1、胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题一、对点练小题，落实主干知识1下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是()A绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性B卵裂期胚胎的体积随细胞分裂次数增加而不断增大C囊胚的滋养层细胞具有发育全能性D细胞开始发生分化的胚胎时期是原肠胚解析：选A细胞膜表面均有糖蛋白，糖蛋白具有细胞识别功能，不同物种的精子与卵细胞的糖蛋白不同，只有同种生物的精卵才能相互识别结合，A正确；受精卵在卵裂过程中，胚胎的总体积基本不变或略有减小，而单个细胞的体积不断减小，B错误；滋养层将发育成胎盘和胎膜，而内细胞团形成胎儿各种组织，具有发育的全能性，C错误；在胚胎发育的过程中，细胞的
2、分化出现在囊胚时期，D错误。2如图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是()A图中过程表示胚胎发育，过程表示胚后发育B受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大C兔子、雄鹰和眼镜蛇在个体发育过程中会出现羊膜D原肠胚是进行胚胎移植的最好时期解析：选C由受精卵发育为幼体的过程是胚胎发育，由幼体发育为成体的过程是胚后发育，A错误；卵裂形成的囊胚总体积基本不变，而每个细胞的体积减小，B错误；兔子、雄鹰和眼镜蛇分别是哺乳类、鸟类和爬行类动物，都是真正的陆生脊椎动物，羊膜和羊水能保证其胚胎发育所需的水环境，还具有防震和保护作用，C正确；原肠胚期已发生了细胞的分化，最好在早期胚胎时进行移植
3、，如牛、羊一般在桑椹胚或囊胚阶段移植，而其他生物要在更早阶段进行移植，D错误。3(2021山东师大附中模拟)科学家将4个关键基因移植入已分化的肌肉细胞中并表达，使这个细胞成为多能干细胞(iPS细胞)，如图为该实验示意图。下列有关叙述正确的是()A应用该技术可提高器官移植的成功率BiPS细胞所携带遗传信息与肌肉细胞相同C关键基因表达使细胞功能趋向专门化，降低了细胞的分化程度D图示过程体现了iPS细胞的全能性解析：选A用iPS细胞诱导分化成需要的器官后进行自体移植，没有免疫排斥反应，故提高了器官移植的成功率，A正确；iPS细胞中多了4个关键基因，故iPS细胞所携带遗传信息与肌肉细胞不同，B错误；关
4、键基因表达使细胞功能趋向专门化，增加了细胞的分化程度，C错误；图示过程只是分化形成各种细胞，没有形成个体，故没有体现iPS细胞的全能性，D错误。4基因工程产物可能存在着一些安全性问题，下列说法错误的是()A三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼的杂交，进而导致自然种群被淘汰B载体的标记基因(如抗生素基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物C目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性D转基因生物体释放到环境中，可能会对生物多样性构成危害解析：选A三倍体转基因鲤鱼不能产生可育配子，不能与正常鲤鱼杂交，所以不会导致自然种群被淘汰，A错误。5生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述错误的是(
5、)A应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质B当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆C反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力解析：选D在转基因过程中，为避免基因污染和对人类的影响，必须严格选择目的基因；人们普遍不反对治疗性克隆，坚决反对生殖性克隆；反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿性别，会造成性别比例失调等；干扰素为淋巴因子，对人无害。6如图是科学家培养转基因试管牛的过程示意图，下列相关叙述错误的是()A过程通常用促性腺激素处理，可达到促使动物超数排卵的目的B图
6、中1是滋养层，2是透明带C进行过程时，受体应处于适合的生理状态，可事先用激素对供体和受体进行同期发情处理D为确保得到所需性别的转基因牛，往往对移植前的胚胎进行性别鉴定解析：选B过程表示用激素(常用促性腺激素)对供体母牛进行超数排卵处理；图中1为透明带，2是滋养层，3是内细胞团；过程表示胚胎移植，胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状态有关，所以进行胚胎移植时，受体应处于适合的生理状态，可事先用激素对供体和受体进行同期发情处理；为确保得到所需性别的转基因牛，往往对移植前的胚胎进行性别鉴定，可取图中2部位(滋养层)的细胞进行DNA分析来鉴定性别。二、系统练大题，强化科学思维7英国纯血马是世界顶级马
7、术比赛的常用马种，其数量少，生育力低。现代生物工程能有效提高优质马的生育率。请回答下列问题：(1)可以用由_分泌的激素处理适龄纯血母马，使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。采集的卵母细胞人工培养至减数第二次分裂的中期。培养过程中要定期更换培养液，其原因是_。(2)为取得同卵双胎或多胎，可以在胚胎发育的_期用机械方法将胚胎分割。(3)随着动物体细胞克隆技术的发展，人们可以将纯血马的_移入其他马的_细胞中，将其激活并发育成_，植入代孕母马体内。(4)克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成极大冲击。我国政府的态度是禁止_性克隆人。解析：(1)用垂体分泌的促性腺
8、激素处理适龄纯血母马，可使其超数排卵。采集的卵母细胞培养过程中要定期更换培养液，防止细胞代谢产物的积累而毒害细胞。(2)桑椹胚或囊胚的内细胞团细胞为全能干细胞，可以在胚胎发育的桑椹胚或囊胚期用机械方法将胚胎分割，以取得同卵双胎或多胎。(3)利用克隆技术可以将纯血马的体细胞细胞核移入其他马的去核卵母细胞中，将其激活并发育成早期胚胎，植入代孕母马体内。(4)我国政府的态度是不反对治疗性克隆，禁止生殖性克隆人。答案：(1)垂体长时间不更换培养液，会导致细胞代谢产物的积累而毒害细胞(2)桑椹胚或囊胚(3)体细胞细胞核去核卵母早期胚胎(4)生殖8(2019江苏高考)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入
9、猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：(1)对1号猪使用_处理，使其超数排卵，收集并选取处在_时期的卵母细胞用于核移植。(2)采集2号猪的组织块，用_处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是_。(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行_。产出的基因编辑猪的性染色体来自_号猪。(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有_(填序号)。DNA测序染色体倍性分析体细胞结构分析抗原抗体杂交解析：(1)利用促性腺激素使雌性个体超数排卵，可得到较多的卵母细胞，
10、将获得的卵母细胞培养到减数第二次分裂中期时，才可以进行核移植。(2)采集组织块是为了得到组织细胞，利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织块可将组织细胞分散开；对组织细胞进行培养时，培养箱中CO2的作用是维持培养液的pH。(3)为了获得更多的基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。通过核移植技术获得的个体，其性染色体来自提供细胞核的个体，应为2号猪。(4)检测病毒外壳蛋白基因是否被导入受体细胞的方法是DNA分子杂交或DNA测序，检测目的基因是否在受体内表达常用的方法是抗原抗体杂交。答案：(1)促性腺激素减数第二次分裂中期(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养液的pH(3)分割2(4)9如
11、图为纯种荷斯坦奶牛的繁殖过程，据图回答下列问题：(1)克隆动物培养过程与图示繁殖过程相比，特有的技术手段是_技术，这两种繁殖动物的方式相比，实质性的区别为后者是_(填“无性生殖”或“有性生殖”)。(2)一般用_激素对供体母牛做超数排卵处理，用孕激素处理受体牛以利于胚胎移植。一般用_对牛的精子进行获能处理。(3)受精卵体外培养所需的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及_等物质。(4)纯种荷斯坦奶牛繁殖成功的原因之一是纯种荷斯坦奶牛胚胎可与受体黄牛的子宫建立_，但移入受体的供体胚胎的_在孕育过程中不受任何影响。(5)某研究所决定培养转基因荷斯
12、坦奶牛，科研人员先构建含药用蛋白基因的表达载体，再将其导入受精卵中，然后还要采用DNA分子杂交技术检测_。解析：(1)克隆动物培养过程与图示繁殖过程相比，特有的技术手段是核移植技术，这两种繁殖动物的方式相比，实质性的区别为后者是有性生殖。(2)一般用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理，用孕激素处理受体牛以利于胚胎移植。一般用化学诱导法对牛的精子进行获能处理。(3)受精卵体外培养所需的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等物质。(4)纯种荷斯坦奶牛繁殖成功的原因之一是纯种荷斯坦奶牛胚胎可与受体黄牛的子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受
13、体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。(5)某研究所决定培养转基因荷斯坦奶牛，科研人员先构建含药用蛋白基因的表达载体，再将其导入受精卵中，然后还要采用DNA分子杂交技术检测转基因荷斯坦奶牛的染色体DNA上是否插入了药用蛋白基因。答案：(1)核移植有性生殖(2)促性腺化学诱导法(3)血清(4)正常的生理和组织联系遗传特性(5)转基因荷斯坦奶牛的染色体DNA上是否插入了药用蛋白基因10转基因技术的应用大大提高了动植物的品质，下图是绿色荧光蛋白转基因克隆猪培育示意图，据图和材料回答下列问题：(1)过程需要的工具酶有_。绿色荧光蛋白基因需要导入到成纤维细胞的_上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基
14、因克隆猪。(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中，为了防止培养过程中的污染，通常还要在细胞培养液中添加一定量的_。(3)通过过程将早期胚胎移植到受体母猪体内能存活的原因是_。(4)若是想在短期内获得更多的相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪该如何做？_。(5)科学家将反义F3H序列导入到康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表达量和酶活性封锁了花青素合成途径，获得花香物质苯甲酸的释放量大大增加的转基因康乃馨。以上说明目的基因除了编码蛋白质的基因外，还可以是_。将目的基因导入植物细胞常用的方法是_。解析：根据题意和图示分析可知，表示基因表达载体的构建，表示超数排卵处理，表示核移植过程，表示早期胚胎培养，表示胚胎
15、移植过程，最后通过妊娠分娩获得绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(1)过程表示基因表达载体的构建，需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶。绿色荧光蛋白基因需要导入到成纤维细胞的染色体DNA上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中，培养液中通常加入抗生素的目的是防止培养液被污染，培养液含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。(3)早期胚胎移植时，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体母猪体内的存活提供了可能。(4)来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以将早期胚胎进行胚胎分割移植可以获得更多相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(5)科学家将反义
16、F3H序列导入到康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表达量和酶活性，封锁了花青素合成途径，获得花香物质苯甲酸的释放量大大增加的转基因康乃馨。以上说明目的基因除了编码蛋白质的基因外，还可以是调控作用因子。因为导入的对象是植物细胞，而土壤农杆菌易侵染植物细胞，故一般用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞。答案：(1)限制酶和DNA连接酶染色体DNA(2)抗生素(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应(4)对早期胚胎进行分割移植(5)调控作用因子农杆菌转化法11现代生物科技不断发展，为治疗人类疾病带来了曙光。请回答相关问题：(1)科学家将药用蛋白基因与_的启动子等调控组件重组在一起，通过_
17、等方法，导入哺乳动物的受精卵中，最终通过分泌的乳汁来生产所需要的药品。(2)胰岛素是治疗糖尿病的有效药，天然胰岛素注射后会堆积在皮下，需较长时间才能进入血液，科学家利用_技术对胰岛素进行改造使其成为速效药，提高了胰岛素的治疗效果。(3)单克隆抗体最主要的优点在于_。故可利用单克隆抗体作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。(4)哺乳动物的胚胎干细胞是从_中分离出来的一类细胞，可用于治疗人类的某些顽症。通过ES细胞_，还可以培育出人造组织器官，解决临床上存在的供体器官不足和免疫排斥的问题。解析：(1)最终通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，所以将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起
18、。将目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法。(2)对胰岛素等蛋白质的结构与功能进行改造，是利用了蛋白质工程技术。(3)单克隆抗体的主要优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。(4)哺乳动物的胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，可用于治疗人类的某些顽症。利用ES细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，培育出人造组织器官，解决临床上存在的供体器官不足和免疫排斥的问题。答案：(1)乳腺蛋白基因显微注射(2)蛋白质工程(3)特异性强、灵敏度高，并可大量制备(4)早期胚胎或原始性腺体外诱导分化12科研人员利用胚胎干细胞对干扰素基因缺失小鼠进行基因治疗，其技术流程如图所示。请回答下列问
19、题：(1)过程获得重组胚胎之前需要通过_技术获得重组细胞，接受细胞核的卵母细胞应处于_期，并用微型吸管吸出_。(2)步骤中，重组胚胎培养到囊胚期时，可从其_中分离出ES细胞，ES细胞在形态上表现为细胞核_、_明显，在功能上具有_。(3)步骤中，需要构建含干扰素基因的_，构建之前可以利用_技术对目的基因进行扩增。(4)步骤中将基因导入ES细胞的方法通常是_法，为了检测ES细胞的DNA上是否插入了干扰素基因，可采用_技术。在正常的小鼠体内，干扰素是在_(填一种细胞器)上合成的。解析：(1)过程获得重组胚胎之前需要通过核移植技术获得重组细胞，接受细胞核的去核卵母细胞应处于M期。(2)ES细胞可以从囊
20、胚的内细胞团中分离出来，ES细胞在形态上表现为细胞核大、明显核仁，在功能上具有发育的全能性。(3)将目的基因导入受体细胞前，需要构建含有目的基因(干扰素基因)的表达载体。PCR技术可在体外大量扩增目的基因。(4)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法。为了检测ES细胞的DNA上是否插入了干扰素基因，可采用DNA分子杂交技术。在正常的小鼠体内，干扰素是在核糖体上合成的。答案：(1)核移植M细胞核(2)内细胞团大核仁发育的全能性(3)表达载体PCR(4)显微注射DNA分子杂交核糖体13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_
21、(“有性繁殖”或“无性繁殖”)；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)促使B牛多排卵的激素一般是_。对B牛和D牛要进行_处理。(3)在受精的过程中，卵子受精的标志是_。(4)要培育高产奶率的转基因牛，可建立生产生长激素的乳腺生物反应器，即科学家将_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。解析：(1)试管牛的培育属于有性繁殖，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、胚胎移植等；克隆牛的培育依据的原理是动物细胞核具有全能性。(2)一般用促性腺激素处理供体母牛，促使其超数排卵；胚胎移植时，要对受体母畜和供体母畜进行同期发情处理。(3)在受精的过程中，卵子受精的标志是在透明带和卵细胞膜间有两个极体。(4)要培育高产奶率的转基因牛，可建立生产生长激素的乳腺生物反应器，即科学家将生长激素基因和乳腺蛋白基因的启动子、终止子等调控组件重组在一起，该过程需要用到的酶是限制酶和DNA连接酶，再通过显微注射法导入牛的受精卵中。答案：(1)有性繁殖胚胎移植动物细胞核具有全能性(2)促性腺激素同期发情(3)在透明带和卵细胞膜间有两个极体(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