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1、 專題突破練16　胚胎工程、生態(tài)工程 1.(2017河北保定三中模擬,40)英國生理學家羅伯特·愛德華茲,因在體外人工授精技術上的卓越貢獻,獲得2010年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。他的研究使全球不育癥夫婦因此獲益?；卮鹣铝袉栴}。 (1)自然條件下,　　　　　　　　　　　是在雌性動物排卵前后完成的,產(chǎn)生的一個次級卵母細胞和第一極體,進入輸卵管,準備與精子受精。當在　　　　　　　　　　　　　 的間隙可以觀察到兩個極體時,說明卵子已經(jīng)完成了受精。? (2)1951年,愛德華茲發(fā)現(xiàn)　　　　　　　　　 可以促進成熟雌鼠排卵,這為體外人工授精技術的第一步奠定了理論基礎。經(jīng)過系統(tǒng)研究,愛德華茲終于成

2、功將卵母細胞與　　　　后的精子在試管中完成受精,受精卵在　　　　　　　　液成功進行卵裂。1978年世界第一例試管嬰兒誕生,這是對愛德華茲不懈努力的最好表彰。? (3)在愛德華茲的引領下,對體外人工授精技術的研究有許多新發(fā)現(xiàn)。比如可通過顯微注射法將單個精子注入處于　　　　　　　　　　　　　　期的卵母細胞內,以提高受精率;也可對早期胚胎進行遺傳學診斷,如在顯微鏡下觀察　　　　　數(shù)目,可降低21三體綜合征患兒的出生率,從而實現(xiàn)試管嬰兒的優(yōu)生。? (4)試管嬰兒的形成,除體外人工授精技術之外,涉及的胚胎工程技術還有　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)減數(shù)第一次分裂　卵細胞膜和透明

3、帶　(2)促性腺激素 獲能　發(fā)育培養(yǎng)　(3)減數(shù)第二次分裂中　染色體　(4)早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植 解析 (1)自然條件下,減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成的。當在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時,說明卵子已經(jīng)完成了受精。(2)促性腺激素可以促進成熟雌鼠排卵。卵母細胞與獲能后的精子在試管中完成受精,受精卵在發(fā)育培養(yǎng)液成功進行卵裂。(3)卵母細胞發(fā)育至減數(shù)第二次分裂中期才具備受精能力,因此可通過顯微注射法將單個精子注入處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細胞內,以提高受精率;21三體綜合征患者體細胞內含有3條21號染色體,比正常人多了一條,在顯微鏡下觀察染色體數(shù)目,可降低21三體綜合

4、征患兒的出生率,從而實現(xiàn)試管嬰兒的優(yōu)生。(4)試管嬰兒的形成,除體外人工授精技術之外,涉及的胚胎工程技術還有早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植。 2.(2017江西南昌一模,38)人的血清白蛋白(HSA)在臨床上需求量很大,通常從人血中提取,但由于艾滋病病毒(HIV)等人類感染性病原體造成的威脅與日俱增,使人們對血液制品顧慮重重,如果應用基因工程和克隆技術,將人的血清白蛋白基因轉入奶牛細胞中,那么利用牛的乳腺細胞生產(chǎn)血清白蛋白就成為可能,其大致過程如下: Ⅰ.采集良種供體奶牛的卵母細胞和精子,通過體外受精,形成受精卵; Ⅱ.將人血清白蛋白基因導入奶牛受精卵,形成重組細胞; Ⅲ.電脈沖刺激重組細胞,

5、促使其形成早期胚胎; Ⅳ.將胚胎移植到受體母牛的子宮中,最終發(fā)育成轉基因小牛。 請回答下列問題。 (1)實驗步驟Ⅰ中,在體外受精前,需要對奶牛的精子進行　　　處理,受精時,往往一個卵母細胞只能和一個精子結合,受精過程中防止多精入卵的生理反應包括　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)實驗步驟Ⅱ中,將人的血清白蛋白基因導入奶牛受精卵的最有效的方法是　　　　　　　　　　。? (3)實驗步驟Ⅲ中,進行動物早期胚胎的體外培養(yǎng)時,培養(yǎng)液中除了含有各種無機鹽和有機鹽類、維生素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分外,還要添加　　　　　和動物血清。? (4)實驗步驟Ⅳ中,應選擇性別為　　　　

6、　 的奶牛胚胎進行移植。? 答案 (1)獲能　透明帶反應和卵細胞膜反應　(2)顯微注射法　(3)激素　(4)雌性 解析 (1)體外受精前,要對精子進行獲能處理;阻止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應。(2)將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法。(3)進行動物早期胚胎的體外培養(yǎng)時,培養(yǎng)液中除了含有各種無機鹽和有機鹽類、維生素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分外,還要添加激素和動物血清。(4)血清白蛋白要從乳汁中提取,只有雌性奶牛才能產(chǎn)生乳汁,因此胚胎移植時,必須選取雌性奶牛的胚胎進行移植。 3.2015年2月3日,英國議會下院通過一項歷史性法案,允許以醫(yī)學手段培育“三親嬰兒”。

7、三親嬰兒的培育過程可選用如下技術路線。 據(jù)圖回答下列問題。 (1)由于女性的自然周期產(chǎn)生的卵子太少,捐獻者在取卵前通常需要注射　　　　　　　　激素,促使一次有更多的卵泡發(fā)育。? (2)次級卵母細胞需培養(yǎng)到MⅡ中期的原因是該時期的卵母細胞才具備　　　　　　　　　　,重組細胞體外培養(yǎng)所需的氣體主要是O2和CO2,CO2的主要作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)從受精卵到三親嬰兒的培育還需要　　　　　　　　　　和　　　　　　　　等技術。? (4)三親嬰兒的培育技術　　　　(填“能”或“不能”)避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代,而　　　　(填“能”

8、或“不能”)避免母親的紅綠色盲基因傳遞給后代。三親嬰兒細胞中的染色體　　　(填比例)來自母親提供的細胞核。? (5)設計試管嬰兒技術與為解決不孕夫婦的生育問題而出現(xiàn)的試管嬰兒技術主要區(qū)別是植入前對胚胎進行　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)促性腺　(2)(與精子)受精的能力　維持培養(yǎng)液的pH (3)早期胚胎培養(yǎng)　胚胎移植　(4)能　不能　1/2(或50%) (5)遺傳學診斷 解析 (1)在胚胎工程中,為了保證得到更多的卵細胞,可以用促性腺激素處理母本,使其超數(shù)排卵。(2)次級卵母細胞需要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期才能與獲能的精子完成受精,因為此時期的卵母細胞才具備

9、受精能力。在早期胚胎培養(yǎng)過程中CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。(3)據(jù)圖分析,三親嬰兒的培育需要核移植技術、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術。(4)根據(jù)圖像分析可知,三親嬰兒的線粒體來自于捐獻者的卵母細胞,所以可以避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代;紅綠色盲是細胞核遺傳,是由X染色體上的基因控制的,所以不能避免母親的紅綠色盲基因傳遞給后代。而三親嬰兒細胞中的染色體一半來自父方,一半來自母方。(5)設計試管嬰兒是為了避免遺傳病的發(fā)生,需要對胚胎進行遺傳學診斷,而為解決不孕夫婦的生育問題出現(xiàn)的試管嬰兒技術不需要。 4.(2017四川成都實驗高級中學一模,38)回答下列關于設計試管嬰兒和胚胎工程的

10、問題。 (1)設計試管嬰兒是為了提高受孕率,胚胎移植時多采用多胚胎移植,因此需要用　　　　　　　　　　　處理促進母親排出更多的卵子。? (2)胚胎發(fā)育的卵裂期在　　　　　　(填“透明帶”或“放射冠”)內進行。受精卵經(jīng)72 h體外培養(yǎng)發(fā)育成32細胞左右的胚胎,叫做　　　　　　,可用于胚胎移植。? (3)為了某些需要,需對胚胎的性別進行鑒定。目前最有效最準確的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序是從被測的囊胚中取出幾個　　　　　　(填“滋養(yǎng)層”或“內細胞團”)細胞,提取DNA;然后用位于Y染色體上的性別決定基因(即SRY基因)的一段堿基作　　　　　　,以　　　　　　　　　　　　為模板進行P

11、CR擴增;最后與SRY特異性探針出現(xiàn)陽性反應者,胚胎為　　　性。? (4)設計試管嬰兒、克隆人等都是引起人們廣泛爭論的問題。我國不反對治療性克隆,即可利用人體細胞核移植等技術治療人類疾病,在去除卵母細胞的細胞核時,可用微型吸管把位于　　　　　　和　　　　　　之間的第一極體一并吸出。 ?導學號50074052?? 答案 (1)促性腺激素　(2)透明帶　桑椹胚　(3)滋養(yǎng)層　引物 滋養(yǎng)層細胞的DNA　男　(4)卵細胞膜　透明帶 解析 (1)給女性注射促性腺激素可促使其超數(shù)排卵。(2)胚胎發(fā)育的卵裂期在透明帶內進行。受精卵經(jīng)72 h體外培養(yǎng)發(fā)育成32細胞左右的桑椹胚,可用于胚胎移植。(3)目

12、前,對胚胎的性別進行鑒定的最有效最準確的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序是從被測的囊胚中取出幾個滋養(yǎng)層細胞,提取DNA;然后用位于Y染色體上的性別決定基因(即SRY基因)的一段堿基作引物,以滋養(yǎng)層細胞的DNA為模板進行PCR擴增;與SRY特異性探針出現(xiàn)陽性反應者,說明其含有Y染色體,為男性。(4)治療性克隆是指利用人體細胞核移植等技術治療人類疾病,在去除卵母細胞的細胞核時,可用微型吸管把位于卵細胞膜和透明帶之間的第一極體一并吸出。 5.(2017山東臨沂二調,43)隨著科學技術的發(fā)展,人們可以根據(jù)需求來改造生物的性狀。下圖是利用奶牛乳汁生產(chǎn)人類血清白蛋白的圖解,據(jù)圖回答下列問題。

13、 (1)對①需要剪碎并使用　　　　　　　　　　　使其彼此分散,用于傳代培養(yǎng)的細胞應不超過10代以保證細胞的　　　　　　　　　　　　　　　　　　不發(fā)生變化。? (2)在胚胎的早期培養(yǎng)過程中把⑤送入⑥的最佳時期是　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)在此過程中涉及的細胞工程技術手段有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答兩種)。? (4)過程②中,重組質粒中調控目的基因表達的組件是　　　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　的作用是鑒別和篩選含有目的基因的受體細胞。? (5)要實現(xiàn)⑦批量生產(chǎn)血清白蛋白,要求③的性染色體組成是　　　　。⑦和某些轉基因羊可通過分泌乳汁來生

14、產(chǎn)人類所需藥物,這類轉基因動物被稱為　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)　正常的二倍體核型(或遺傳物質)　(2)桑椹胚期或囊胚期　(3)核移植技術、動物細胞培養(yǎng) (4)啟動子和終止子　標記基因　(5)XX　乳腺(房)生物反應器 解析 (1)動物細胞培養(yǎng)時,需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理剪碎的動物組織,以使其分散成單個細胞。在動物細胞培養(yǎng)過程中,10代以內的細胞能保證正常的二倍體核型,所以用于傳代培養(yǎng)的細胞應不超過10代。(2)把⑤(早期胚胎)送入⑥(受體)需采用胚胎移植技術,胚胎移植的最佳時期是早期胚胎的桑椹胚期或囊胚期。(3)由圖可知,在此過程中涉及的細

15、胞工程技術手段主要有核移植技術、動物細胞培養(yǎng)技術。(4)過程②是將目的基因導入受體細胞,重組質粒中調控目的基因表達的組件是啟動子和終止子,標記基因的作用是鑒別和篩選含有目的基因的受體細胞。(5)要從乳汁中獲取血清白蛋白,則⑦應該是產(chǎn)乳汁的雌牛,所以要求③的性染色體組成是XX。通過轉基因克隆動物分泌的乳汁來產(chǎn)生人類所需藥物,這類轉基因動物被稱為乳腺(房)生物反應器。 6.(2017重慶名校聯(lián)盟二聯(lián),38)2010年,中科院昆明動物研究所培育出中國首例轉基因獼猴。這一研究成果標志著中國科學家在非人靈長類轉基因動物研究方面達到世界領先水平,為未來人類重大疾病的非人靈長類動物模型的深入研究奠定了堅實

16、的基礎。下圖是轉基因獼猴培育過程的示意圖,請據(jù)圖回答問題。 (1)在構建基因表達載體過程中,它的組成除了目的基因外,還必須有啟動子、終止子以及　　　　　　　　。過程②中常用　　　　　　　　　　　的方法將目的基因導入受精卵。 ? (2)在體外培養(yǎng)受精卵時,除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外,還需要提供CO2氣體以維持　　　　　　　　　　　　　。? (3)圖中過程⑦稱為　　　　　　　　,為使代孕雌猴與供體雌猴生殖器官的生理變化相同,此前需要用雌性激素對代孕雌猴作　　　　　　　處理。? (4)若要同時獲得多只與此轉基因獼猴相同的小猴,可對早期胚胎進行　　　　　　　　　,操作時選擇發(fā)育到

17、桑椹胚或囊胚期的胚胎進行。若選用囊胚期的胚胎,操作過程需要特別注意的問題是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)標記基因　顯微注射　(2)培養(yǎng)液的pH　(3)胚胎移植 同期發(fā)情　(4)胚胎分割　均等分割內細胞團 解析 (1)基因表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子以及標記基因。過程②是將構建的基因表達載體導入受精卵中,常用顯微注射技術。(2)在動物細胞培養(yǎng)時,需要提供CO2氣體的目的是維持培養(yǎng)液的pH。(3)過程⑦稱為胚胎移植。在胚胎移植前,需對代孕雌猴作同期發(fā)情處理,以使代孕雌猴與供體雌猴生殖器官的生理變化相同。(4)對早期胚胎

18、進行胚胎分割,可同時獲得多只與此轉基因獼猴相同的小猴。若選用囊胚期的胚胎進行胚胎分割,操作過程需要特別注意將內細胞團進行均等分割。 7.(2017河南百校聯(lián)盟3月聯(lián)考,38)請回答下列與基因工程、胚胎工程、生態(tài)工程有關的生物學問題。 (1)基因工程技術中,將目的基因導入動物細胞最常用的方法是　　　　　　　　　　。獲得該基因后,利用PCR技術將該基因擴增時需要添加的有機物質有　? 　　　　　　　　　　。? (2)體外受精是胚胎工程的重要環(huán)節(jié),順利受精必須滿足兩個條件:來自父方的精子要進行精子獲能;來自母方的卵母細胞要　　　　　　　　　　　。胚胎工程最后一道工序是　　　　　　　　(填生物技

19、術名稱)。? (3)與傳統(tǒng)方法生成的抗體相比,單克隆抗體具有很多優(yōu)點。在癌癥治療時,把抗癌細胞的單克隆抗體與放射性同位素相結合,制成“生物導彈”,借助單克隆抗體的　　　　　　　作用,將藥物帶到癌細胞位置,將其在原位殺死。? (4)?；~塘生態(tài)系統(tǒng)能充分利用廢棄物中的能量,形成無廢棄物農(nóng)業(yè),這主要遵循了生態(tài)工程　　　　　　　　　　　的原理。我國西北一些地區(qū)年降雨量較少,適宜種植灌木和草,卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹,致使許多地方的楊樹長成半死不活狀,結果防護林成為殘敗的“灰色長城”。其失敗的原因主要是違背了　　　　　　　　　　　原理。? 答案 (1)顯微注射法　引物、原料、Taq酶、模板

20、　(2)培養(yǎng)成熟(或培養(yǎng)至MⅡ中期)　胚胎移植　(3)導向(或定向、定位)　(4)物質循環(huán)再生　協(xié)調與平衡 解析 (1)基因工程技術中,將目的基因導入動物細胞最常用的方法是顯微注射法;利用RCR技術擴增目的基因時需要添加的有機物質有引物、原料、Taq酶、模板等。(2)體外受精時,來自母方的卵母細胞要培養(yǎng)成熟(或培養(yǎng)至MⅡ中期)才能完成受精作用;胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序。(3)在癌癥治療時,可以把抗癌細胞的單克隆抗體與放射性同位素相結合,制成“生物導彈”,借助單克隆抗體的導向作用,能將藥物帶到癌細胞所在的位置,將其在原位殺死。(4)?；~塘生態(tài)系統(tǒng)能充分利用廢棄物,形成無廢棄物農(nóng)業(yè),這

21、主要遵循了生態(tài)工程的物質循環(huán)再生原理;我國西北一些地區(qū)的防護林成為殘敗的“灰色長城”,其失敗的原因主要是違背了協(xié)調與平衡原理。 8.(2017河北邯鄲月考,40)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設是建設社會主義新農(nóng)村的重要內容之一。下面是兩種生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。 雞—豬—魚立體養(yǎng)殖模式:一畝魚池配6~8頭豬,100~120只雞,魚池中各種魚的比例大致為花白鰱占20%,草魚占40%,鯉魚、鳙魚占40%,每畝投放魚苗4 500 尾;每天從雞舍中收集新鮮的雞糞曬干,經(jīng)初步發(fā)酵后混入一定量飼料喂豬,豬糞喂魚。 “四位一體”生態(tài)模式:以太陽能為動力,以沼氣為紐帶,將日光溫室、沼氣池、蔬菜種植和溫室養(yǎng)豬相結合的一種新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

22、模式。 請分析回答有關問題。 (1)在模式1中,必須注意某種魚的投入數(shù)量,不宜超過該魚在生態(tài)系統(tǒng)中的　　　　　　　　　　。魚塘中不同魚類生活在不同水層,體現(xiàn)了生物群落的　　　　　　結構。? (2)在上述兩種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式中,模式2主要體現(xiàn)了　　　　　　　　的優(yōu)化設計,按照　　　　　　　　　規(guī)律通過綜合優(yōu)化,使系統(tǒng)從總體上獲得最佳的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。? (3)沼氣池中的產(chǎn)甲烷桿菌在生態(tài)系統(tǒng)中屬于　　　　　　　(填生態(tài)成分)。? (4)下列不屬于生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的是　　　　。? A.病蟲害的生物防治 B.作物輪作、套種 C.使用化肥提高作物產(chǎn)量 D.秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的資

23、源化利用 (5)當農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對人類自身生存環(huán)境產(chǎn)生負效應的時候(如農(nóng)藥的過度使用等),最終會導致對人類自身的傷害,故農(nóng)業(yè)要與生態(tài)工程緊密結合,如通過增加農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的　　　　　　　　,把能量流動和物質循環(huán)引導到更多和更小的循環(huán)圈中。下列實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展的措施中,最合理的是　　　　。? A.通過生物技術手段,轉化淀粉生產(chǎn)可再生能源 B.使用化學農(nóng)藥防治病蟲害,保證糧食穩(wěn)產(chǎn) C.發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),實現(xiàn)物質和能量的多級利用 D.大力開墾濕地,擴大糧食種植面積 答案 (1)環(huán)境容納量　垂直　(2)種養(yǎng)結合　生態(tài)和經(jīng)濟 (3)分解者　(4)C　(5)生物多樣性　C 解析 (1)環(huán)境容納量

24、為該生態(tài)系統(tǒng)中能容納該種魚的理論最大值,超過后就會打破原有生態(tài)平衡,不同魚在池塘的不同水層體現(xiàn)的是垂直方向的分層結構。(2)種養(yǎng)結合的優(yōu)化設計就是按照生態(tài)和經(jīng)濟規(guī)律,通過綜合優(yōu)化,使系統(tǒng)從總體上獲得最佳的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。(3)產(chǎn)甲烷桿菌將有機物分解產(chǎn)生無機物,是生態(tài)系統(tǒng)的分解者。(4)農(nóng)業(yè)生態(tài)工程中種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化技術明確指出要減少化肥的使用,故選C。(5)增加農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性,把能量流動和物質循環(huán)引導到更多和更小的循環(huán)圈中;發(fā)展措施中,應將廢物轉化為其他能源,淀粉本身就是食物不是廢物,A項錯誤;農(nóng)藥的使用不符合生態(tài)農(nóng)業(yè)要求,B項錯誤;“發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),實現(xiàn)物質和能量的多級利用”符合生態(tài)農(nóng)業(yè)的要求,C項正確;應該保護濕地,保護生態(tài)系統(tǒng)多樣性,D項錯誤。