1、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题(建议用时：40分钟)一、选择题1(2020山东高三一模)下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是()A精子在获能液中于37 、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能B小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用C分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异D注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育C精子在获能液中于37 、5% CO2条件下培养，可使精子获能，A正确；给小鼠注射促性腺激素可促进其超数排卵，B正确；分割的胚胎细胞具有相同的遗传物质，但发育过程中受基因突变或环境因素影响等，最终发育成的个体可能会
2、有形态学差异，C错误；胚胎干细胞具有发育的全能性，能分化成各种组织器官，D正确。故选C。2(2019全国高三专题练习)十年前两个研究小组几乎同时发现，将四个特定基因导入处于分化终端的体细胞(如成纤维细胞等)中，可诱导其形成具有胚胎干细胞样分化潜能的诱导性多能干细胞。这项先进技术的潜在应用前景是()A改造和优化人类基因组结构B突破干细胞定向分化的障碍C解决异体组织/器官排斥难题D克隆具有优良品质的动物个体C这项技术的重要意义在于使已高度分化的细胞恢复分裂能力，形成多能干细胞，而不是改造和优化人类基因组结构；B项属于理论方面的意义，不属于应用前景；该项技术不能用于产生新个体，克隆具有优良品质的动物
3、个体可以通过核移植技术。3我国科学家成功将卵巢颗粒细胞重编程为具有生殖系转移能力的诱导多能干细胞，进而分化为卵子，并通过正常受精获得健康小鼠。有关叙述正确的是()A过程类似于再分化，其实质是基因选择性表达B过程表示减数分裂，GV卵母细胞不具备受精能力C过程，受精后的X细胞会再释放出一个极核D上述过程中涉及的体外受精、早期胚胎培养属于细胞工程B过程类似于脱分化，其目的是恢复全能性，A错误；过程表示减数分裂，GV卵母细胞不具备受精能力，其分裂形成的X细胞才具备受精能力，B正确；过程，受精后的X细胞会再释放出一个极体，而不是极核，C错误；上述过程中涉及的体外受精、早期胚胎培养属于胚胎工程，D错误。故
4、选B。4(2020江苏高三三模)在胚胎移植的操作过程中，对已经受精的动物，可进行冲卵等技术操作。下列相关叙述正确的是()A接受手术的对象是胚胎移植的受体B冲卵的目的是获得已经受精发育的早期胚胎C为获得雌性胚胎进行移植，需取囊胚期的内细胞团细胞做性别鉴定D受体对移入子宫的外来早期胚胎可通过细胞免疫将其排斥B冲卵实质上是将供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来，此环节接受手术的对象是供体，A错误，B正确；进行性别鉴定时，需取滋养层细胞进行鉴定，C错误；大量研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这就为胚胎在受体内的存活提供了可能，D错误。故选B。5(2020河北石家庄二中高二期中
5、)某种转基因玉米能高效合成一种多肽类的蛋白酶抑制剂，积累于茎叶中，让取食它的害虫的消化酶受抑制，无法消化食物而死。下列就该玉米对人类安全性的评论中，不符合生物学原理的是()A不安全。这种玉米的果实(种子)也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后使人因无法消化食物而患病B不安全。该玉米的蛋白酶抑制剂基因可通过食物链富集并在人体细胞内表达，使人体无法消化食物而患病C安全。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米的蛋白酶抑制剂对人体很可能无影响D安全。人类通常食用煮熟的玉米食品，玉米的蛋白酶抑制剂已被高温破坏，不会影响人的消化B该种玉米的果实(种子)也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后使人因无法消化食物而患病，不安全
6、，A正确；生物体摄取的蛋白酶抑制剂基因会被生物体消化为小分子核苷酸被吸收，不会在体内表达，是安全的，B错误；由于不同物种的酶在结构上有差异，该抑制剂对人体消化酶无影响，因此对人体是安全的，C正确；人类通常食用煮熟的玉米，该抑制剂会被高温破坏，因此不会影响人体，是安全的，D正确。故选B。6(2020山东高三二模)新冠肺炎在全世界的大流行，使我们对病毒的威力有深刻感受，所以生物武器更是人类要严格禁止的。下列关于生物武器的说法，错误的是()A生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等B利用炭疽杆菌制成的生物武器，具有传染性强、死亡率高的特点C中美两国发布联合声明，重申在一般情况下不
7、发展、不生产、不储存生物武器D彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识C生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等，A正确；利用炭疽杆菌制成的生物武器，具有传染性强、死亡率高的特点，B正确；中美两国发布联合声明，重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散，C错误；人们希望彻底销毁生物武器，这是世界上大多数国家的共识，D正确。故选C。7(不定项)科学家已经在实验室内通过一定技术手段将干细胞定向诱导分化成原始生殖细胞，再经过细胞培养成功培育出能够受精的人造精子和人造卵子。这项技术为试管婴儿提供了广阔的发展前景。下列叙述错误的是()A人造卵子
8、是健康女性捐赠细胞核和不孕症女性的去核卵母细胞构成的重组细胞B培养人造卵子需要加入血清等成分并提供纯氧、无菌的环境C人造生殖细胞受精形成的胚胎在原肠胚之前，每个细胞都具有全能性D人造卵子技术为女性不育的家庭带来了福音，但也存在伦理隐患ABC人造卵子是通过一定技术手段将干细胞定向诱导分化成原始生殖细胞，再经过细胞培养成功培育出能够受精的卵子，A错误；培养人造卵子需要加入血清等成分并提供95%的空气(细胞代谢必需的)和5%的CO2(维持培养液的pH)的气体，B错误；人造生殖细胞受精形成的胚胎在桑椹胚之前，每个细胞都具有全能性，C错误；人造卵子技术为女性不育的家庭带来了福音，但也存在伦理隐患，D正确
9、。故选ABC。8(不定项)(2020江苏高三一模)核基因CCR5控制的CCR5蛋白质是HIV入侵人体细胞的主要受体之一。研究人员对受精卵进行基因编辑，将CCR5基因中的32个碱基去除，使之无法在细胞表面表达正常受体，以期人类先天免疫艾滋病。下列相关分析正确的是()A该变异类型属于染色体结构的缺失B编辑后的基因与原基因互为等位基因C编辑后的基因中(AG)/(CT)不会改变D基因编辑能改变人类基因库，要严防滥用BCD据题干信息，基因编辑过程中发生了碱基对的缺失，属于基因突变，A错误；基因突变发生了基因结构的改变，而该基因为核基因，突变后的基因与原基因互为等位基因，B正确；编辑后的基因仍是双链DNA
10、，由于碱基互补配对，A的含量等于T的含量，G的含量等于C的含量，(AG)/(CT)1，不会改变，C正确；针对人类生殖细胞及受精卵的基因编辑超出现有伦理框架，不可随意而为，要严防滥用，D正确。故选BCD。9(不定项)(2020江苏高考)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞、制备流程如图所示。下列叙述错误的是()A为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子B细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同C用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞D胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养ABC为了获得更多的囊胚，可以采用激素促进成熟雌性个体超数排卵
11、，然后将卵细胞从母体内取出，在试管内与人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，A错误；细胞a和细胞b是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的，故核基因相同，B错误；运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞，首先必须用胰蛋白酶处理内细胞团，分解细胞间的胶原蛋白等，使之分散成单个细胞，C错误；动物细胞培养时需要在5% CO2的培养箱中进行培养，以维持培养液的pH，D正确。故选ABC。二、非选择题10阅读下面的材料，完成(1)(4)题。诱导多能干细胞技术在成体动物中许多组织如皮肤、血液和小肠上皮的细胞寿命很短，需要不断地被相应的新细胞替换。但是，在分化的过程中，细胞往往因为高度分化而失去了
12、再分裂的能力， 最终走上衰老和死亡。为了弥补这一不足，机体在发育过程中还保留了一部分未分化的原始细胞，也就是干细胞。在体内，分化是不可逆的，但是科学家找到了在体外逆转分化的方法诱导多能干细胞(iPSC)。诱导多能干细胞最初是日本科学家山中伸弥于2006年利用病毒载体将四个重编程因子(Oct4，Sox2，Klf4和cMyc)导入体细胞中使体细胞恢复分裂能力的方式。诱导多能干细胞技术是一种新兴的治疗方法。目前，已经在皮肤、心脏、眼睛、骨骼肌、神经组织、胰腺、血液等方面建立起了干细胞治疗的模型，通过特殊的移植技术将诱导多能干细胞移植到体内，代替那些正常或非正常死亡的细胞，从而恢复机体功能。例如，美国
13、哈佛医学院的科研人员将成体细胞来源的iPSC转化为造血干细胞，该成果有望解决血液和骨髓供体不足的问题，对血液疾病的治疗具有重要意义。日本京都大学的科研人员将人类 iPSC 来源的多巴胺多能干细胞移植到患帕金森病的食蟹猴体内，发现食蟹猴的帕金森病症状在两年内得到持续改善。干细胞还可以让人类衰老细胞恢复活力，研究人员对衰老细胞利用几种重编程因子处理一段时间后，通过比较不同组的实验结果发现，老年细胞的基因表达与年轻细胞的更为相似。由上可以看出，诱导多能干细胞的研究在疾病治疗方面发挥了一定的作用。通过了解正常细胞的分化发育过程，了解调控干细胞分化的基因，将有助于洞悉疾病的形成原因， 并研发相应的治疗策
14、略。(1)举例说出两种类型的干细胞_。干细胞分化成不同组织细胞的机理是_。胚胎干细胞可以分化成机体所有细胞，说明其具有发育的_。(2)教材所学的体外逆转分化还包括_。(举出2个例子)(3)结合课本知识和文中信息，写出多能干细胞与诱导多能干细胞的异同_。(4)结合本文和所学内容，说出干细胞在细胞和器官水平上的应用。_。解析(1)干细胞可以分为全能干细胞、多能干细胞、单能干细胞。全能干细胞如胚胎干细胞，多能干细胞如造血干细胞，单能干细胞如上皮组织基底层的干细胞。细胞分化的实质是基因的选择性表达。胚胎干细胞可以分化成机体所有细胞，说明其具有发育的全能性。(2)根据题意，在体内，分化是不可逆的，这是基
15、因选择性表达的结果，但是在体外条件下可以发生逆转分化，如教材中的植物组织培养过程中的脱分化和克隆羊形成过程中通过核移植形成重组细胞的过程。(3)根据题意和所学知识可知，多能干细胞是生物个体发育过程中分化形成的一类具有自我更新、自我复制能力的多潜能细胞。多能干细胞(iPs)具有分化出多种细胞组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，发育潜能受到一定的限制。诱导多能干细胞通过采用导入外源基因的方法使体细胞逆转分化为多能干细胞，对于这类干细胞我们称为诱导多能干细胞。诱导多能干细胞在一定条件下也可以分化出多种细胞组织，用于人类的多种疾病的治疗和缓解衰老。综上所述，可见多能干细胞与诱导多能干细胞的相同点
16、：二者都具有分化出多种细胞组织的潜能、都可以用于人类疾病的治疗；不同点：两种细胞的来源不同，多能干细胞是生物个体发育过程中分化形成的一类干细胞，而诱导多能干细胞通过采用导入外源基因的方法使体细胞逆转分化为多能干细胞。(4)根据题意可知，诱导干细胞已经在皮肤、心脏、眼睛、骨骼肌、神经组织、胰腺、血液等方面建立起了干细胞治疗的模型，通过特殊的移植技术将诱导多能干细胞移植到体内，代替那些正常或非正常死亡的细胞，从而恢复机体功能。例如，美国哈佛医学院的科研人员将成体细胞来源的iPSC转化为造血干细胞，该成果有望解决血液和骨髓供体不足的问题，对血液疾病的治疗具有重要意义。在器官水平上可以诱导干细胞分裂、
17、分化为相应的组织和器官用于器官移植的治疗。答案(1)胚胎干细胞、造血干细胞(或上皮组织基底层的干细胞)基因的选择性表达全能性(2)植物组织培养过程中的脱分化和克隆动物形成过程中核移植形成重组细胞的过程(3)相同点：二者都具有分化出多种细胞组织的潜能、都可以用于人类疾病的治疗；不同点：两种细胞的来源不同，多能干细胞是生物个体发育过程中分化形成的一类干细胞，而诱导多能干细胞通过采用导入外源基因的方法使体细胞逆转分化为多能干细胞(4)细胞水平的应用：诱导干细胞分裂、分化为造血干细胞；器官水平的应用：诱导干细胞分裂、分化为组织和器官用于器官移植111抗胰蛋白酶是肝脏产生的一种糖蛋白，缺乏该酶会引起肺气
18、肿。某公司成功培育出转基因羊，这种羊进入泌乳期后，其乳汁中含有人类的1抗胰蛋白酶，可用于治疗肺气肿。请回答下列问题：(1)为获取目的基因，需要在肝细胞中提取_，通过反转录产生cDNA，再通过_技术进行快速扩增。(2)将1抗胰蛋白酶基因与_的启动子等调控组件重组、构建基因表达载体，然后通过_技术，导入羊的受精卵中。(3)受精卵通过早期胚胎培养，一般发育到_阶段通过胚胎移植到受体子宫孕育。早期胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是_。为了选育出能泌乳的雌羊，移植前需从胚胎的_部位取样，通过DNA鉴定分析性别。(4)1抗胰蛋白酶是一种结构较复杂的糖蛋白，上述生产方法与传统的转基因大肠杆菌生产比较，其优势
19、在于_。解析(1)1抗胰蛋白酶基因在肝细胞中表达，所以可以在肝细胞中提取mRNA，反转录产生相应cDNA，再通过PCR技术进行体外扩增。(2)为了使1抗胰蛋白酶基因在乳腺细胞中表达，需要将其与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组，构建基因表达载体，然后通过显微注射技术，导入羊的受精卵中。(3)牛和羊的胚胎一般发育到桑椹胚或囊胚，再进行胚胎移植；早期胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对早期胚胎基本不发生免疫排斥反应。DNA分析鉴定性别需从胚胎的滋养层部位取样，这样既保证了遗传信息一致，又不影响内细胞团进一步发育。(4)糖蛋白的形成需要进行蛋白质的加工，相对原核细胞而言，羊细胞有内质网和高尔
20、基体，具备蛋白质加工的能力。答案(1)mRNAPCR(2)乳腺蛋白基因显微注射(3)桑椹胚或囊胚受体子宫对早期胚胎基本不发生免疫排斥反应滋养层(4)羊细胞内有内质网和高尔基体，能对蛋白质进行加工12现代生物技术已经进入人们生活的很多方面，解决了很多实际问题。请结合所学的生物知识，回答相关问题：(1)“协和”脐带血干细胞自体储存方式正式开放。一些家长将孩子的脐带血保存，可在将来需要时，用来克隆细胞或器官，避免_反应，从根本上解决了供体不足的问题。(2)“试管婴儿”技术在体外受精前，需要对采集的精子进行_处理，才能与卵子结合。受精卵发育成早期胚胎，既可冷冻保存，也可_。随着科技发展，一枚“沉睡”了
21、12年之久的胚胎经过解冻复苏后，成功孕育而生。有人认为冷冻胚胎处置不当会引发伦理道德问题，从未被解冻胚胎可能的处置方式分析，谈一下你的看法。_。 (3)研究发现，如果将胰岛素链上的第28、29位氨基酸调整顺序后，可获得速效胰岛素。该项技术属于_。要生产该胰岛素，需要定向改造_(填“胰岛素基因”“胰岛素mRNA”或“胰岛素”)，原因是_。解析(1)异体移植最怕发生免疫排斥反应，免疫排斥是机体对移植物(异体细胞、组织或器官)通过特异性免疫应答使其破坏的过程。(2)体外受精前需进行卵母细胞采集及精子的采集和获能两个过程，经过胚胎早期培养后，既可冷冻保存，也可向受体移植。由于冷冻胚胎可以恢复发育能力，
22、所以将冷冻胚胎用作科学研究，是对生命的不尊重。(3)改变蛋白质功能，属于蛋白质工程技术，若要使蛋白质功能持续、稳定改变，需对编码蛋白质的基因进行改造，其原因有两方面：任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。答案(1)免疫排斥(2)获能向受体移植(移植或胚胎移植)冷冻胚胎也是生命，若用于科学研究，是对生命的不尊重(3)蛋白质工程胰岛素基因任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多