1、117 胚胎工程、生物技术的安全性与伦理问题、生态工程1.从近五年的全国卷命题来看，本专题的考查频次较低，只对胚胎移植的概念及移植胚胎的来源有所考查，其他知识均未涉及。2本专题以非选择题的形式考查。多以简单的科研实例为载体考查本部分知识。如胚胎移植的概念、基本程序等。有时也会结合基因工程技术或动物细胞工程技术综合考查。3新考纲无变化。在备考时注意以下两个方面： (1)图解分析法理解胚胎发育的过程和胚胎移植的程序。(2)列表比较法理解生态工程的五个原理与实例。考点一胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题1.胚胎工程的操作流程分析22.生物技术中的伦理问题(1)克隆人分类a生殖性克隆是指以繁殖个体为
2、目的，即用于产生人类个体。b治疗性克隆是指利用核移植技术获得克隆人胚胎，然后从胚胎中提取干细胞进行医学研究，是利用克隆技术产生特定细胞和组织(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植。中国政府态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。(2)试管婴儿与设计试管婴儿试管婴儿：运用体外受精和胚胎移植技术繁殖个体，目的是解决不孕夫妇的生育问题。设计试管婴儿：体外受精获得的胚胎在移植前进行遗传学诊断，以便筛选出符合特定要求的胚胎。例 1.请回答下列关于胚胎工程方面的问题：(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛” 。试管牛的培育需经过体外受精、_、_以及在母体中发育和产出等过程。(2)在“试管牛”的培育过程中，
3、要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其_。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和_。(3)早期胚胎可用人工方法从输卵管内获得，这过程称为_，也可以从体内取出卵子，通过_后进行早期胚胎培养获得。(4)获得的早期胚胎可通过_技术移入母体子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用_方法保存。(5)动物的胚胎干细胞(ES)可由早期胚胎或者_分离培养获得。iPS 与 ES 细胞同样具有发育的全能性，有望通过诱导 iPS 细胞进行定向_后用于疾病的细胞治疗。【解题思路】(1)试管牛的培育需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术。(2)精
4、子受精前需要进行获能处理，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。(3)早期胚胎可用人工方法从输卵管内获得，该过程称为冲卵；也可从体内取出卵子，培养到一定时期再通过体外受精后进行早期胚胎培养获得。(4)获得的早期胚胎可通过胚胎移植技术移入母体子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用冷冻(或低温)方法保存。(5)胚胎干细胞(ES)可由囊胚的分离培养获得内细胞团3细胞。iPS 与 ES 细胞功能上具有发育全能性，有望在对人类 iPS 细胞进行定向诱导分化后用于疾病的细胞治疗。【答案】 (1)早期胚胎培养胚胎移植(2)获能第一极体(3)冲卵体外受精(
5、4)胚胎移植冷冻(或低温)(5)原始性腺诱导分化1 胚胎移植是胚胎工程中的最后一道“工序” ，移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。2 移植胚胎的来源及生殖方式：核移植后进行早期胚胎培养，其为无性生殖；体外受精后进行早期胚胎培养，其为有性生殖；体内受精冲卵胚胎移植，其为有性生殖。3 两次应用激素处理：同期发情处理；超数排卵处理。4 两次检查：对收集胚胎的检查；移植后是否妊娠检查。65 对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。考点二生态工程3.生态工程中的有关实例，相关的生态工程原理4.生态工程中的有关实例，相关的生态工程原理(1)应当能够
6、体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。(2)应当能够构成一个合理的生产结构。(3)应当体现充分利用自然界的物质和能量资源。(4)应当体现减少环境污染的原则。(5)应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益。(6)所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现物质的良性循环。胚胎移植要点分析方法策略41.（2018 浙江卷（11 月） ）某农业生态工程示意图如下，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
7、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_。2(2015 重庆卷)某课题组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
8、(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。【解题思路】
9、(1)根据题意，亲本中的母牛选择的是具有适宜本地生长基因低产奶量的纯种，由它作母本可以保证胚胎在母体内正常生长发育。杂交双亲为A 不适宜本地生长高产奶量B 适宜本地生长低产奶量，后5代 C 为适宜本地生长低产奶量，可以推知适宜本地生长和低产奶量是显性性状，可分别用 M、N 表示，不适宜本地生长和高产奶量是隐性性状，分别用 m、n 表示。那么A 的基因型是 mmnn，B 的基因型是 MMNN，则C 的基因型就是 MmNn。此时，若想得到适宜本地生长高产奶量的母牛，最佳杂交组合是 A 和 C 杂交：mmnnMmNn，得到适宜本地生长高产奶量的母牛(Mmnn)的概率是 。(2)精子要经过获能或增强活
10、力14 12 18处理才具有受精能力。处于减数第二次分裂中期的卵母细胞才具备与精子受精的能力，在受精的过程中次级卵母细胞排出第二极体，完成卵子的成熟。早期胚胎培养的培养基中含有葡萄糖，葡萄糖可给早期胚胎的发育提供能量。要获得高产奶、适宜本地生长的母牛，在进行胚胎移植前要鉴定胚胎的性别和高产奶、适宜本地生长的基因。结合(1)小题，供体公牛和供体母牛的基因型为： mmnn MmNn，可知后代的基因重组是发生在 MmNn(供体母牛)减数分裂的过程(过程)中。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可以采用胚胎分割技术对已鉴定的合格胚胎进行操作，以得到更多的合格胚胎。1 （2018 届陕西省宝鸡市高三质量检测
11、）美国新希望生殖医学中心张进团队于 2016 年 10 月 19 日在美国生殖医学学会会议上正式宣布，世界首个细胞核移植“三父母”男婴已于 2016 年 4 月诞生。下图是该男婴的培育过程示意图，请据图回答问题：（1）上述“三亲婴儿”的核 DNA 由_提供，质 DNA 由_提供。由此可见， “三亲婴儿”的意义在于可以避免子代_遗传病的发生。（2）过程在体外进行时需要对精子进行_处理，卵母细胞应处于 M_期。（3）过程是早期胚胎培养，需将受精卵移入_继续培养。体外培养需要满足的条件有_、营养、适宜的温度和 pH，并置于_混合气体的培养箱中进行培养。（4）过程是_技术，取_的滋养层细胞可以对移植前
12、的胚胎进行性别鉴定，采用SRYPCR 的鉴定方法，在该 PCR 扩增过程中若消耗引物分子 14 个，则 DNA 扩增了_次。2 （2018 届山东省、湖北省部分重点中学高考冲刺模拟）某农场构建了立体生态循环养殖场：稻田养泥鳅，环沟养菱角，田边种杜瓜，秸秆种蘑菇，实现了全程绿色防控和杜绝使用化肥及农药。请分析回答下列问题：（1）这种生产模式中体现了生态学中的_这一基本原理，该生态系统的营养结构趋于复杂，其自我调节能力将会增强，是人类为保护_进行的有益尝试。（2）利用信息传递原理来防治害虫，减少环境污染。稻田放养泥鳅，能有效控制褐稻虱的数量，此方法属于_。（3）泥鳅的排泄物是水稻生长的优质有机肥，
13、泥鳅在稻田里上下游动可以松土，往往能提高肥效，原因是6_。（4）该生态系统中，流入褐稻虱的总能量小于水稻固定的太阳能，原因_。1 （2019 届湖南省永州市第一次模拟考试）试管婴儿技术给众多因身体原因而不能自然受孕的家庭带来了福音。培育试管婴儿首要做的是体外受精和早期胚胎的培养。回答下列问题:(1)一般需对做试管婴儿的女性注射_激素,使其排出更多的卵子。(2)获能的精子和培育成熟的卵子，一般情况下都可以在_或_中完成受精作用。(3)当获能的精子与卵子相遇时,首先发生_反应,引起相关酶的释放该酶能溶解_之间的物质。受精时防止多精入卵的生理反应有_。(4)培育早期胚胎时,需用的培养液成分比较复杂,
14、除了一些_外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。人的体外受精胚胎,即试管胚胎,可在_个细胞阶段移植。2 （2019 届新疆乌鲁木齐市第一中学高三上学期第一次月考）下图是某地区农村因地制宜建设的生态农业园示意图，请据图回答下列问题：（1）池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式（上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等） 。该模式中不同种类鱼在池塘中的分布，属于_（提示：生命系统的结构层次）的_结构，这种养殖模式的优点是_。（2）防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配，从而降低害虫种群密度。这属于生态系统中的_（信息类型）传递在农业
15、生产中的应用。（3）流入该生态农业园的总能量有_和人工输入的能量。（4）生态过程所遵循的基本原理有_、_ 、_、整体性、系统学和工程学等基本原理。（5）一般来说，生态工程的主要任务是对_进行修复和重建，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。7参考答案1.【解题思路】 （1）根据题图中农业生态工程示意图可知，蔗叶、蚕沙养鱼，塘泥作为甘蔗和桑树的肥料回到桑基和蔗基，桑叶养蚕，而桑葚、蚕茧、鱼和甘蔗均可加工，为人类利用，这样实现物质的良性循环。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分析该工程的经济效益。 （2）为了提高该工程的经济效益，可采用间种技
16、术在桑基上种植大豆，也可以适量放养鸡鸭等动物来优化种植业和畜牧业等产业结构。 （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，还需考虑的主要因素有重组 DNA 的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度等。将重组 DNA 分子导入受体细胞方法有农杆菌转化法、显微注射技术和氯化钙处理法。其中农杆菌转化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稳定和高效地表达。【答案】 （1）物质循环再生
17、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.【解题思路】(1)根据题意，亲本中的母牛选择的是具有适宜本地生长基因低产奶量的纯种，由它作母本可以保证胚胎在母体内正常生长发育。杂交双亲为A 不适宜本地生长高产奶量B 适宜本地生长低产奶量，后代 C 为适宜本地生长低产奶量，可以推知适宜本地生长和低产奶量是显性性状，可分别用 M、N 表示，不适宜本地生长和高产奶量是隐性性状，分别用 m、n 表示。那么A 的基因型是 mmnn，B 的基因型是 MMNN，则C 的基因型就是 MmNn。此
18、时，若想得到适宜本地生长高产奶量的母牛，最佳杂交组合是 A 和 C 杂交：mmnnMmNn，得到适宜本地生长高产奶量的母牛(Mmnn)的概率是 。(2)精子要经过获能或增强活力14 12 18处理才具有受精能力。处于减数第二次分裂中期的卵母细胞才具备与精子受精的能力，在受精的过程中次级卵母细胞排出第二极体，完成卵子的成熟。早期胚胎培养的培养基中含有葡萄糖，葡萄糖可给早期胚胎的发育提供能量。要获得高产奶、适宜本地生长的母牛，在进行胚胎移植前要鉴定胚胎的性别和高产奶、适宜本地生长的基因。结合(1)小题，供体公牛和供体母牛的基因型为： mmnn MmNn，可知后代的基因重组是发生在 MmNn(供体母
19、牛)减数分裂的过程(过程)中。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可以采用胚胎分割技术对已鉴定的合格胚胎进行操作，以得到更多的合格胚胎。【答案】 （1）生长发育或胚胎发育隐性 A C18（2）获能或增强活力供能性别、高产奶和适应本地生长的基因（3）胚胎分割1.【解题思路】 (1)题图显示：该“三亲婴儿”由重组卵子与父亲丙产生的精子结合而成的受精卵发育而来，而重组卵子是由母亲甲的卵母细胞的细胞核与捐献者乙的去核卵母细胞重组而成。可见，该“三亲婴儿”的8核 DNA 由母亲甲和父亲丙提供，质 DNA 由捐献者乙提供。由于线粒体来自捐献者乙的卵母细胞，因此“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代细胞质 DNA
20、遗传病的发生。(2)过程为体外受精，在体外进行时需要对精子进行获能处理。只有处于 M中期的卵母细胞才具有受精能力，所以体外受精时，卵母细胞应处于 M中期。(3)过程是早期胚胎培养，需将受精卵移入发育培养液中继续培养。体外培养需要满足的条件有：无菌无毒的环境、营养、适宜的温度和 pH，并置于含 95%的空气与 5%二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养。(4) 过程是胚胎移植技术；取囊胚期的滋养层细胞可以对移植前的胚胎进行性别鉴定。在 PCR 扩增过程中，每个新形成的子链都含有一个引物，而 PCR 是利用 DNA 双链复制的原理，依据 DNA 分子的半保留复制，若消耗引物分子 14 个时 DNA
21、扩增了 n 次，则有 2n2214，解得 n3。【答案】 （1）母亲甲和父亲丙捐献者乙细胞质 DNA （2）获能中（3）发育培养液无菌、无毒的环境培养液含 5%CO2的空气（或 95%的空气与 5%CO2）（4）胚胎移植囊胚期 32.【解题思路】 （1）根据题干信息分析，稻田养泥鳅，环沟养菱角，田边种杜瓜，秸秆种蘑菇，实现了全程绿色防控和杜绝使用化肥及农药，体现了生态系统的物质循环再生原理，实现了物质的多级利用。生态系统的营养结构趋于复杂，导致该生物系统的自我调节能力增强，因此立体农业是人类在保护生物多样性进行的有益尝试。 （2）稻田放养泥鳅，有效控制褐稻虱的数量，属于生物防治。 （3）泥鳅的
22、排泄物是水稻生长的优质有机肥，泥鳅在稻田里上下游动可以松土，能提高土壤的含氧量，促进根部细胞的有氧呼吸，为矿质元素的主动运输提供足够的能量，促进微生物或分解者的分解作用，因此可以提高肥效。 （4）水稻固定的太阳能除流向褐稻虱外，还有流向分解者的能量、自身呼吸作用以热能形式散失的能量，因此流入褐稻虱的总能量小于水稻固定的太阳能。【答案】 （1）物质循环再生、能量多级利用生物多样性（2）生物防治（3）施肥结合松土，能提高土壤的含氧量，促进根部细胞的有氧呼吸，为矿质元素的主动运输提供足够的能量，促进微生物或分解者的分解作用（4）水稻固定的太阳能除流向褐稻虱外，还有流向分解者的能量、自身呼吸作用以热能
23、形式散失的能量1.【解题思路】 （1）对女性注射促性腺激素可以促进其超数排卵，因此排出更多的卵子。 （2）精子获能后可以在获能溶液或专用的受精溶液中与培育成熟的卵子完成受精作用。 （3）受精时，首先发生顶体反应，释放顶体酶，溶解卵丘细胞间的物质；在受精作用过程中，透明带反应和卵黄膜封闭作用（卵细胞膜反应）可以防止多精入卵。 （4）早期胚胎培养的培养基成分包括无机盐、有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及血清等物质；不同动物胚胎移植时间不同，例如牛和羊一般要培养到桑椹胚阶段和囊胚阶段才进行移植，小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植，而人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在 8-16
24、个细胞阶段移植。【答案】 （1）促性腺（2）获能溶液专用的受精溶液（3）顶体卵丘细胞透明带反应和卵黄膜封闭作用9（4）无机盐和有机盐类 8162.【解题思路】 （1）池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式（上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等） ，不同的鱼类在不同的水层分布，体现了群落的垂直结构；这种养殖模式充分利用了生态系统的空间和食物资源，缓解生物间的竞争。 （2）防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配，从而降低害虫种群密度，其中性引诱剂属于生态系统中的化学信息传递在农业生产中的应用。（3）流入该生态农业园的总能量是稻麦蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能和人工输入的能量。 （4）该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性、系统学和工程学原理等。 （5）生态工程的主要任务是对受损的生态系统（生态环境）进行修复和重建，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。【答案】 （1）群落垂直充分利用了生态系统的空间和食物资源（2）化学信息（3）稻麦蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能（4）物质循环再生协调与平衡物种多样性（5）受损的生态系统（生态环境）
