1、选修3现代生物科技专题第39讲胚胎工程与生态工程(含生物技术的安全性和伦理问题)A级基础练一、选择题1(2019届盐城模拟)精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后，顶体释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列有关叙述错误的是()A细胞中溶酶体酶的释放可造成细胞裂解B精子游向卵子所需的能量主要来自线粒体C受精卵的形成依赖于生物膜的选择透过性D受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方解析：选C溶酶体是“消化车间”，能够分解衰老、损伤的细胞器，因此细胞中溶酶体酶的释放可造成细胞裂解；精子游向卵子所需的能量主要来自聚集在精子尾部的线粒体鞘；受精卵的形成依赖于生物膜的流
2、动性；受精作用的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核相互融合，使彼此的染色体会合在一起，因此受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方。2下列关于高等哺乳动物早期胚胎发育的叙述，正确的是()A囊胚的每一个细胞都属于全能细胞B原肠胚开始出现细胞分化并形成两个胚层C胚胎在孵化之前未与母体子宫建立组织上的联系D从受精卵到桑椹胚时期，细胞的相对表面积逐渐减小解析：选C囊胚的内细胞团属于全能细胞，滋养层细胞不是，桑椹胚的细胞都是全能细胞；囊胚期开始出现细胞分化；胚胎在孵化之前未与母体子宫建立组织上的联系；从受精卵到桑椹胚时期，卵裂球的总体积基本不变，因单个细胞的体积缩小，因此细胞的相对表面积逐渐变
3、大。3梅花鹿属于单胎动物，季节性发情，育种工作者希望通过胚胎工程技术对优良品种进行扩大繁殖。下列有关叙述正确的是()A给供体母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多个卵子B培养早期胚胎的培养液中含有维生素、激素等多种能源物质C当受体数量有限时，可采用胚胎分割技术以获得更多的后代D梅花鹿的胚胎形成后一直处于游离状态，为胚胎收集提供可能解析：选A给供体母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多个卵子；维生素、激素都不是能源物质；梅花鹿属于单胎动物，因此当受体数量有限时，无法通过胚胎分割技术获得更多的后代；梅花鹿的胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这为胚胎的收集提供了可能。
4、4(2019届泰安月考)下列关于治疗性克隆和生殖性克隆的说法，错误的是()A使用病人自己的细胞产生胰岛细胞以治疗糖尿病属于治疗性克隆B将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫发育成婴儿的过程属于生殖性克隆C治疗性克隆属于无性生殖，生殖性克隆属于有性生殖D治疗性克隆和生殖性克隆技术均需要应用动物细胞培养和核移植技术解析：选C要把病人的胚胎干细胞通过离体培养和诱导分化形成胰岛细胞以治疗糖尿病，属于治疗性克隆；生殖性克隆就是以产生新个体为目的的克隆，即用生殖技术将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫发育成婴儿的过程；治疗性克隆和生殖性克隆都属于无性生殖；治疗性克隆和生殖性克隆技术均需要应用动物细胞培养和核移植技术
5、。二、非选择题5(2019届铜仁模拟)请完成下列有关胚胎工程的相关问题：(1)胚胎发育的不同时期有着不同的变化特点，如：_期以前的细胞具有发育成完整胚胎的潜能；_期的滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘。(2)体外受精过程中，对精子进行获能处理的方法有：_和_。(3)胚胎的早期培养过程，培养液的成分应包括：无机盐、有机盐、维生素、氨基酸、_和核苷酸等营养物质，以及动物血清等天然成分。(4)胚胎移植能够移植成功的生理学基础是_，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。胚胎移植实际上是_和_共同繁殖后代的过程。进行胚胎移植的优势是_。解析：(1)在囊胚期细胞开始出现分化，在桑椹胚及以前时期细胞具有发育成完整胚胎
6、的潜能，囊胚期滋养层将来发育成胎膜和胎盘。(2)对精子进行获能处理：包括培养法和化学诱导法。(3)胚胎的早期培养过程，培养液的成分应包括无机盐、有机盐、维生素、氨基酸、激素和核苷酸等营养物质，以及动物血清等天然成分。(4)胚胎移植能够移植成功的生理学基础是受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。答案：(1)桑椹胚囊胚(2)培养法化学诱导法(3)激素(4)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应生产
7、胚胎的供体孕育胚胎的受体可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力62016年世界上首个拥有“三位亲生父母”的健康男婴在墨西哥诞生。其培育过程采用如图技术路线。据图回答下列问题：(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射_激素，促使一次有更多的卵泡发育。受捐者也要注射相关激素，目的是_。(2)重组细胞需培养到M中期的原因是该时期的卵母细胞才具备_，从受精卵到三亲婴儿的培育还需要_和_等技术。(3)三亲婴儿的培育技术_(填“能”或“不能”)避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，三亲婴儿的染色体_(填比例)来自母亲提供的细胞核。(4)设计试管婴儿技术与为解决不孕夫妇的生育问题而出现
8、的试管婴儿技术的主要区别是_。解析：(1)在取卵前，给捐献者注射促性腺激素，可促使其一次有更多的卵泡发育，使其超数排卵。受捐者也要注射相关激素，即进行同期发情处理，目的是为胚胎的植入提供相同的生理环境。(2)只有处于M中期的卵母细胞才具有(与精子)受精的能力。从受精卵到三亲婴儿的培育需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(3)分析图示可知：三亲婴儿的线粒体来自捐献者卵母细胞，细胞核来自母亲的卵母细胞，因此三亲婴儿的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代。三亲婴儿的染色体有一半来自母亲提供的细胞核。(4)设计试管婴儿技术与为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿技术的主要区别是在植入前对胚胎
9、进行遗传学诊断(或基因检测或基因诊断)。答案：(1)促性腺为胚胎的植入提供相同的生理环境(2)(与精子)受精的能力早期胚胎培养胚胎移植(3)能1/2(4)植入前对胚胎进行遗传学诊断(或基因检测或基因诊断)7马鞍山南山铁矿的凹山采矿场是华东第一大露天矿坑。2017年底闭坑，停止开采。这个功勋矿区将华丽转身成为生态乐园，生态修复的总体方案正在规划设计中。请回答下列问题：(1)废矿区的锌、铜等金属离子含量较高，一般植物无法正常生长。为降低锌的含量，科研人员将酵母菌的锌转运子(ZAT)基因导入到拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了_。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入其细
10、胞中常用的方法是_。(2)生态乐园的建设需要引入一些景观植物，其中重瓣榆叶梅是一种观赏价值较高的园林树种，但由于其雌蕊退化，一般很难用种子繁殖。科研人员用微型繁殖技术可在短时间内获得大量苗木。微型繁殖技术的原理是_，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌的原因是_(答出两点即可)。外植体通过_过程形成胚状体或丛芽，诱导出试管苗，然后将试管苗移栽到大田，再培养成正常植株。(3)实施生态工程时，需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，这遵循了生态工程的_原理。在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，遵循了生态工程的_原理。解析：(1)废矿区的锌、铜等金属离子含量较高，一
11、般植物无法正常生长。为降低锌的含量，科研人员将酵母菌的锌转运子(ZAT)基因导入拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了不同物种间的基因交流或定向改变了生物性状；拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入其细胞中常用的方法是农杆菌转化法。(2)由于重瓣榆叶梅雌蕊退化，一般很难用种子繁殖。科研人员用微型繁殖技术可在短时间内获得大量苗木。微型繁殖技术的原理是植物细胞全能性，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌的原因是微生物能寄生于植物细胞中，与植物细胞竞争营养、释放有毒物质危害植物细胞。外植体通过脱分化和再分化过程形成胚状体或丛芽，诱导出试管苗，然后将试管苗移栽到大田，再培养成正
12、常植株。(3)实施生态工程时，需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，这体现了生态系统建设要考虑自然、经济、社会的整体影响，遵循的是生态工程的整体性原理。在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，遵循了生态工程的协调与平衡的原理。答案：(1)克服远缘杂交不亲和(或不同物种间的基因交流或定向改变生物性状)农杆菌转化法(2)植物细胞全能性微生物寄生于植物细胞中、与植物细胞竞争营养、释放有毒物质危害植物细胞脱分化和再分化(3)整体性协调与平衡B级提升练一、选择题1(2019届南通模拟)如图表示利用二倍体小鼠所做的实验，下列分析合理的是()A过程中细胞数目和有机物总量在不断
13、增加B图中囊胚的细胞基因型都相同C代孕母鼠需进行同期发情处理D嵌合体幼鼠是四倍体解析：选C卵裂期胚胎中细胞数目不断增加，但有机物总量在不断减少；图中囊胚的细胞基因来自两种小鼠，故有些细胞基因型不相同；胚胎移植技术中，进行该操作前需要对受体雌鼠进行同期发情处理；嵌合体幼鼠细胞中染色体并未加倍，仍是二倍体。2.动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示，abc表示现代工程技术，分别表示其结果，下列说法正确的是()A若a是体细胞核移植技术，则反映了动物体细胞也具有全能性B若c是胚胎分割技术，则中个体的基因型和表现型一定相同C若b是体外受精技术，则为良种家畜快速大量繁殖提供了可能D中作为受体的动物品种
14、是珍稀的或存量少的雌性动物解析：选C若a是体细胞核移植技术，则反映了动物体细胞的细胞核具有全能性；胚胎分割技术所得个体的基因型完全相同，但表现型不一定完全相同，因为表现型还受环境的影响；若b是体外受精技术，则为试管动物，这为良种家畜快速大量繁殖提供了可能；中作为供体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物，而受体只要健康和具有良好的繁殖能力同种个体即可，不需要是珍稀或存量少的雌性动物。3下图表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径。相关叙述错误的是()A获得动物1的受体细胞通常是受精卵B动物2体内各体细胞的基因种类相同C获得动物3的重组细胞具有全能性D上述动物的获得均需运用胚胎移植解析：选B动物1为转基
15、因动物，受体细胞通常是受精卵，A正确；动物2由于导入外源基因的受体细胞注入到囊胚的某一部位，将来发育成的动物体各部位并不都含外源基因，B错误；动物3为克隆动物，重组细胞能够发育成一个个体，具有全能性，C正确；胚胎移植是胚胎工程其他技术手段的最后一道“工序”，要把早期胚胎培育成一个个体，必须经过胚胎移植，D正确。4如图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所做的一系列研究，过程是将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素。过程是将目的基因导入胚胎干细胞的过程。下列有关叙述不正确的是()A过程的研究利用了胚胎干细胞具有发育的全能性的
16、特点B过程中，囊胚的后一个阶段形成了内、中、外三个胚层及两个囊胚腔CES细胞在饲养层细胞上，或添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态D过程中转基因小鼠大部分体细胞中无褐毛基因解析：选B过程的研究利用了胚胎干细胞具有发育的全能性的特点，A正确；过程中，囊胚的后一个阶段，即原肠胚形成了内、中、外三个胚层及一个缩小的囊胚腔，一个原肠腔，B错误；ES细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能保持不分化的状态，C正确；因为大部分目的基因不能导入胚胎干细胞，所以过程中转基因小鼠大部分体细胞中无褐毛基因，D正确。二、非选择题5(2019届西安一模)Leigh氏综合征是一种攻击神经系统的严重神经障
17、碍病，其致病基因位于线粒体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
18、)根据题意可知，该母亲约有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
19、医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育。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 分子水平(4)男性的线粒体不会遗传给后代6(2019年江苏卷)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，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_。(
20、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于_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)据图分析可知，1号猪提供的是卵母细胞，对其注射促性腺激素可使其超数排卵，获得的卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才能进行核移植。(2)将2号猪的组织块分散成单个的成纤维细胞需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，该细胞的培养应在37 含5%的CO2的恒温培养箱中进行，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)利用胚胎分割技术对图示早期胚胎进行分割，可以获得更多
21、的基因编辑猪；据图分析可知，核移植的细胞核来自于2号猪，因此产出的基因编辑猪的性染色体来自于2号猪。(4)检测病毒外壳蛋白基因(目的基因)是否导入4号猪，可以采用DNA分子杂交法检测目的基因的序列；目的基因表达的最终产物是蛋白质(病毒外壳蛋白)，可以利用抗原抗体杂交法进行检测，故选。答案：(1)促性腺激素减数第二次分裂中期(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)维持培养液的pH(3)分割2(4)7生态浮床技术是净化富营养化水体的有效措施之一。研究人员以豆瓣菜(茎叶类栽培蔬菜)制作生态浮床，研究其对江苏某地区不同季节富营养化水体的净化效果，得到如图所示结果。请回答下列问题：(1)生态浮床净化水体的主要原理是
22、_。选择豆瓣菜等有较高经济价值的植物为浮床植物进行水体净化，体现了生态工程的_原理。(2)浮床栽培豆瓣菜时常会发生蚜虫等虫害，请用箭头和文字将浮床系统中氮元素流经豆瓣菜的途径补充完整。水体中氮元素(3)根据实验结果分析，该地区在_(季节)使用豆瓣菜生态浮床系统净化富营养化水体，能够获得更好的生态和经济效益，主要依据是_；_。(4)上面的研究结果还不能体现利用生态浮床在净化富营养化水体方面的优势，理由是_。解析：(1)生态浮床净化水体的主要原理是浮床植物能吸收水体中含氮、磷元素的无机盐，可防治水体富营养化，从而净化水体。选择豆瓣菜等有较高经济价值的植物为浮床植物进行水体净化，考虑了社会经济自然综
23、合效益，体现了生态工程的整体性原理。(2)氮元素流经豆瓣菜的途径与碳元素的流动途径基本相同，只是氮元素不能通过呼吸作用散失，具体途径见答案。(3)根据实验结果分析，由于春秋季(气温22 左右)豆瓣菜对水体去氮率最高；与其他栽培温度相比，22 左右栽培的豆瓣菜茎秆粗壮，品质好。因此该地区在春秋季使用豆瓣菜生态浮床系统净化富营养化水体，能够获得更好的生态和经济效益。(4)由于上面的研究结果缺少不用浮床处理的对照组实验数据，因此还不能体现利用生态浮床在净化富营养化水体方面的优势。答案：(1)浮床植物能吸收水体中的无机盐从而净化水体整体性(2)(3)春秋季春秋季(气温22 左右)豆瓣菜对水体去氮率最高与其他栽培温度相比，22 左右栽培的豆瓣菜茎秆粗壮，品质好(4)缺少不用浮床处理的对照组实验数据