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2019年高中生物 第十一單元 現(xiàn)代生物科技專題 第39講 胚胎工程及生物技術(shù)的安全性和倫理問題課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 測控導(dǎo)航表 知識點(diǎn) 題號 1.受精作用與早期胚胎發(fā)育和培養(yǎng) 1,2 2.胚胎移植、胚胎分割及胚胎干細(xì)胞 3 3.生物技術(shù)的安全性及倫理問題 4 4.綜合考查 5,6,7 (1)采集牛的卵母細(xì)胞可以直接從　　　　中獲取。采集牛的精子常用　　　　法。 (2)采集到的精子需要放在一定濃度的　　　　或鈣離子載體A23187溶液中,用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能。 (3)采集的卵母細(xì)胞需要在體外經(jīng)過　　　　,才能與獲能的精子在　 　　　或?qū)Ｓ玫摹　　　≈型瓿墒芫^程。 (4)操作A叫做　　　　,其適宜時(shí)間是胚胎發(fā)育至　　　　 　　階段。 (5)所獲得的“試管?！钡捏w細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的來源是 　。 解析:(1)卵母細(xì)胞的采集方法有超數(shù)排卵法和直接采集法,直接采集法是直接從卵巢中獲取。精子的采集常用假陰道法。(2)精子獲能方法有培養(yǎng)法和化學(xué)法,化學(xué)法采用的化學(xué)藥物有一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液。(3)卵母細(xì)胞需在體外培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期成熟,才能與獲能的精子在獲能液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。(4)早期胚胎發(fā)育至桑椹胚或囊胚期就可進(jìn)行胚胎移植。(5)“試管?！睘榫?、卵細(xì)胞在體外受精形成的受精卵發(fā)育而成的,因此其體細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)一半來自良種母牛,一半來自良種公牛。 答案:(1)卵巢　假陰道　(2)肝素　(3)人工培養(yǎng)至MⅡ中期　獲能溶液　受精溶液　(4)胚胎移植　桑椹胚或囊胚　(5)一半來自良種母牛,一半來自良種公牛 2.(xx貴州遵義模擬)試管動(dòng)物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精,并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后,再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。回答下列問題: (1)試管動(dòng)物技術(shù)的最后一道“工序”是　　　　,該“工序”中的“供體”是指　　　　　　　　。 (2)培育試管動(dòng)物首先需要收集精子和卵母細(xì)胞。收集精子的方法有假陰道法、手握法和電刺激法,從反射弧的角度分析,前兩種方法刺激的是　　　　(填“感受器”“神經(jīng)中樞”或“效應(yīng)器”),后一種方法刺激的是　　　　(填“感受器”“神經(jīng)中樞”或“效應(yīng)器”)。用促性腺激素處理供體母羊,可使其排出更多的卵子,然后從中沖出卵子,可直接與獲能的精子在體外受精,原因是　 。 (3)為了獲得同卵雙胎試管動(dòng)物,可對早期胚胎進(jìn)行分割處理,但不能選用原腸胚,因?yàn)樵c胚的　　　　較高。 (4)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、試管動(dòng)物和克隆動(dòng)物的培育過程中都要用到　　　　技術(shù)和胚胎移植技術(shù)。 解析:(1)試管動(dòng)物技術(shù)的最后一道“工序”是胚胎移植,該“工序”中的“供體”是指提供胚胎的個(gè)體。(2)收集精子的方法有假陰道法、手握法和電刺激法,從反射弧的角度分析,前兩種方法刺激的是感受器,后一種方法刺激的是神經(jīng)中樞;從輸卵管中沖出的卵子已在輸卵管中發(fā)育至MⅡ中期,可直接與獲能的精子在體外受精。(3)原腸胚的分化程度較高,不適合用于胎胚分割。(4)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培育需要采用基因工程技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)(或動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng))技術(shù)和胚胎移植技術(shù);試管動(dòng)物的培育采用了體外受精、早期胚胎培養(yǎng)(或動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng))技術(shù)和胚胎移植技術(shù);克隆動(dòng)物的培育采用了核移植技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)(或動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng))技術(shù)和胚胎移植技術(shù)。 答案:(1)胚胎移植　提供胚胎的個(gè)體(提供精子和卵細(xì)胞的個(gè)體或提供受精卵的個(gè)體)　(2)感受器　神經(jīng)中樞　輸卵管　卵子已在輸卵管中發(fā)育至MⅡ中期　(3)分化程度　(4)早期胚胎培養(yǎng)(或動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)) 3.如圖為牛胚胎性別鑒定和分割示意圖?；卮鹣铝袉栴}: (1)胚胎分割可以看作動(dòng)物　　　　繁殖的方法之一,圖中分割的胚胎階段為　　　　,D所指的結(jié)構(gòu)為　　　　。 (2)從結(jié)構(gòu)D中可以分離出　　　 　細(xì)胞,這類細(xì)胞在功能上具有　　　　。 (3)乙過程為DNA分析性別鑒定,為了使性別鑒定結(jié)果準(zhǔn)確且易于檢測,需借助PCR技術(shù)擴(kuò)增性別決定基因。PCR技術(shù)利用　　　　原理,使用的酶具有的特點(diǎn)為　　　　。 (4)丙過程要求分割后或已鑒定的胚胎移植到　　　　、　　　　的其他雌性動(dòng)物體內(nèi)。丙過程能否成功,與供體和受體的　　　 　有關(guān)。 解析:(1)胚胎分割屬于無性繁殖,圖中分割的是囊胚,D為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。(2)囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)可以分離出胚胎干細(xì)胞,具有發(fā)育的全能性。(3)PCR技術(shù)是一種體外的DNA擴(kuò)增技術(shù),原理是DNA的雙鏈復(fù)制,該過程中使用的Taq DNA聚合酶具有熱穩(wěn)定性。(4)進(jìn)行胚胎移植時(shí),要求將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物體內(nèi),胚胎移植能否成功與供體和受體的生理狀況有關(guān)。 答案:(1)無性　囊胚　內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　(2)胚胎干　發(fā)育的全能性　(3)DNA雙鏈復(fù)制　熱穩(wěn)定(或耐高溫)　(4)同種的　生理狀態(tài)相同　生理狀況 4.(xx江西吉安模擬)現(xiàn)代生物技術(shù)在造福人類的同時(shí),也可能引起一系列的安全和倫理問題,回答下列問題: (1)為了減少轉(zhuǎn)基因技術(shù)對人類的危害,在轉(zhuǎn)基因生物或其產(chǎn)品的研究過程中,若用大腸桿菌作為轉(zhuǎn)基因受體的菌株,限定必須使用在　　 　　 條件下便會(huì)死去的菌株。 (2)生物武器包括　　　　、病毒、生化毒劑以及經(jīng)過基因重組的致病菌等。 (3)試管嬰兒技術(shù)中為了某些需要,需要對胚胎的性別進(jìn)行鑒定。目前最有效最準(zhǔn)確的方法是SRYPCR法,操作的基本程序是:從被測的囊胚中取出幾個(gè)　　　　(填“滋養(yǎng)層”或“內(nèi)細(xì)胞團(tuán)”)細(xì)胞,提取DNA進(jìn)行擴(kuò)增,用位于Y染色體上的性別決定基因(即SRY基因)制成的探針進(jìn)行檢測,與SRY特異性探針出現(xiàn)陽性反應(yīng)者,胚胎性別為　　 　 　。 (4)設(shè)計(jì)試管嬰兒與普通試管嬰兒的區(qū)別在于前者在植入前需要對胚胎進(jìn)行　　　　。 (5)對于“基因身份證”,反對者認(rèn)為:通過基因檢測確定和治療遺傳病目前困難重重,而且存在個(gè)人基因資訊泄露造成社會(huì)生活中出現(xiàn)　 　　　的風(fēng)險(xiǎn),因此沒有必要進(jìn)行基因檢測。 解析:(1)為了減少轉(zhuǎn)基因技術(shù)對人類的危害,在轉(zhuǎn)基因生物或其產(chǎn)品的研究過程中若用大腸桿菌作為轉(zhuǎn)基因受體的菌株,限定必須使用在37 ℃人體溫度條件下便會(huì)死去的菌株。(2)生物武器包括致病菌、病毒、生化毒劑以及經(jīng)過基因重組的致病菌等。(3)試管嬰兒技術(shù)中需要對胚胎的性別進(jìn)行鑒定時(shí),從被測的囊胚中取出幾個(gè)滋養(yǎng)層細(xì)胞,提取DNA進(jìn)行擴(kuò)增,用位于Y染色體上的性別決定基因制成的探針進(jìn)行檢測,與SRY特異性探針出現(xiàn)陽性反應(yīng)者,說明含有Y染色體上的基因,即含有Y染色體,故胚胎性別為男性。(4)設(shè)計(jì)試管嬰兒是指體外受精形成的胚胎在植入母體孕育前,根據(jù)人們的需要,將胚胎的一個(gè)細(xì)胞取出,進(jìn)行遺傳學(xué)診斷。(5)對于“基因身份證”,反對者認(rèn)為:通過基因檢測確定和治療遺傳病目前困難重重,而且存在個(gè)人基因資訊泄露造成社會(huì)生活中出現(xiàn)基因歧視的風(fēng)險(xiǎn),因此沒有必要進(jìn)行基因檢測。 答案:(1)37 ℃人體溫度　(2)致病菌　(3)滋養(yǎng)層　男性　(4)遺傳學(xué)診斷　(5)基因歧視 5.(xx湖南常德一模)Rag2基因缺失小鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞。下圖為科研人員利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)對Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療的技術(shù)流程圖,回答下列問題: (1)步驟①中,在核移植之前應(yīng)該采集卵母細(xì)胞,采用的主要方法是用　　　　處理,使其排出更多的卵子,然后從　　　　中沖取。 (2)步驟②中,重組細(xì)胞培養(yǎng)到囊胚期,可從其　　 　　中分離出ES細(xì)胞,該細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、　　　　、核仁明顯;在功能上具有發(fā)育的　　　　。 (3)步驟③中,將含有Rag2基因的表達(dá)載體導(dǎo)入ES細(xì)胞,常采用　　　　法。為檢測Rag2基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì),通常采用　　　　　　的方法。 (4)轉(zhuǎn)基因等生物技術(shù)存在安全性問題,如科學(xué)家賦予轉(zhuǎn)基因生物某些特殊性狀,它們有可能成為“入侵的外來物種”,威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存,這屬于轉(zhuǎn)基因生物的　　　　(填“食品安全”“生物安全”或“環(huán)境安全”)問題;面對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利弊,正確的做法應(yīng)是　　　　　　　　　　　。 解析:(1)步驟①中,在核移植之前應(yīng)該采集卵母細(xì)胞,采用的主要方法是用促性腺激素處理,使其排出更多的卵子,然后從輸卵管中沖取。(2)ES細(xì)胞可從囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出,該細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯;在功能上具有發(fā)育的全能性。(3)將目的基因的表達(dá)載體導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞,常采用顯微注射法;為檢測Rag2基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì),通常采用抗原—抗體雜交的方法。(4)科學(xué)家賦予轉(zhuǎn)基因生物某些特殊性狀,它們有可能成為“入侵的外來物種”,威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存,這屬于轉(zhuǎn)基因生物的生物安全問題;面對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利弊,正確的做法應(yīng)是趨利避害,而不能因噎廢食。 答案:(1)促性腺激素　輸卵管　(2)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　細(xì)胞核大　全能性　(3)顯微注射　抗原—抗體雜交　(4)生物安全　趨利避害,而不能因噎廢食 6.胚胎工程和基因工程目前在生物技術(shù)中發(fā)展較快,回答下列問題: (1)在哺乳動(dòng)物的核移植實(shí)驗(yàn)中,一般通過　　　　(物理方法)將受體細(xì)胞激活,使其進(jìn)行細(xì)胞分裂并發(fā)育,當(dāng)胚胎發(fā)育到　　　　　　階段時(shí),將胚胎植入另一雌性(代孕)動(dòng)物體內(nèi)。 (2)在“試管?！钡呐嘤^程中,要使精子和卵母細(xì)胞在體外成功結(jié)合,需要對精子進(jìn)行　　　 　處理。另外,培養(yǎng)的卵母細(xì)胞需要發(fā)育至　　　　　　　　,該時(shí)期在顯微鏡下可觀察到次級卵母細(xì)胞和第一極體。 (3)利用體細(xì)胞進(jìn)行核移植技術(shù)的難度明顯高于利用胚胎細(xì)胞進(jìn)行核移植的原因是　 。 (4)若要使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中含有人干擾素,則所構(gòu)建的基因表達(dá)載體必須包括:某種牛乳腺分泌蛋白基因及其啟動(dòng)子、　 　　　、終止子、標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)等。目前常用的措施是將該基因表達(dá)載體導(dǎo)入牛的　　　　(填“受精卵”或“乳腺細(xì)胞”),導(dǎo)入方法是　　　　。 解析:(1)在哺乳動(dòng)物的核移植實(shí)驗(yàn)中,一般通過電脈沖(或電刺激)將受體細(xì)胞激活,使其進(jìn)行細(xì)胞分裂并發(fā)育;胚胎移植時(shí),需要將胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。(2)在“試管?！钡呐嘤^程中,精子獲能后才能與卵母細(xì)胞在體外成功結(jié)合;另外,培養(yǎng)的卵母細(xì)胞需要發(fā)育至減數(shù)第二次分裂中期。(3)體細(xì)胞分化程度高,不易恢復(fù)全能性,所以利用體細(xì)胞進(jìn)行核移植技術(shù)的難度明顯高于利用胚胎細(xì)胞進(jìn)行核移植。(4)目的基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法;培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí),通常選用受精卵作為受體細(xì)胞,因?yàn)槭芫训娜苄宰罡?若要使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中含有人干擾素,則所構(gòu)建的基因表達(dá)載體必須包括:某種牛乳腺分泌蛋白基因及其啟動(dòng)子、人干擾素基因(或目的基因)、終止子、標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)等。 答案:(1)電脈沖(或電刺激)　桑椹胚或囊胚　(2)獲能　減數(shù)第二次分裂中期　(3)體細(xì)胞分化程度高,不易恢復(fù)全能性　(4)人干擾素基因(或目的基因)　受精卵　顯微注射法 7.中國荷斯坦奶牛是由純種荷蘭牛與本地母牛經(jīng)多代雜交,長期選育而成,具有體型大、產(chǎn)奶量高的特點(diǎn)。雌性奶牛一般在24月齡開始產(chǎn)犢,牛犢出生時(shí)體重為40～50 kg,母牛隨即開始泌乳。和牛是世界公認(rèn)的高檔肉牛品種,體型較小,肉質(zhì)鮮嫩,營養(yǎng)豐富,牛犢出生時(shí)體重為30 kg左右。我國科研人員利用胚胎移植技術(shù),按如圖甲所示流程操作,成功地培育了和牛這一優(yōu)良品種。請回答下列問題: (1)荷斯坦奶牛在初次產(chǎn)奶300天后就會(huì)停止分泌乳汁,進(jìn)入干奶待產(chǎn)期。為縮短干奶期,可在奶牛哺乳期的合適時(shí)間為母牛進(jìn)行　　 　　,以提高受孕率,促使母牛開始新一輪的產(chǎn)奶。 (2)過程①中產(chǎn)生的精子需進(jìn)行　　　　處理后方有受精的能力,過程④中移植的早期胚胎處于　　　　期。圖示過程中發(fā)生基因重組的是　　　　(填序號)。 (3)為了提高已有胚胎的利用率,還可采取　　　　技術(shù)。 (4)為保證和牛的品質(zhì),防止近親繁殖,需要對和牛進(jìn)行DNA檢測。目前常用“拔牛毛”的方法獲取帶毛囊的牛毛進(jìn)行檢測,而不是直接剪取牛毛進(jìn)行檢測,原因是　 。 DNA檢測首先需制備DNA熒光探針,過程如圖乙所示,在DNA酶Ⅰ作用下產(chǎn)生切口,隨后在DNA聚合酶Ⅰ作用下,以熒光標(biāo)記的　　 　　為原料,合成熒光標(biāo)記的DNA探針。 (5)牛是反芻動(dòng)物,消化道并不能分泌纖維素酶,但在其瘤胃中生活著大量的微生物,可以幫助牛消化纖維素,這些微生物與牛的關(guān)系是　　　　。 解析:(1)要提高受孕率,促使母牛開始新一輪的產(chǎn)奶,可在奶牛哺乳期的合適時(shí)間為母牛進(jìn)行人工授精。(2)過程①中產(chǎn)生的精子需進(jìn)行獲能處理后方有受精的能力,移植用的胚胎一般取發(fā)育到桑椹胚或囊胚期的早期胚胎,根據(jù)題圖提供的信息可知,過程④中胚胎內(nèi)部逐漸出現(xiàn)囊胚腔,可以判斷出移植的早期胚胎處于囊胚期;基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂形成配子的過程中,所以圖示過程中發(fā)生基因重組的是①②。(3)為了提高已有胚胎的利用率,還可采取胚胎分割技術(shù)。(4)毛囊細(xì)胞中存在DNA,可用于進(jìn)行DNA檢測;制備DNA熒光探針時(shí)在DNA聚合酶Ⅰ作用下,以熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料,合成熒光標(biāo)記的DNA探針。(5)互利共生指的是兩種生物共同生活在一起,相互依存,彼此有利。瘤胃中生活著大量的微生物,可以幫助牛消化纖維素,?？梢詾檫@些微生物提供食物,所以這些微生物與牛的關(guān)系是互利共生。 答案:(1)人工授精　(2)獲能　囊胚?、佗凇?3)胚胎分割 (4)毛囊細(xì)胞中存在DNA　脫氧核苷酸　(5)互利共生