1、课时作业20胚胎工程和生态工程11抗胰蛋白酶是肝脏产生的一种糖蛋白，缺乏会引起肺气肿。某公司成功培育出转基因羊，这种羊进入泌乳期后，其乳汁中含有人类的1抗胰蛋白酶，可用于治疗肺气肿。请回答下列问题：(1)为获取目的基因，需要在肝细胞中提取_，通过反转录产生cDNA，再通过_技术进行快速扩增。(2)将1抗胰蛋白酶基因与乳腺蛋白基因的_等调控组件重组，构建基因表达载体，然后通过_技术，导入羊的受精卵中。(3)受精卵通过早期胚胎培养，一般发育到_阶段通过胚胎移植到受体子宫孕育。为选育出能泌乳的雌羊，移植前需从胚胎的_部位取样，通过DNA鉴定分析性别。(4)1抗胰蛋白酶是一种结构较复杂的糖蛋白，上述生
2、产方法与传统的转基因大肠杆菌生产比较，其优势在于_。解析：(1)1抗胰蛋白酶是肝细胞表达的一种蛋白质，故可以先提取肝细胞的mRNA，在反转录酶的催化作用下合成DNA，再通过PCR进行目的基因的扩增。(2)构建基因表达载体时，想让目的基因在乳汁中表达，故需要把目的基因与乳腺蛋白基因的启动子相连，通过显微注射法导入动物的受精卵中。(3)通常早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚阶段可以进行胚胎移植。若要进行性别鉴定，可以取囊胚期滋养层细胞进行DNA鉴定。(4)该技术选用的受体细胞是真核细胞，相对于转基因大肠杆菌来说，真核细胞具有细胞核和众多的复杂的细胞器，如内质网、高尔基体，可以对蛋白质进行成熟加工，更有优势
3、。答案：(1)mRNAPCR(2)启动子显微注射(3)桑椹胚或囊胚滋养层(4)羊细胞有内质网和高尔基体，具备蛋白质加工的能力2(2019年山西大学附属中学模拟)基因打靶技术是指利用外源性DNA与细胞DNA的相同或相似序列，在特定位点上进行替换，从而改变细胞遗传特性的方法。该技术可应用于解决人体对移植的猪器官产生的免疫排斥反应上，即利用基因打靶技术对猪细胞1，3半乳糖苷转移酶基因进行改造，以消除1，3半乳糖苷转移酶引起的免疫排斥。其主要过程如下：第一步：从猪囊胚中分离出胚胎干细胞。第二步：在与靶基因(需要改造的基因)相同的外源性DNA上，插入新霉素抗性基因，构建打靶载体。第三步：打靶载体导入胚胎
4、干细胞，与细胞DNA中的靶基因进行替换。第四步：改造后的胚胎干细胞筛选、增殖等。回答下列问题：(1)选取猪胚胎干细胞作为基因改造的细胞，原因是胚胎干细胞在功能上具有_。(2)该改造过程中，靶基因具体是指_；插入新霉素抗性基因需要的酶是_，插入该抗性基因的作用是_(答出两点)。(3)改造后的胚胎干细胞经过诱导发生增殖和_分化，培育出不合成1，3半乳糖苷转移酶的特定器官，再经过一系列改造后为器官移植做准备。(4)运用基因打靶技术进行基因改造的原理是_，该技术在一定程度上解决了人体移植器官的短缺难题。解析：(1)胚胎干细胞具有全能性，无论在体外还是体内环境，ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞
5、类型。(2)分析题干和题图可知，靶基因具体是指能引起人体产生免疫反应的猪细胞的1，3半乳糖苷转移酶基因。插入新霉素抗性基因构建打靶载体过程中需要限制酶和DNA连接酶；从新霉素抗性基因插入位点可知，该抗性基因的作用是破坏靶基因，使靶基因不能表达；新霉素抗性基因作为标记基因也可用于筛选。 (3)胚胎干细胞具有全能性，根据题意可知，改造后的胚胎干细胞经过诱导发生增殖，需要定向分化，培育出不合成1，3半乳糖苷转移酶的特定器官，再经过一系列改造后为器官移植做准备。 (4)基因打靶技术是指利用外源性DNA与细胞DNA的相同或相似序列，在特定位点上进行替换，从而改变细胞遗传特性的方法，属于DNA重组技术，遵
6、循的原理是基因重组。答案：(1)发育的全能性(2)(猪细胞的)1，3半乳糖苷转移酶基因限制酶和DNA连接酶破坏靶基因，使靶基因不能表达；起筛选作用(3)定向(4)基因重组3下图表示我国首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪的具体培育过程。请据图回答下列问题：(1)图中过程需要用同一种限制酶切割目的基因和Ti质粒，限制酶的特点是_。过程采用最多的方法是_。(2)使用的猪胎儿成纤维细胞在培养过程中一般不超过_代。重组细胞最终能发育成绿色荧光蛋白转基因克隆猪的内在原因是_。为激活重组细胞，使其完成细胞分裂和发育进程，可采用的化学方法有_(至少列举两种)。(3)对早期胚胎采用胚胎分割技术，选择发育良好、形态正常
7、的_早期胚胎进行操作，而且要注意将内细胞团均等分割，原因是_。解析：(1)限制酶的特点是能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子。迄今为止，显微注射技术是转基因动物中采用最多也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。(2)目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。重组细胞最终能发育成绿色荧光蛋白转基因克隆猪的内在原因是具有全套的遗传信息。激活重组细胞的化学方法有电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等。(3)进行胚胎分割技术，选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚早期胚胎进行操作，而且要注意将内细胞团均等分割，因为内细胞团一般到囊胚阶段才出
8、现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胚胎发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。答案：(1)能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子显微注射技术(2)10具有生物体生长发育的全套遗传信息电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等(3)桑椹胚或囊胚若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题4在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，能见到一种基于“桑基鱼塘”的生态农业模式，如下图所示。
9、请回答相关问题： (1)该生态农业模式通过把多个生产系统优化组合，有机整合成为一个新的高效生态系统，这与单个生态系统(如鱼塘生态系统)相比，优点是_。据图分析，该生态系统中可作为第二营养级的生物有_。(2)输入鱼塘生态系统的能量来自_；图中塘泥可以为桑树和甘蔗生长提供营养物质的原因是_。(3)该生态系统受到少量未经处理的生活、农业和工业生产废水(含有化肥、农药、普通洗衣粉、石油、高含硫煤炭)污染时，能通过_等方式消除污染，污染严重时可使该鱼塘发生“水华”现象，上述废水中能促使“水华”现象发生的物质是_。解析：(1)该生态农业模式通过把多个生产系统优化组合，有机整合成为一个新的高效生态系统，这与
10、单个生态系统(如鱼塘生态系统)相比，优点是实现了物质和能量的多层次多级利用，减少了环境污染。据图分析，该生态系统中可作为第二营养级的生物有蚕、鱼、猪、人。(2)输入鱼塘生态系统的能量来自太阳能和排泄物中的化学能；图中塘泥可以为桑树和甘蔗生长提供营养物质的原因是塘泥中排泄物中还有无机盐，及塘泥中未被利用的有机物通过微生物的分解作用产生无机物。(3)该生态系统受到少量未经处理的生活、农业和工业生产废水(含有化肥、农药、普通洗衣粉、石油、高含硫煤炭)污染时，能通过物质沉降、化学分解、微生物的分解等方式消除污染，污染严重时可使该鱼塘发生“水华”现象，上述废水中能促使“水华”现象发生的物质是化肥、普通洗
11、衣粉。答案：(1)实现了物质和能量的多层次多级利用，减少了环境污染蚕、鱼、猪、人(2)太阳能和排泄物中的化学能塘泥中排泄物中还有无机盐，及塘泥中未被利用的有机物通过微生物的分解作用产生无机物(3)物质沉降、化学分解、微生物的分解；化肥、普通洗衣粉5.生物技术是一把双刃剑，既可以造福人类，也可能使用不当给人类带来灾难。请回答下列有关生物技术的安全性和伦理性问题：(1)由于科学发展水平的限制，在转基因生物中，有时候会出现一些人们意想不到的后果，引发了人们在食物安全、生物安全和_安全三个方面发生了激烈的争论。(2)在转基因生物或产品研究过程中，绝大多数科学家都能自觉遵守科学研究道德。如对外源DNA进
12、行认真选择，避免产生对人体有毒性或过敏的_。(3)为解决不孕夫妇的生育问题而出现了试管婴儿技术，而2002年，英国一对夫妇通过设计试管婴儿，利用新生儿脐带血中造血干细胞，挽救患地中海贫血症的男孩。这两项技术的区别是_不需要经过基因检测。.2015年3月，柴静的纪录片穹顶之下引发了全国人民对雾霾的关注和讨论。生态环境与生态经济再次推上舆论的焦点。建设社会主义新农村的关键是构建和谐社会，发展生态农业，走可持续发展之路。下图为某地一生态工程建设模式图，请据图回答有关问题： (1)生态经济：使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。“无废弃物农业”体现了生态
13、工程的_原理。(2)该生态工程模式的最大优点是_。该生态工程种植不同的农作物、果树、苗木，饲养牛、猪、鸡等多种畜禽，这体现了生态工程的_原理。(3)该生态工程中，处于第二营养级的生物除鸡、奶牛、鱼外还有_(写全才能给分)，该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其_。解析：.(1)转基因安全主要是指在食物安全、生物安全和环境安全方面的。(2)对外源DNA进行认真选择，因为DNA经过表达会形成蛋白质，所以是为了避免产生对人体有毒性或过敏的蛋白质。(3)试管婴儿不需要经过基因检测，而设计试管婴儿必须经过基因检测。.(1)“无废弃物农业”主要体现了生态工程的物质循环再生原理。(2)该生态
14、工程最大的优点是实现了物质的循环利用，提高了能量的利用率，减少了对环境的污染。种植多种植物，饲养多种动物，主要应用了生态系统的物种多样性原理。(3)第二营养级是以植物为食的生物，由图可知位于第二营养级的还有人和猪。该生态工程建设中，根据整体性原理，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其K值。答案：.(1)环境(2)蛋白质(3)试管婴儿技术.(1)物质循环再生(2)实现能量和物质的分层次多级利用(或提高物质和能量的利用率)，减少环境污染物种多样性(或整体性)(3)猪、人环境容纳量(K值)6人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值。科研人员通过生物工程技术获得转HSA基因母牛，以便通过乳腺生物反应器
15、生产HSA，其主要技术流程如下图所示： 回答下列问题：(1)如上图所示，将牛胎儿成纤维细胞核移入_中；供核的牛胎儿成纤维细胞通常选用传代_代以内的细胞，因为这些细胞能保持正常的二倍体核型。(2)根据技术流程图，_(填“需要”或“不需要”)进行冲卵处理。(3)SRYPCR法性别鉴定的基本程序是：提取牛胎儿成纤维细胞的DNA，经PCR反应体系扩增SRY基因(Y染色体上特有的性别决定基因)片段，然后对扩增产物进行检测。PCR反应与体内DNA复制既有相同，也有区别，PCR不需要_酶，且DNA聚合酶具有_性。PCR反应体系中，引物应选用下图中的(填图中标号)_。 注：、是引物，箭头是延伸方向。若扩增产物
16、含大量SRY基因片段，则该种牛胎儿成纤维细胞_(填“能”或“不能”)用作技术流程中转化过程的受体细胞。(4)从细胞水平鉴定早期胚胎性别的方法是_。解析：(1)将牛胎儿成纤维细胞核移入去核卵母细胞中的技术称为细胞核移植技术；供核的牛胎儿成纤维细胞通常选用传代10代以内的细胞，其原因是10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型(能保持遗传物质不变)。(2)胚胎移植时，为使代孕母牛能处于适合的生理状态，需要用激素对其进行同期发情处理，不需要冲卵处理。(3)PCR反应的条件：模板DNA、dNTP(包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、引物、热稳定DNA聚合酶，其中，dNTP的作用是合成DNA的原料
17、、提供能量。PCR不需要DNA解旋酶，且DNA聚合酶具有热稳定性。PCR反应体系中，引物应选用下图中的和。只有母牛能产生乳汁，能作为生物反应器，因此若扩增产物含大量SPY基因片段，则该种牛胎儿为雄性，其成纤维细胞不能用作技术流程中转化过程的受体细胞。(4)从细胞水平鉴定早期胚胎性别的方法是分析细胞的性染色体组成。答案：(1)去核卵母细胞10(2)不需要(3)DNA解旋热稳定和不能(4)分析细胞的染色体组成7.下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。 回答下列问题：(1)过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至_期再进行，去核时常采用_的方法。(2)经过多次传代后，
18、供体细胞中遗传物质的稳定性会降低，因此，选材时必须关注传代次数，通常选择传代_以内的细胞。(3)是胚胎移植，胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下_的转移。.我国珠江三角洲地区，为充分利用土地，创造了一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统桑基鱼塘，如图所示。据图回答有关问题：(1)生态工程遵循的基本原理有_(至少答出两点)整体性原理和系统学与工程学原理等。(2)该生态工程能将蚕沙、蔗叶、滤泥等变成鱼类的饵料，塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物，为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养，这一过程不但实现了废弃物的_，而且体现了生态经济的“循环经济”原则。(3)桑基鱼塘的生
19、产方式与改造前的传统耕作方式比较，主要的优点有_(至少答出两点)。解析：.(1)过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至减数第二次分裂中期再进行(此时的卵细胞细胞质有激发细胞核全能性表达的功能)，去核时常采用显微操作的方法。(2)经过多次传代后，供体细胞中遗传物质的稳定性会降低，因此，选材时必须关注传代次数，通常选择传代10代以内的细胞(有正常的二倍体核型)。(3)是胚胎移植，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。.(1)生态工程遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理和系统学与工程学原理等。(2)该生态工程能将蚕沙、蔗叶、滤泥等变成鱼类的饵料，塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物，为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养，这一过程不但实现了废弃物的资源化，而且体现了生态经济的“循环经济”原则。(3)桑基鱼塘的生产方式与改造前的传统耕作方式比较，主要的优点有减轻水患、提高经济效益、减少环境污染等。答案：.(1)减数第二次分裂中；显微操作(去核法)(2)10代(3)空间位置.(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理(至少答出两点)(2)资源化(3)减轻水患、提高经济效益、减少环境污染等