1、专题二十七胚胎工程和生态工程考点胚胎工程 2019江苏,29,8分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。(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
2、细胞结构分析抗原抗体杂交高考很少单独考查胚胎工程的知识,而是常通过流程图将基因工程、细胞工程和胚胎工程相结合,考查考生的分析能力和综合运用能力,落实对考生科学思维这一核心素养的考查。本题以培养基因编辑猪为背景,考查了细胞核移植、细胞培养、胚胎工程和目的基因的检测等相关知识。解题的关键是分析流程图,明确该基因编辑猪的核DNA来自2号猪,进而再据题意作答。 考点1胚胎工程 考法1 胚胎工程技术分析命题角度1受精作用和胚胎发育的基本过程1 2016江苏,11,2分印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物,通过胚胎工程技术,可以让家猫代孕而繁育,主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是A.步骤甲、乙分别是指精子获能
3、、胚胎分割B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同本题考查胚胎工程中的体外受精与胚胎移植等技术,意在考查考生的识图能力与分析能力。图中步骤甲是指体外受精,步骤乙是指胚胎移植,A项错误;诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素,促性腺激素只能作用于性腺,B项正确;受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于受精卵中的细胞质,C项错误;体外受精可以在获能溶液或专用的受精溶液中进行,与早期胚胎培养液成分并非基本相同,D项错误。B命题角度2结合实例考查胚胎移植、胚胎分割2 2015重庆理综,8,20分某课题组
4、为解决本地种奶牛产奶量低的问题,引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。(1)拟进行如下杂交:A(具高产奶基因的纯种)B(具适宜本地生长基因的纯种) C选择B作为母本,原因之一是胚胎能在母体内正常。若C中的母牛表现为适宜本地生长,但产奶量并未提高,说明高产奶是性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛,根据现有类型,最佳杂交组合是,后代中出现这种母牛的概率是(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。(2)用以上最佳组合,按以下流程可加速获得优良个体。精子要具有受精能力,需对其进行 处理;卵子的成熟在过程 中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖,其作用是 。为筛选出具有优良性状的母牛,过程前应鉴
5、定胚胎的 。子代母牛的优良性状与过程 的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎的利用率,可采用 技术。本题主要考查遗传规律、生物育种及胚胎工程的相关知识,意在考查考生的理解能力和应用能力。(1)B为适宜本地生长的母牛,选择B作为母本可保证胚胎在母体内正常生长发育。具高产奶基因的纯种公牛与具适宜本地生长基因的纯种母牛杂交的后代C未表现出高产奶性状,说明高产奶是隐性性状(假设由基因a控制);同时C表现为适宜本地生长,说明适宜本地生长是显性性状(假设由基因B控制)。A(aabb)B(AABB)C(AaBb), A(aabbXY)C(AaBbXX)1/8aaBbXX。(2)胚胎工程中精子要具有受精能力,
6、需对其进行获能处理;卵子的成熟在受精过程(即图中)中完成。在胚胎培养过程中,培养基中的葡萄糖的作用是供能。为筛选出具有优良性状(即高产奶、适宜本地生长)的母牛,在胚胎移植前需鉴定胚胎的性别、高产奶和适宜本地生长的基因。(3)采用胚胎分割技术可提高已有胚胎的利用率。(1)生长发育或胚胎发育隐性AC1/8(2)获能或增强活力供能性别、高产奶和适应生长的基因(3)胚胎分割突破攻略解答胚胎工程操作流程题,需要从三个方面进行突破:1.根据题目中的文字或图示信息判定早期胚胎的来源:(1)题目信息提供的是精子、卵子,则需要考虑精子和卵子的获取、培养及受精;(2)若是自然受孕,则考虑冲卵、获取早期胚胎;若是重
7、组细胞,则考虑核移植的相关操作。2.早期胚胎的培养与检测:(1)移植前需将受精卵(或重组细胞)培养到桑椹胚或囊胚阶段;(2)进行基因检测时取的是滋养层细胞,进行胚胎分割时需均分内细胞团。3.能实现早期胚胎空间位置转移的前提条件:(1)以同期发情的同种生物作为代孕母体,为早期胚胎提供相同的生理环境;(2)早期胚胎处于游离态、受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应、供体胚胎的遗传特性不受受体影响。1.2020广东惠州一调,15分如图是运用生物工程技术培育“转基因试管牛”的图解。请回答下列相关问题:(1)图中过程之前通常采用法对采集的良种公牛精子进行获能处理。精子和卵子在发生上的重要区别是
8、哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在完成的。(2)图中过程通常选择发育到阶段的胚胎进行移植,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理学基础是。(3)构建药用蛋白基因表达载体需要将药用蛋白基因与的启动子等调控组件重组在一起,通过法导入性染色体组成为的受精卵中,进而在转基因试管牛的乳汁中获得药用蛋白。(4)通常得到的药用蛋白不稳定,在体外保存期短。为解决这一问题,可通过对药用蛋白基因进行来实现对现有药用蛋白的改造。 考点2生物技术的安全性和伦理问题 考法2 生物技术的安全性和伦理问题分析命题角度3试管婴儿的培育及其引发的伦理问题3 利用PGD/PGS技术经全基因组检测的试管婴儿已在我国诞生。PGD是
9、指胚胎植入前的基因诊断,主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因。PGS是指在胚胎植入前进行染色体异常的检测,通过比对来分析胚胎是否有遗传物质异常。(1)试管婴儿的培育需经过体外受精、以及在代孕母体中发育和产出(分娩)等过程。(2)设计试管婴儿时,为了提高受孕率并满足筛选的需要,常用激素处理,促进供体排出更多的卵子。培养胚胎时通常培养(填“1”“2”或“多”)个胚胎,以便进行筛选、移植。(3)利用(填“PGD”或“PGS”)技术可以筛选不携带地中海贫血基因的试管婴儿。为了避免某些遗传病的产生,有时需对胚胎的性别进行鉴定,目前最有效、最准确的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序是从被测的胚中取
10、出几个滋养层细胞,提取DNA,然后利用技术扩增被测基因(SRY),最后用SRY特异性探针对扩增产物进行检测。(4)设计试管婴儿引起人们广泛的争论,我国已建立了相应的法律体系,以避免该技术。(1)试管婴儿的培育需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植以及在代孕母体中发育和产出(分娩)等过程。(2)设计试管婴儿时,为了提高受孕率,胚胎移植时多采用多胚胎移植,因此需要用促性腺激素处理,促进供体排出更多的卵子。培养胚胎时通常培养多个胚胎,以便进行筛选、移植。(3)由题干信息可知,PGD是指胚胎植入前的基因诊断,主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因,因此利用PGD技术可以筛选不携带地中海贫血基因的试管
11、婴儿。采用SRY-PCR法对胚胎的性别进行鉴定时,操作的基本程序是从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞,提取DNA,然后利用PCR技术扩增被测基因(SRY),最后用SRY特异性探针对扩增产物进行检测。(4)设计试管婴儿引起人们广泛的争论,我国已建立了相应的法律体系,以避免该技术被滥用。(1)早期胚胎培养胚胎移植(2)促性腺多(3)PGD囊PCR(4)被滥用 考点3生态工程 考法3 生态工程的基本原理及实例的分析命题角度4结合实例考查生态工程的原理和应用4 2018浙江11月选考,32(二),7分某农业生态工程示意图如图,回答下列问题:(1)该农业生态工程体现的生态工程原理主要是 。对该工程的经济效
12、益分析,可从系统内部的投入和产出、系统的有效贡献等三方面进行核算。(2)若要提高该工程的经济效益,可采用农业生产的 技术在桑基上再种植大豆,也可采用农业生态工程的 技术放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。(3)某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率,除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外,还需考虑的主要因素有(答出2点即可)。农杆菌介导法是目前植物转基因的常用方法,该方法的基本过程是农杆菌感染植物时,并将其插入到受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种,则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中。 (1)根据题图
13、可知,该农业生态系统体现的生态工程原理主要是物质循环。对该工程的经济效益分析,可从系统内部的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献等三方面进行核算。(2)若要提高该工程的经济效益,可采用农业生产的间种技术在桑基上再种植大豆,也可采用农业生态工程的种植业和畜牧业合理优化技术放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。(3)为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率,除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外,还需考虑重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度等。农杆菌介导法是目前植物转基因的常用方法,该方法的基本过程是农杆菌感染植物时,携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞,并将其插入到受体细胞
14、的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种,转入的抗虫基因必须能在受体细胞中稳定和高效地表达。(1)物质循环系统的实际消费(2)间种种植业和畜牧业合理优化(3)重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞稳定和高效地表达2.14分1985年前,某地农村的作物秸秆都是当作燃料,而农户和家畜的粪便等均作为肥料直接施入农田。后来逐步开始进行农村产业结构调整,如图是近年来当地生态工程示意图。据图回答下列问题。(1)试分析1985年前该地农村的生产模式的不利影响(至少列举两个方面):。(2)该生态工程的建设遵循了 (答出两个即可)原理。建立这一生态系统的
15、目的是使生产者固定的能量。(3)图中的农作物在生态系统的营养结构中属于,蘑菇、蚯蚓及沼气池中的微生物属于生态系统组成成分中的,各种生物所利用的能量最终来源于。(4)在沼气池中起重要作用(产甲烷)的微生物,其细胞结构与水稻细胞结构最主要的区别是。(除标明外,每空1分)(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)(2分)【解析】本题考查细胞工程和胚胎工程的相关知识,意在考查考生的理解能力和分析能力。考查的生物学科核心素养为科学思维。(1)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母猪注射促性腺激素,使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂
16、的中期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块,使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2,O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪,可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本,即2号猪。(4)为了判断目的基因是否被导入受体,可采用DNA分子杂交、DNA测序等技术进行检测;判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质,通常采用抗原抗体杂交法在分子水平上进行检测。1.(除标明外,每空2分)(1)化学诱导出生前(或胎儿时期)(2)桑椹胚或囊胚受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应(3
17、)乳腺蛋白基因显微注射XX(1分)(4)基因修饰【解析】本题考查胚胎工程等知识,意在考查考生的理解能力、分析解决问题能力。(1)对牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法进行获能处理。精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的。(2)胚胎移植常选择发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎进行移植,移植后的胚胎能在受体子宫中存活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。(3)药用蛋白要从转基因试管牛的乳汁中获取,因此需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,通过显微注射法导入性染色体组成为XX的受精卵中。(4)通常药用蛋白不稳定,可通过
18、对药用蛋白基因进行基因修饰来实现对药用蛋白的改造。2.(每空2分)(1)能源和物质资源浪费、引起环境污染、农业成本高等(2)物质循环再生原理、物种多样性(答案合理即可)尽可能多地流向对人类最有益的部分(3)第一营养级(或生产者)分解者太阳能(4)无由核膜包被的细胞核(或无成形的细胞核) 【解析】(1)在1985年前,该地农村的作物秸秆都是当作燃料,而农户和家畜的粪便等均作为肥料直接施入农田,这样会造成环境污染以及能量和物质资源的浪费,也提高了农业成本。(2)该生态工程遵循了物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理等。建立该生态系统的目的是使生产者固定的能量尽可能多地流向对人类最有益的部分。(3)农作物是生态系统中的生产者,在营养结构中属于第一营养级。蘑菇、蚯蚓及沼气池中的微生物属于生态系统中的分解者。各种生物所利用的能量最终都来自太阳能。(4)产甲烷的微生物主要是甲烷细菌,属于原核生物,而水稻是真核生物,所以它们在细胞结构上最大的区别是前者没有由核膜包被的细胞核。