1、课时作业38胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题时间：45分钟1(2020辽宁葫芦岛高三模拟)2016年9月英国新科学家杂志披露，美国华裔科学家张进团队利用“三父母婴儿”技术，使一对约旦夫妇成功产下了一个健康男婴(婴儿母亲的线粒体携带有亚急性坏死性脑病基因，曾导致多次流产，婴儿夭折)。所谓“三父母婴儿”技术，是指利用线粒体基因缺陷的女性卵子中的健康细胞核和捐赠者去掉细胞核的卵子，“拼装”一个新的卵子，再通过一系列现代生物技术，最终培育出正常婴儿的技术。请回答下列问题：(1)为重新“拼装”卵子，需要通过显微操作进行核移植。接下来他们又使用电脉冲方法来激活“拼装”的卵子。(2)在对“拼装”卵子体外
2、受精前，需要对收集的精子进行获能处理，哺乳动物的处理方法有化学诱导法和培养法两种。(3)受精卵形成后，应将其移入发育培养液中继续培养。人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在816个细胞阶段进行胚胎移植。(4)张进告诉记者：他们碰巧、也是故意要“制造”男孩。因为男性的线粒体不会(填“会”或“不会”)传给下一代，理由是线粒体位于精子的尾部，受精作用进行时通常是含有细胞核的头部进入卵细胞，而尾部留在外面。解析：(1)重新“拼装”卵子指的是将母亲卵细胞的细胞核通过核移植技术移植到捐赠者的去核卵细胞中，而后还需要用电脉冲方法来激活“拼装”的卵子。(2)精子获能后才能与“拼装”的卵子进行体外受精，诱导精子获能
3、常用的方法有化学诱导法和培养法两种。(3)受精卵形成后，应将其移入发育培养液中继续培养，培养到大约816个细胞的胚胎时，进行胚胎移植。(4)线粒体位于精子的尾部，受精作用进行时通常是含有细胞核的头部进入卵细胞，而尾部留在外面，所以受精作用时男性的线粒体不会传给下一代。2(2020辽宁五校联考)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。流程如图所示：(1)过程采用的是细胞工程中的核移植技术，采用的卵母细胞通常培养到M中期。过程采用的是胚胎工程中的早期胚胎培养技术。(2)如果克隆过程需要利用基因工程技术对基因进行改造，基因工程技术的核心步骤是基因表达载体的构建，该步产物的组
4、成为启动子、终止子、目的基因和标记基因等。(3)胚胎干细胞可以来自囊胚中的内细胞团，胚胎干细胞在形态上的特点是细胞体积小、细胞核大、核仁明显。将胚胎干细胞放在含有分化诱导因子的培养液中，可以分化形成不同的组织器官。解析：(1)根据图示信息，过程采用的是核移植技术。此过程中选用的卵母细胞应在体外培养到M中期。核移植后对重组细胞进行早期胚胎培养，即图中过程。(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等。(3)胚胎干细胞的来源有囊胚的内细胞团细胞和原始性腺。胚胎干细胞在形态上的特点是细胞体积小、细胞核大、核仁明显。如果在培养液中加入分化诱导因子，
5、就能诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。3(2020辽宁丹东高三一模)器官移植中供体器官的严重缺乏一直是困扰需要器官移植患者的关键问题。中山大学眼科中心主任葛坚领导的研究小组培育成了猴鼠嵌合体“猴鼠”，期待成果用于人体角膜等器官的移植。根据科研过程示意图回答下列有关问题：(1)图中培养过程中为了防止杂菌污染要加入一定量的抗生素；而由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全弄清楚，所以还要加入血清(或血浆)。(2)囊胚已出现细胞分化，应将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的内细胞团部位，才能伴随其发育成某种组织。(3)实验中和要同时注射激素的目的是同期发情处理。而将囊胚移入代孕鼠体内属于胚胎移植技术
6、，此技术对代孕受体的要求是同种、生理状态相同的其他雌性动物。(4)在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。解析：(1)图中为动物细胞培养过程；在该过程中，为了防止杂菌污染要加入一定量的抗生素；而由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全弄清楚，所以还要加入血清(或血浆)。(2)内细胞团将来发育成各种组织、器官。(3)实验中和要同时注射激素的目的是让两个个体生理状态相同。(4)在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。4(2020四川宜宾诊断)请结合所
7、学知识，回答下列有关问题：(1)基因工程中将目的基因导入植物细胞时多采用农杆菌转化法。这种方法一般不适用于单子叶(填“单子叶”或“双子叶”)植物。将目的基因导入受体细胞时，主要是利用TDNA可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上的特点。要想检测导入抗虫棉的Bt毒素蛋白基因是否表达，在分子水平上可用抗原抗体杂交法进行检测。(2)在单克隆抗体制备过程中，将杂交瘤细胞进行扩大培养之前至少需要经过两次筛选，方法分别是选择性培养基筛选和专一抗体检测。单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。(3)在胚胎工程中，胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎；移植后的胚胎能在受体子宫中存活的
8、生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。(4)体外基因治疗与一般的异体移植相比最大的优点是没有排斥反应。胚胎干细胞可以作为基因治疗的受体细胞，原因是具有发育的全能性，可以定向诱导分化成各类细胞。解析：(1)基因工程中，将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，该方法不适用于单子叶植物；该方法主要是利用了农杆菌质粒上的TDNA(可转移DNA)可以转移并与受体细胞染色体DNA整合的特点。目的基因(Bt毒素蛋白基因)表达产物是蛋白质，可以利用抗原抗体杂交法进行检测。(2)在单克隆抗体制备过程中至少需要两次筛选，第一次是利用选择性培养基筛选
9、杂交瘤细胞，第二次是利用专一抗体检测筛选能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞；单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备等优点。(3)胚胎工程中，利用胚胎分割技术可以获得多个相同的胚胎；由于受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应，所以移植后的胚胎能在受体子宫中存活；进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。(4)体外基因治疗与一般的异体移植相比最大的优点是没有排斥反应；胚胎干细胞具有发育的全能性，可以定向诱导分化成各类细胞，可以作为基因治疗的受体细胞。5(2020东北三省四市教研联合体一模)2018年1月25日，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
10、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，请回答下列问题：(1)2001年，美国科学家已经培育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，原因是体细胞分化程度高，恢复其全能性较难。(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定期更换培养液，其目的是防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)据图分析，过程是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)图中过程的实质是早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移。(5)上述
11、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为融合细胞发育成的胚胎数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知，Kd4d的mRNA的作用是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。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
12、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、内细胞团形成率都明显高于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。6(2020兰州诊断)2018年1月25日，由中科院神经科学研究所团队克隆的猕猴“中中”和“华华”登上了国际权威学术期刊细胞的封面，该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。回答下列问题：(1)正常情况下，哺乳动物的受精过程主
13、要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。(2)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。(3)在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法。(4)在使用合成培养基培养早期胚胎时，通常还需加入血清等天然物质，并需要适时更换培养液，以清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(5)胚胎在受体内存活的最可能的生理基础是受体子宫基本上不对外来胚胎发生免疫排斥反应。解析：(1)受精是精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程，它包括受精前的准备阶段和受精阶段。受精过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，
14、原核形成和融合。(2)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。(3)在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法。(4)哺乳动物胚胎的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养物质，以及血清等物质，其中血清属于天然物质。(5)胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状况有关。其中受体子宫对移入的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应为胚胎在受体子宫内的存活提供了可能。7(2020武汉调研)哺乳动物排卵后卵巢内残留的某些细胞团称黄体，其在卵巢内存在的时间长短取决于雌性哺乳动物是否妊娠。如果
15、没有妊娠，黄体发育两周后即退化，反之可以维持数月。回答下列问题：(1)哺乳动物精子的发生过程和卵子发生过程的主要区别：精子的形成需经过变形且生殖细胞数量多；卵子的发生不需要变形且生殖细胞数量少。除此之外还有精子的发生起始于雄性动物的初情期，卵子的发生和储备起始于胎儿期(或精子的发生过程是连续的，而卵子的发生过程是不连续的)(答出一个区别即可)。(2)在受精前，精子发生相应的生理变化后才具备受精能力，该过程称为精子获能。在受精阶段，精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应，释放出来的酶溶解放射冠和透明带。在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的反应，这个反应称为透明带反应。(3)进行
16、胚胎分割时，需对囊胚阶段的内细胞团进行均等分割，其原因是若分割不均匀，会使含内细胞团少的部分发育不良或不发育。(4)胚胎植入子宫后能产生大量的蛋白质类激素X，而未受孕的母体内激素X的含量极低。请推测激素X对黄体的生理作用是维持黄体的寿命。解析：(1)精子的发生起始于雄性动物的初情期，卵子的发生和储备起始于胎儿期，这也是精子和卵细胞形成过程中的不同点。(2)精子需要经过获能处理才具备受精能力。获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应。在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的反应，称为透明带反应。(3)对囊胚阶段的内细胞团进行均等分割，有利于被分割的各个部分正常发育，如果分割不
17、均匀，则含内细胞团少的部分发育不良或不发育。(4)根据题干信息黄体“在卵巢内存在的时间长短取决于雌性哺乳动物是否妊娠。如果没有妊娠，黄体发育两周后即退化，反之可以维持数月”，再根据胚胎植入子宫后能产生大量的蛋白质类激素X，而未受孕的母体内激素X的含量极低，可推知激素X能维持黄体的寿命。8(2020广东六校联考)为了解决临床上供体器官不足等问题，科学家在人体皮肤细胞中移植了胚胎干细胞中能高度表达并决定其“发育全能性”的多个基因，使其成为“万能细胞”。现将上述细胞植入小鼠身体内，植入的细胞便长成了“肿瘤”。请回答下列问题。(1)胚胎干细胞又称ES细胞，如果胚胎发育到了囊胚期，这时的内细胞团细胞就是
18、ES细胞，为维持此类细胞不分化的状态，培养时应在饲养层细胞上培养(或在培养液中添加抑制分化因子)。(2)体外培养“万能细胞”需要配制营养液，通常要在合成培养基中添加动物血清(血浆)等一些天然成分。培养过程中所需气体主要有O2和CO2。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就停止分裂增殖。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入培养瓶中，目的是扩大细胞(贴壁)生长的附着面积，防止细胞过早出现接触抑制现象，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。(3)小鼠的“肿瘤”中出现了多种人类的组织和器官，类似于“器官移植”。为“保住肿瘤”，需要去除小鼠的胸腺(填器官)，原因是除去胸腺的小鼠不能形成T细胞，(不发生细胞免疫，)不会对移植的“肿瘤”发生免疫排斥。解析：(1)囊胚中的内细胞团细胞是胚胎干细胞。ES细胞在饲养层细胞上或在添加抑制分化因子的培养液中能够维持不分化的状态。(2)培养动物细胞的培养基中需要添加动物血清或血浆等一些天然成分。培养动物细胞需要O2，同时需要通入5%的CO2，以维持培养液的pH。中空薄壁小玻璃珠能扩大细胞生长的附着面积，防止细胞过早出现接触抑制现象，同时还有利于空气交换。(3)产生“肿瘤”后机体会出现细胞免疫反应，胸腺是T淋巴细胞发育和成熟的场所，细胞免疫需要T淋巴细胞的参与，因此，去掉胸腺后，小鼠的细胞免疫不会出现，才可以“保住肿瘤”。
