2)透明带　桑椹胚　(3)滋养层　引物　滋养层细胞的DNA　男　(4)卵细胞膜　透明带3．[2019·山东济南二模]若婴幼儿生长激素分泌不足会导致侏儒症，某科学团队利用多种现代生物技术通过奶牛乳腺生物反应器来生产人的生长激素。请回答下列问题。(1)鉴别受体细胞中是否含有目的基因，需借助基因表达载体中的________筛选受体细胞。若要检测牛奶中是否含有生长激素可通过________技术检测。(2)若将人的生长激素基因导入牛的精子中，通常采用________法使精子获能，与发育到________期的卵母细胞进行受精作用。在胚胎的培养液中添加一定量的________，可以防止培养过程中的细菌污染。(3)当胚胎发育到囊胚阶段，选取囊胚的________细胞做DNA分析，进行性别鉴定，筛选出________胚胎。为了提高胚胎的利用率，可将所选胚胎的________均等分割，再进行胚胎移植。解析：(1)基因表达载体包括启动子、标记基因、目的基因和终止子等，其中标记基因的作用是筛选含有目的基因的受体细胞。检测目的基因是否表达产生相应的蛋白质可以采用抗原—抗体杂交技术。(2)若将人的生长激素基因导入牛的精子中，通常采用化学法使精子获能，与发育到MⅡ中期的卵母细胞在体外进行受精作用。在胚胎的培养液中添加一定量的抗生素，可以防止培养过程中的细菌污染。(3)由于只有雌性个体才能产生乳汁，因此当胚胎发育到囊胚阶段，需选取囊胚的滋养层细胞做DNA分析，进行性别鉴定，筛选出雌性胚胎。胚胎分割时，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。答案：(1)标记基因　抗原—抗体杂交(2)化学　MⅡ中　抗生素(3)滋养层　雌性　内细胞团4．[2019·东北三省三校一模]如图为基因编辑婴儿的流程图。请回答相关问题。(1)体外采集的卵母细胞需要培养至________________________才能和已________的精子进行受精，判断卵子是否受精的重要标志是________________________。(2)基因编辑婴儿比起常规试管婴儿多一个步骤，即在受精卵时期，运用________技术，把Cas9蛋白和特定的引导序列，注射到受精卵里，用以修改CCR5基因。(3)早期胚胎培养的培养液中除了含有无机盐、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__________等物质。早期胚胎一般发育至________阶段向受体移植或________。(4)胚胎移植的实质是________________________的转移。解析：(1)体外采集的卵母细胞需要培养至减数第二次分裂中期才能和已获能的精子进行受精；当发现在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体，说明卵子已经受精。(2)基因编辑婴儿比起常规试管婴儿多一个步骤，即在受精卵时期，运用显微注射技术，把Cas9蛋白和特定的引导序列，注射到受精卵里，用以修改CCR5基因。(3)早期胚胎培养的培养液中除了含有无机盐、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，以及血清或血浆等物质。早期胚胎一般发育至桑椹胚或囊胚阶段向受体移植或冷冻保存，以备后用。(4)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。答案：(1)减数第二次分裂中期　获能　在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体(2)显微注射(3)血清或血浆　桑椹胚或囊胚　冷冻保存(4)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置