1、1专题七 选考 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程1全球首批经全基因组测序的 PGD/PGS 试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。(1)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_处理促进母亲排出更多的卵子。(2)胚胎发育的卵裂期在_(填“透明带”或“放射冠”)内进行。受精卵经72 h 体外培养发育成 32 细胞左右的桑椹胚，可用于胚胎移植。胚胎工程是指对动物的早期胚胎或_所进行的多种显微操作和处理技术，包括体外受精、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。(3)为
2、了某些需要，需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是 SRYPCR 法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个_(填“滋养层”或“内细胞团”)细胞，提取 DNA；然后用位于 Y 染色体上的性别决定基因(即 SRY 基因)的一段核苷酸序列作_，以_为模板进行 PCR 扩增；最后与 SRY 特异性探针出现阳性反应者，胚胎为_性。(4)设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。我国不反对治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于_和_之间的第一极体一并吸出。解析：(1)给女性注射促性腺激素可促使其超数排卵。(2)胚胎发育的卵裂
3、期是在透明带内进行的。胚胎工程是指对动物的早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。(3)目前，对胚胎性别进行鉴定的最有效最准确的方法是 SRYPCR 法，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；然后用位于 Y 染色体上的性别决定基因(即 SRY 基因)的一段核苷酸序列作引物，以滋养层细胞的 DNA 为模板进行 PCR 扩增；与SRY 特异性探针出现阳性反应者，说明其含有 Y 染色体，为男性。(4)治疗性克隆是指利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于卵细胞膜和透明带之间的第一极体一并吸出。答案：(1)促性腺激素 (2)透
4、明带 配子 (3)滋养层 引物 滋养层细胞的 DNA 男 (4)卵细胞膜 透明带2科学家运用现代工程技术手段对奶牛品种进行改造，从而可以从奶牛中提取人类临床所需的大量血清白蛋白。请根据以下流程图回答问题：2(1)图中过程通常用_酶处理获得奶牛的单个细胞；过程能够实现的根本原因是_，目的是使人血清白蛋白基因在奶牛细胞中_，并且可以遗传给下一代，同时能够使其表达。(2)图中卵母细胞具体是指_细胞，通常用_激素进行超数排卵处理获得，并经人工培养。(3)过程通常是在胚胎发育的囊胚期将_均等分割；过程的实质是_。从子代母牛中即可提取人血清白蛋白。(4)沼气工程中利用牛粪生产沼气，遵循生态工程的_原理。解
5、析：(1)动物细胞培养时，需用胰蛋白酶将动物组织块分散成单个细胞。由于目的基因(人血清白蛋白基因)和质粒具有共同的空间双螺旋结构和化学组成，所以两者可以构建成基因表达载体，目的是使人血清白蛋白基因在奶牛细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时能够使其表达。(2)核移植技术中，卵母细胞是处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞。超数排卵处理时，通常用促性腺激素处理。(3)对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割。过程是胚胎移植过程，即将早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移(提供胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程)。(4)沼气工程中利用牛粪生产沼气，是无废弃物农业，利用了生态工程
6、的物质循环再生原理。答案：(1)胰蛋白 目的基因(人血清白蛋白基因)和质粒具有共同的空间双螺旋结构和化学组成 稳定存在(2)次级卵母 促性腺 (3)内细胞团 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移(提供胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程) (4)物质循环再生3请阅读下列有关 EK 细胞的资料，回答下列问题：资料一：EK 细胞从理论上讲可以无限传代和增殖而不失去其正常的二倍体基因型和表现型，以其作为核供体进行核移植后，在短期内可获得大量基因型和表现型完全相同的个体。资料二：将带有遗传标记的 EK 细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，了解EK 细胞的分化特点，这为研究胚胎发育
7、过程中的细胞分化及组织和器官形成的规律，进而研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素等提供了可能。3(1)EK 细胞是_的简称，是从_中分离出来的一类细胞。(2)资料一中反映出在体外培养的条件下，EK 细胞可以_，要维持这种状态，需要将 EK 细胞在饲养层细胞上或在添加_的培养液中培养。(3)资料一中以 EK 细胞作为核供体进行的核移植称为_，其难度_(填“高于”或“低于”)体细胞核移植。(4)资料二中要使 EK 细胞分化需要在培养液中加入_。请再举出一个EK 细胞应用的例子：_。解析：(1)哺乳动物的胚胎干细胞(ES 或 EK 细胞)是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。(2)在
8、体外培养的条件下，EK 细胞可以只增殖而不发生分化。要实现这种状态，EK 细胞需要在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中培养。(3)以胚胎干细胞为核供体的核移植称为胚胎细胞核移植，由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(4)在培养液中加入分化诱导因子，如牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，可以诱导 EK 细胞向不同类型的细胞分化，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。答案：(1)胚胎干细胞 早期胚胎或原始性腺 (2)增殖而不发生分化 抑制因子 (3)胚胎细胞核移植 低于 (4
9、)分化诱导因子 揭示细胞分化和细胞凋亡的机理(或用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合征、少年糖尿病和老年痴呆症等或培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题，合理即可)4我国基因工程药物的研制和生产发展迅猛。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，大致过程如图所示：(1)哺乳动物的体外受精主要包括a_、b_和受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射_，使其排出更多的卵子。4(2)在过程 c 中需要用到的工具酶有_。要使人的药用蛋白基因在奶牛乳腺细胞中特异性表达，完整的基因表达载体要
10、包括目的基因、_、_、标记基因等部分。(3)d 过程常用的方法是_，e 过程的名称为_。(4)若要一次获得多只完全相同的转基因牛，应采用_技术，通常选择_的桑椹胚或囊胚进行相关处理。(5)早期胚胎发育的阶段为：受精卵_期桑椹胚囊胚_。解析：(1)哺乳动物的体外受精主要包括精子的获取、卵母细胞的采集和受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射促性腺激素，使其排出更多的卵子。(2)过程 c 为构建基因表达载体，该过程首先要用限制酶切割外源 DNA 分子和载体，其次要用 DNA 连接酶将目的基因与载体连接形成重组 DNA 分子。完整的基因表达载体要包括目的基因、启动子、终止子、
11、标记基因等部分。(3)将含目的基因的重组质粒导入受精卵中常用显微注射法，e 过程是指将早期胚胎通过胚胎移植技术移植到受体母牛的子宫内。(4)若要一次获得多只完全相同的转基因牛，应采用胚胎分割技术，通常选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行相关处理。(5)早期胚胎发育的阶段为：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚。答案：(1)精子的获取 卵母细胞的采集 促性腺激素 (2)限制酶、DNA 连接酶 启动子 终止子 (3)显微注射法 胚胎移植 (4)胚胎分割 发育良好、形态正常 (5)卵裂 原肠胚 5(2018西北师大附中测试)为了预防线粒体缺陷可能导致的先天性心脏病、失明、肝衰竭等多种疾病，利用基因技术对
12、受精卵实施基因改造，在实施这些新技术时，医生将捐献者卵子的细胞核 DNA 移走，再将母亲卵子的细胞核 DNA 移入捐献者的卵子中。从基因角度看，以新技术孕育的试管婴儿将有一位父亲和两位母亲，即所谓的“三亲试管婴儿” 。2016 年初，首位由“三亲试管婴儿”诞生的男婴出世了，他的母亲是一位线粒体肌病患者。如图为该男婴的孕育过程，回答下列问题：(1)图示过程中代表该男婴母亲卵母细胞的是_，由于女性的自然周期产生的卵子太少，故卵母细胞捐献者在取卵前通常要注射_激素，促使一次有更多的卵泡发育。(2)重组卵母细胞需培养到_5时才具备与精子受精的能力；在进行体外受精前要对精子进行_处理；重组卵母细胞体外培
13、养所需的气体主要是氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是_。(3)该健康男婴的孕育过程中依次使用了_、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(4)“三亲试管婴儿”的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，为避免生出患有其他遗传病的孩子，孕妇应在孕期进行_。解析：(1)该母亲提供卵母细胞的细胞核，捐赠者提供去核卵母细胞，所以该男婴母亲的卵母细胞是 B；促性腺激素能够促使女性产生更多的卵母细胞，从而在自然周期中产生更多的卵子。(2)重组的卵母细胞必须在体外培养到减数第二次分裂中期才具备受精能力，精子在受精前必须进行获能处理。重组卵母细胞在体外培养时需要适宜的 pH，而维持 pH最好且无污染无伤
14、害的方法就是通入适量的二氧化碳。(3)健康男婴的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。(4)“三亲试管婴儿”的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，为避免生出患有其他遗传病的孩子，孕妇应在孕期进行产前诊断。答案：(1)B 促性腺 (2)减数第二次分裂中期 获能 维持培养液的 pH (3)核移植 (4)产前诊断(基因诊断、羊水检测等)6(2019 届高三陕西西安检测)如图所示是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛 B 细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解。请据图回答下列问题：(1)图中所示的结构是_。(2)图中所示的生物工程技术分别是_
15、。(3)过程通常用去核卵细胞做受体细胞的原因除了它体积大、易操作，含有促进细胞核全能性表达的物质之外，还因为_。(4)过程的完成需要用到的基因操作工具除了限制性核酸内切酶外，还需要_。在基因表达载体中，启动子是_酶识别并结合的部位。(5)对重组细胞 b 进行定向诱导分化是否成功的标志是_。(6)若现在实验室想把小鼠的纤维母细胞通过诱导作用使其变为诱导干细胞，这个过程类似于植物组织培养中的_过程。6解析：(1)图中所示的结构是内细胞团细胞，其具有发育的全能性。(2)图中所示的生物工程技术是核移植技术，所示的生物工程技术是转基因技术。(3)过程用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，含有
16、促进细胞核全能性表达的物质外，还因为其营养物质丰富且能为早期胚胎发育提供养料。(4)基因工程中除了要用到限制性核酸内切酶对目的基因和载体进行切割，还需要用 DNA 连接酶将目的基因和载体进行连接，构成重组质粒。启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的位点，驱动基因的转录。(5)该题中对重组的细胞进行定向诱导分化成功的标志是能否正常合成胰岛素，如果能合成胰岛素，说明诱导分化成功。(6)若现在实验室想把小鼠的纤维母细胞通过诱导作用使其变为诱导干细胞，即让其重新恢复为具有全能性，这个过程类似于植物组织培养中的脱分化过程。答案：(1)内细胞团细胞 (2)核移植技术和转基因技术(3)营养物质丰富且能为早期胚
17、胎发育提供养料(4)DNA 连接酶和载体 RNA 聚合 (5)能否正常合成胰岛素 (6)脱分化7如图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程，其中表示操作过程。请回答以下问题：(1)图中过程涉及的精子需进行_处理；防止多精入卵的两道屏障为_。(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是_。(3)图中过程所用的方法是_。外源基因插入牛受精卵中的 DNA 上后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的 DNA 上后导致受精卵死亡的最可能原因是：_。(4)图中 b、c 分别代表囊胚的_。(5)图中过程表示_，由一个囊胚经过程得到的 B、C 牛性别相同的概率为_。解析：(1
18、)图中过程指的是获能的精子与成熟卵细胞结合成合子，完成受精作用的过程。防止多精入卵的两道屏障为透明带反应和卵细胞膜反应。(2)为了使良种母牛产生多个卵细胞，需用促性腺激素处理。(3)基因工程将目的基因导入受体细胞的 DNA 中，如果破坏生命活动必需的某些基因，受体细胞将会死亡，不能发育成转基因生物。(4)图中 b、c 分别代表囊胚腔和内细胞团。(5)由一个囊胚得到两个个体，该过程要涉及胚胎分割和胚胎移植技术，且得到的两个个体性别相同。答案：(1)获能 透明带反应、卵细胞膜反应 (2)促使其超数排卵 (3)显微注射法 7外源基因插入牛受精卵中的 DNA 上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能
19、表达(合理即可) (4)囊胚腔、内细胞团 (5)胚胎分割和胚胎移植 100%8某湿地生态系统的建设流程如下：水下立体施工清理地基铺设减渗层回填富含有机物的土壤和砂石(其中土壤取自原湿地生态系统的河底)栽培本土水生及湿地植物(如芦苇、香蒲、千屈菜等)并注水引入鲤鱼、草鱼等水生生物。据此回答下列问题：(1)上述流程涉及的生态系统的组成成分有生产者、_。(2)欲使此湿地生态系统正常运转，设计时要考虑不同营养级的生物应有合适的_。此湿地生态系统的不同区域因土壤湿度不同而生长着不同的植物，体现了群落的_结构。(3)湿地在改善水质、蓄洪防旱、调节气候等方面具有重要作用，这体现了生物多样性的_价值。(4)该
20、湿地生态系统的碳循环如图所示。图中为异养生物的是_(用图中字母表示)。碳在图中 A 与 D 之间的循环主要以_的形式进行。B 同化的能量最终去向为_。解析：(1)依据题中该生态系统的构建流程可知，湿地生态系统中除了水生、湿地植物(生产者)以外，还有鲤鱼和草鱼等水生生物(消费者)、土壤中分解有机物的微生物(分解者)以及富含有机物的土壤和砂石等非生物的物质和能量。(2)在构建人工生态系统时，为了保证整个系统正常运转，在设计时要考虑系统内不同营养级生物之间的合适比例。湿地不同地段的物种差异反映的是群落的水平结构。(3)湿地的生态功能体现了生物多样性的间接价值。(4)图中 D 为生产者，A 为大气中的
21、 CO2库，C 为分解者，F、E、B 为消费者，消费者和分解者都属于异养生物。碳在生产者与无机环境之间的循环主要是以 CO2的形式进行的。最高营养级同化的能量最终去向只有通过自身的呼吸作用散失和流向分解者两个。答案：(1)消费者、分解者、非生物的物质和能量 (2)比例 水平 (3)间接 (4)B、C、E、F CO 2 通过自身的呼吸作用散失和流向分解者9一对健康夫妇生下一男婴，一岁时脑出血死亡，两年后女方怀孕 6 个月时，经羊水及脐带血诊断为男孩且患血友病，遂引产。于是夫妇俩到医院做试管婴儿，医生培养 7 个活体胚胎，抽取每个胚胎 12 个细胞检查后，选两个胚胎移植，最后一个移植成功，生出了一
22、健康婴儿(我国第三代试管婴儿)。请回答下列问题：(1)医生抽取活体胚胎的 12 个细胞后，可通过显微镜观察_判断早期胚8胎的性别，你认为医生应选择_性胚胎进行移植。(2)试管婴儿技术作为现代生物技术与母亲正常怀孕生产过程的不同点是_。(3)供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题，而治疗性克隆能最终解决这两个问题。如图是治疗性克隆的过程图解：请填出图中横线上的名称：_；_。(4)图中的表示的生理过程是_，该过程的本质是_。(5)我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，请你谈谈反对克隆人的原因是_。(至少答两点)解析：(1)在细胞有丝分裂中期，可通过观察性染色体的形态来判断性别
23、；设血友病的相关基因为 B、b，双亲的基因型为 XBY 和 XBXb，后代中女孩均正常，而男孩有一半的概率会患血友病，因此应该选择女性胚胎进行移植。(2)试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。试管婴儿实质上就是体外受精和胚胎移植的产物，但试管婴儿技术和母亲正常怀孕生产的过程都有双亲生殖细胞融合为合子的过程。(3)图示为治疗性克隆过程，其中是细胞核，是囊胚中的内细胞团细胞。(4)图中表示细胞分化过程，其本质是基因的选择性表达。(5)生殖性克隆的缺点有：严重违反了人类伦理道德；冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子等。答案：(1)性染色体形态 女 (2)试管婴儿是体外受精和胚胎移植的产物 (3)细胞核 内细胞团细胞 (4)细胞分化 基因的选择性表达 (5)严重违反了人类伦理道德；冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子
