1、第十单元 现代生物科技专题专题二十七胚胎工程和生态工程备考方向导航考点1胚胎工程1.2020全国卷,38,15分W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路,制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。回答下列问题:(1) 步骤中需要使用的工具酶有。步骤和所代表的操作分别是和。步骤称为。(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的(答出2点即可)的限制。(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息(填“相同”或“不同”),原因是。(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚
2、胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有 (答出2点即可)。2.2019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
3、染色体倍性分析体细胞结构分析抗原抗体杂交考点2生态工程3.2020全国卷,38,15分植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题:(1)在植树造林时,一般认为,全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比,按照种植一种植物方式所构建的生态系统,其抵抗力稳定性。抵抗力稳定性的含义是 。(2)“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式,其做法是收集有机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们转变为有机肥料,再施用到农田中。施用有机肥料的优点是(答出3点即可)。在有机肥料的形成过程中
4、,微生物起到了重要作用,这些微生物属于生态系统组分中的。(3)在污水净化过程中,除发挥污水处理厂的作用外,若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素,请提供一个方案:。拓展变式1.15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
5、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。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
6、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。答案专题二十七胚胎工程和生态工程备考方向导航1.(除标明外,每空2分)(1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶显微注射体外培养胚胎移植(2)性别、年龄(3)相同(1分)两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵(4)体外受精、胚胎移植【解析】(1)步骤是基因表达载体的构建过程,该过程需要使用的工具酶有限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶,用限制酶分别切割载体和目的基因,用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来。步骤和所代表的操作分别是显微注射和体外培养。步骤是将
7、早期胚胎植入代孕母体内,称为胚胎移植。(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的性别和年龄的限制。(3)乳腺上皮细胞和膀胱上皮细胞都是体细胞。一般来说,在同一动物个体中,其体细胞都是由同一个受精卵分裂、分化而来的,细胞在分裂、分化过程中,其细胞核中染色体DNA所含的遗传信息一般是不变的,因此两种上皮细胞的染色体DNA所含的遗传信息相同。(4)据题述流程可知,胚胎工程中所用到的主要技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。2.(除标明外,每空1分)(1)促性腺激素减数第二次分裂中(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
8、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
9、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。3.(除标明外,每空2分)(1)低生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力(2)改善了土壤结构;培育了土壤微生物;实现了土壤养分的循环利用(6分)分解者(3)种植能吸收这些金属元素的水生植物,再从植物中回收金属(3分)【解析】(1)一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其自我调节能力越强,抵抗力稳定性就越高,因而,按照种植一种植物方式所构建的生态系统,其抵抗力稳定性会相对较低。抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力。(2)施用有机肥可改
10、善土壤的结构、培育土壤微生物、实现土壤养分的循环利用等。微生物可作为分解者将有机肥料中的有机物分解为无机物。(3)在污水净化过程中,可种植能吸收污水中铜、镉等金属元素的水生植物,再从植物中回收金属。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)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
11、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
12、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)该生态工程的建设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。