1、高考模拟课下达标（十六） 胚胎工程与生态工程（含生物技术的安全性和伦理问题）1EPO是促红细胞生成素(Erythropoietin)的英文简称，是一种激素样物质，可促进体内新红细胞生成。人类已通过基因工程合成EPO基因，并采用中国仓鼠卵巢(CHO)细胞表达系统来获取产物。其过程如下：请回答下列问题：(1)从人体组织中提取EPO的mRNA，通过逆转录得到_，再通过PCR技术获得大量EPO基因。(2)供体母鼠通常情况下每次排卵812枚，为使其超数排卵，需注射_激素以排出更多的卵子，培养到_期与获能的精子相遇，精子首先发生_反应，穿越放射冠和透明带，完成体外受精。(3)过程构成了基因表达载体，内部包
2、括不可缺少的组成部分，其中_能驱动基因的转录。(4)采用_技术，将重组表达载体导入小鼠受精卵中，将受精卵移入发育培养液中继续培养。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、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及_等物质。(5)当胚胎发育至_时期，向受体移植，为获得更多个转基因胚胎，要将_均等切割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。此外，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_。解析：(1)获取目的基因的方法可通过逆转录法，故从人体组织中提取EPO的mRNA，通过逆转录得到cDNA，再通过PCR技术获得大量EPO基因。(2)为使供体母鼠超数排卵，需注射促性腺激素以排出更多的卵子，卵
3、子需培养到减数第二次分裂中期时才能与获能的精子相遇，精子首先发生顶体反应，穿越放射冠和透明带，完成体外受精。(3)过程为形成基因表达载体的过程，基因表达载体包括启动子、终止子等，其中启动子为RNA聚合酶结合的部位，能驱动基因的转录。(4)将重组载体导入受体细胞常采用显微注射技术；早期胚胎培养的培养液中还需添加血清成分。(5)胚胎移植时一般在桑椹胚或囊胚时期，为获得更多转基因胚胎，要将囊胚的内细胞团均等切割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。此外，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定。答案：(1)cDNA(2)促性腺减数第二次分裂中顶体(3)启动子(4)显微注射血清(5)桑椹胚或
4、囊胚内细胞团性别鉴定2干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血液中只能提取0.5 g，所以价格昂贵。某生物制品公司用如图的方式生产干扰素。试回答相关问题：(1)若要使获得的转基因牛乳汁中含有人干扰素，构建的基因表达载体必须包括：乳腺蛋白基因的启动子、人干扰素基因、终止子、_和复制原点等。将基因表达载体导入受精卵最有效的方法是_。(2)通常情况下，对供体和受体母牛选择后，要用激素进行_。并用激素对供体母牛做_处理。(3)为了实现干扰素的批量生产，早期胚胎进行移植之前要进行质量检测，并要求早期胚胎细胞中的性染色体组成为_。选择发育良好的囊胚或_胚进行移植。为了提高胚胎利用效率，可在
5、这两个阶段进行胚胎分割，胚胎分割可以看作动物_(填“有性”或“无性”)繁殖的方法之一。(4)近年来，关于胚胎干细胞的研究越来越多。胚胎干细胞具有发育的全能性，如图所示的细胞A和细胞B分别是_细胞、_细胞，可以从这些细胞中获得胚胎干细胞。解析：(1)将目的基因注入动物细胞的最有效方法是显微注射法。(2)胚胎移植过程中要注意对供体、受体进行同期发情处理，同时要对供体母牛进行超数排卵处理，以获得更多的后代。(3)因为需要从乳汁中提取药物，所以应选择性染色体组成为XX的雌性个体；胚胎分割是无性繁殖的方法之一。(4)通常从早期胚胎的内细胞团或胎儿的原始性腺获得胚胎干细胞。答案：(1)标记基因显微注射法(
6、2)同期发情处理超数排卵(3)XX桑椹无性(4)内细胞团原始性腺3(2019厦门模拟)研究人员发现了一种提高植物抗旱性的PYL9蛋白，利用转基因技术让棉花自身产生大量PYL9蛋白，可显著提高其抗旱性。请回答下列问题：(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育转基因抗旱水稻可用_方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到的工具酶是_。(2)利用某抗旱植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的_，其原因是_。(3)将目的基因导入棉花细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。如果将目的基因插入Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的_作用，将目的
7、基因导入植物细胞并将其插入植物细胞的染色体DNA上，这是利用了农杆菌的_的特点。(4)由于转基因生物存在安全性的争议，所以人类要发展农业经济，实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是_和_。解析：(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，可以推测基因的脱氧核苷酸序列，因此培育转基因抗旱水稻可用人工合成方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)由于cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因，故两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少。(3)农杆菌的Ti质粒的TD
8、NA可转移到受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，所以将目的基因导入棉花细胞常用农杆菌转化法，该方法先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA上，然后通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞并插入植物细胞的染色体DNA上。(4)生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是循环经济和生态工程。答案：(1)人工合成限制酶和DNA连接酶(2)少cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因(而基因组文库中含有该植物的全部基因)(3)转化Ti质粒的TDNA可转移到受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上(4)循环经济生态工程4Leigh氏综合征是一种神经障碍性疾病，其致病基因位于线粒体
9、DNA中。一位母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因，她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合征而夭亡。她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。请根据男婴孕育过程回答下面的问题：(1)该母亲的前两个孩子患病夭亡的原因是_，该健康男婴孕育过程中依次使用了_、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)图示过程中代表该母亲卵母细胞的是_(填“A”或“B”)。取卵之前，该母亲需要注射_激素。(3)早期胚胎需经过_(水平)检测合格后才能植入母亲的子宫继续发育。(4)在胚胎孕育过程中，医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育，原因是_。解析：(1)根据题意可知，该母亲约有
10、1/4的线粒体携带这种致病基因，并且该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，这导致前两个孩子患病夭亡；根据图示信息可知，该健康男婴孕育过程中依次使用了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)图中首先对卵母细胞A去核，然后与卵母细胞B的细胞核融合，重组的卵细胞中含有卵母细胞A的细胞质，说明A的细胞质基因是正常的，因此代表该母亲卵母细胞的是B。取卵之前，该母亲需要注射促性腺激素，进行超数排卵。(3)早期胚胎需经过DNA分子水平检测合格后才能植入母亲的子宫继续发育。(4)在胚胎孕育过程中，由于男性的线粒体不会遗传给后代，因此医疗团队特意选择了男性胚胎
11、移入子宫发育。答案：(1)该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全都来自卵细胞，导致前两个孩子患病夭亡核移植、体外受精(2)B促性腺(3)DNA分子(4)男性的线粒体不会遗传给后代5Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：请回答：(1)步骤中，在核移植前应去除卵母细胞的_。(2)ES细胞除来源于早期胚胎外，还可来源于_，它在形态上的特性有_；在功能上的特性是_。(3)步骤中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的_设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用H
12、ind和Pst限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有_的酶切位点。(4)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞中的_，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。解析：(1)动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，因此在核移植之前应去除卵母细胞的细胞核。(2)ES细胞可来源于早期胚胎或者原始性腺。它在形态上的特性：体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上的特性是具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)不同基因的核苷酸序列不同，而引物
13、与核苷酸序列互补配对，因此设计引物可以根据基因的核苷酸序列进行；因为重组基因片段的连接需要有相同的黏性末端，因此所选择的表达载体上应具有Hind 和Pst限制酶的酶切位点。(4)基因表达的最终产物为蛋白质，因此要检测该基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞中的蛋白质，用特异性抗体(抗蛋白的抗体)进行杂交实验。答案：(1)细胞核(2)原始性腺体积小、细胞核大、核仁明显具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞(3)核苷酸序列Hind 和Pst限制酶(4)蛋白质6如图、图分别表示两项胚胎工程技术应用图解，请据图回答下列问题：(1)图中，细胞E的形成利用了_技术。图和图共同用到的生
14、物工程技术有_、_和_。(2)图中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行_处理，然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子，体外受精前应对精子进行_处理，选择处于_期的卵母细胞与处理后的精子在体外完成受精得到受精卵F。(3)图中，过程d的操作，在相应酶处理后一般选用_作为外源基因的载体，通过显微注射法导入受精卵F中。外源基因是否导入受精卵并稳定遗传，可以采用_方法对b过程产生的细胞进行检测。(4)细胞E和F一般在体外培养到_期即可移植到代孕母体子宫内。解析：(1)图中a表示核移植过程，b表示早期胚胎培养过程，c表示胚胎移植过程，因此小羊X是采用核移植和胚胎移植技术等产生的克隆羊；图中a表示体外受精过程，
15、b表示早期胚胎培养过程，c表示胚胎移植过程，d过程采用了转基因技术，因此小羊Y是采用体外受精、基因工程和胚胎移植技术等产生的转基因试管羊。图与图均采用了动物细胞培养、早期胚胎培养和胚胎移植技术。(2)图中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行同期发情处理；后用促性腺激素实现超数排卵，M中期的卵母细胞具备与获能精子在体外完成受精的能力。(3)图中，过程d表示将目的基因导入受体细胞，该过程一般选用质粒作为外源基因的载体，显微注射法是将目的基因导入动物细胞的最有效方法；检测外源基因是否导入受精卵，可采用DNA分子杂交技术(基因探针技术)。(4)早期胚胎需在体外培养到桑椹胚或囊胚期才可移植到代孕母体子宫内
16、。答案：(1)动物体细胞核移植动物细胞培养早期胚胎培养胚胎移植(2)同期发情获能M中(3)质粒DNA分子杂交(4)桑椹胚或囊胚7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)基因工程技术中获得目的基因后，利用PCR技术将该基因扩增，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_。培育抗病转基因植物时，使用最多的抗病基因是_基因和病毒复制酶基因。(2)在胚胎工程中，早期胚胎发育到_阶段即可移植到代孕母体子宫中，移植后的胚胎能在受体子宫内存活的生理基础是_。(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、
17、化学药物或_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。单克隆抗体的制备过程应用了_技术。(4)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，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。解析：(1)利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。培育抗病转基因植物时，使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因。(2)在胚胎工程中，早期胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段即可移植到代孕母体子宫中；由于受体对移入子宫的外
18、来胚胎基本不发生免疫排斥反应，所以移植后的胚胎能在受体子宫内存活。(3)在癌症治疗时，把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”。“生物导弹”借助的是单克隆抗体的导向(或定向、定位)作用；单克隆抗体的制备过程应用了动物细胞融合、动物细胞培养技术。(4)防护林的建设应遵循协调与平衡原理。答案：(1)引物病毒外壳蛋白(2)桑椹胚或囊胚受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应(3)细胞毒素导向动物细胞融合和动物细胞培养(4)协调与平衡8(2019许昌一中模拟)长江的水体污染主要是由于流入长江的次级河流在流经城镇时，城市中的生活污水、工业废水大量排入河流，造
19、成河流污染。某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化分析，实验装置如下图：(1)图中植物的作用是_。该植物采收后，不可以直接用作_，可干燥处理后用来提取_等金属。(2)此案例属_生态工程的实例，它遵循的生态工程原理是_(写一个即可)。(3)该小组利用人工浮床开展了“茭白和菖蒲对生活污水净化效果”的研究，你认为该实验装置应该准备_组，应采取的处理措施是：_。(4)为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应_。(5)该工程能有效防止“水华”发生，提高水体的透明度。其原因是：_。解析：(1)人工浮床的原理就是利用浮床植物发达的根系吸附大量悬浮物，靠其中的微生物降解和吞噬作用净化水中的污染物
20、，其次浮床植物在生长过程中还能利用水中的氮、磷污染物；另外人工浮床通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖，可有效防止“水华”发生，提高水的透明度；可干燥处理后用来提取Cu、Zn、Hg、Pb等金属，则该植物不适合做家畜饲料，防止随着食物链进行生物富集，对人体造成伤害。(2)人类对城市生活污水的治理应用了生态工程的协调与平衡原理、整体性原理等。(4)为了避免实验误差，每个实验装置中的植物株数应相等且多数。(5)该工程能有效防止“水华”发生，提高水体的透明度。其原因是一方面浮床植物在生长过程中能利用水中的氮、磷污染物，减少藻类生长所需的无机盐；另一方面又能通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖。答案
21、：(1)吸收水中的化学元素饲料铜、锌、汞(2)城市环境协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等(写出一个即可)(3)4一组只栽茭白，一组只栽菖蒲，一组栽混合等量的茭白和菖蒲，一组空白对照(不栽植物)(4)相等且多数(5)一方面浮床植物在生长过程中能利用水中的氮、磷污染物，减少藻类生长所需的无机盐；另一方面又能通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖92018年我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物食蟹猴，可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。下图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程，请回答：(1)2001年，美国科学家已经培育
22、出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是_。(2)进行过程时，为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境，应进行的实验措施是_，其目的是_。(3)据图分析，过程是利用_法将成纤维细胞注入猴去核的M中期卵母细胞的_。(4)图中过程的实质是早期胚胎在_条件下空间位置的转移。(5)上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，在确定其作用时，研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据，用正常培养液培养向融合细胞中注入去甲基化酶(Kd4d)的mRNA的融合细胞得到B组实验数据。下图中X为融合细胞数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知，Kd
23、4d的mRNA的作用是既能提高_，又能提高_。解析：(1)由于体细胞分化程度高，恢复其全能性较难，所以获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)过程表示动物细胞培养，为了提供细胞培养所需的无毒环境，应该定期更换培养液，以防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)图中过程表示利用显微注射法将成纤维细胞注入猴去核的M中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。(4)过程表示胚胎移植，其实质是早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移。(5)据图分析，B组的囊胚成活率、内细胞团成活率都明显高于A组，说明Kd4d的mRNA既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率，又能提高囊胚中内细胞团的形成率。答案：(1)体细胞分化程度高，恢复其全能性较难(2)定期更换培养液防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害(3)显微注射卵细胞膜与透明带之间(4)相同生理(5)融合细胞发育成囊胚的成功率囊胚中内细胞团的形成率
