【生物】2021届新高考一轮复习人教版第九单元专题二十六　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题学案

【生物】2021届新高考一轮复习人教版第九单元专题二十六　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题学案

专题二十六　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题 考点　胚胎工程 ‎ [2019江苏,29,8分]利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:‎ ‎(1)对1号猪使用　　　　处理,使其超数排卵,收集并选取处在　　　　时期的卵母细胞用于核移植。 ‎ ‎(2)采集2号猪的组织块,用　　　　处理获得分散的成纤维细胞,放置于37 ℃的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行　　　　。产出的基因编辑猪的性染色体来自于　　　　号猪。 ‎ ‎(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有　　　　(填序号)。 ‎ ‎①DNA测序 ②染色体倍性分析 ‎③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交 高考很少单独考查胚胎工程的知识,而是常通过流程图将基因工程、细胞工程和胚胎工程相结合,考查考生的分析能力和综合运用能力,落实对考生科学思维这一核心素养的考查。本题以培养基因编辑猪为背景,考查了细胞核移植、细胞培养、胚胎工程和目的基因的检测等相关知识。解题的关键是分析流程图,明确该基因编辑猪的核DNA来自2号猪,进而再据题意作答。‎ ‎ 考点1　胚胎工程 ‎ 考法1 胚胎工程技术分析 命题角度1　受精作用和胚胎发育的基本过程 ‎1 [2016江苏,11,2分]印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物,通过胚胎工程技术,可以让家猫代孕而繁育,主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是 A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割 B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞 C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液 D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同 本题考查胚胎工程中的体外受精与胚胎移植等技术,意在考查考生的识图能力与分析能力。图中步骤甲是指体外受精,步骤乙是指胚胎移植,A项错误;诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素,促性腺激素只能作用于性腺,B项正确;受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于受精卵中的细胞质,C项错误;体外受精可以在获能溶液或专用的受精溶液中进行,与早期胚胎培养液成分并非基本相同,D项错误。‎ B 命题角度2　结合实例考查胚胎移植、胚胎分割 ‎2 [2015重庆理综,8,20分]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(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④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⑤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。 ‎ 本题主要考查遗传规律、生物育种及胚胎工程的相关知识,意在考查考生的理解能力和应用能力。(1)B为适宜本地生长的母牛,选择B作为母本可保证胚胎在母体内正常生长发育。具高产奶基因的纯种公牛与具适宜本地生长基因的纯种母牛杂交的后代C未表现出高产奶性状,说明高产奶是隐性性状(假设由基因a控制);同时C表现为适宜本地生长,说明适宜本地生长是显性性状(假设由基因B控制)。♂A(aabb)×♀B(AABB)→C(AaBb), ♂A(aabbXY)×♀C(AaBbXX)→1/8aaBbXX。(2)胚胎工程中精子要具有受精能力,需对其进行获能处理;卵子的成熟在受精过程(即图中③)中完成。在胚胎培养过程中,培养基中的葡萄糖的作用是供能。为筛选出具有优良性状(即高产奶、适宜本地生长)的母牛,在胚胎移植前需鉴定胚胎的性别、高产奶和适宜本地生长的基因。(3)采用胚胎分割技术可提高已有胚胎的利用率。‎ ‎(1)生长发育或胚胎发育　隐性　♂A×♀C　1/8　(2)获能或增强活力　③　供能　性别、高产奶和适应生长的基因　②　(3)胚胎分割 突破攻略　解答胚胎工程操作流程题,需要从三个方面进行突破:‎ ‎1.根据题目中的文字或图示信息判定早期胚胎的来源:(1)题目信息提供的是精子、卵子,则需要考虑精子和卵子的获取、培养及受精;(2)若是自然受孕,则考虑冲卵、获取早期胚胎;若是重组细胞,则考虑核移植的相关操作。‎ ‎2.早期胚胎的培养与检测:(1)移植前需将受精卵(或重组细胞)培养到桑椹胚或囊胚阶段;(2)进行基因检测时取的是滋养层细胞,进行胚胎分割时需均分内细胞团。‎ ‎3.能实现早期胚胎空间位置转移的前提条件:(1)以同期发情的同种生物作为代孕母体,为早期胚胎提供相同的生理环境;(2)早期胚胎处于游离态、受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应、供体胚胎的遗传特性不受受体影响。‎ ‎　[2020广东惠州一调,15分]如图是运用生物工程技术培育“转基因试管牛”的图解。请回答下列相关问题:‎ ‎(1)图中①过程之前通常采用　　　　法对采集的良种公牛精子进行获能处理。精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在　　　　完成的。 ‎ ‎(2)图中③过程通常选择发育到　　　　阶段的胚胎进行移植,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理学基础是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)构建药用蛋白基因表达载体需要将药用蛋白基因与　　　　的启动子等调控组件重组在一起,通过　　　　法导入性染色体组成为　　　　的受精卵中,进而在转基因试管牛的乳汁中获得药用蛋白。 ‎ ‎(4)通常得到的药用蛋白不稳定,在体外保存期短。为解决这一问题,可通过对药用蛋白基因进行　　　　来实现对现有药用蛋白的改造。 ‎ ‎ 考点2　生物技术的安全性和伦理问题 ‎ 考法2 生物技术的安全性和伦理问题分析 命题角度3　试管婴儿的培育及其引发的伦理问题 ‎3 利用PGD/PGS技术经全基因组检测的试管婴儿已在我国诞生。PGD是指胚胎植入前的基因诊断,主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因。PGS是指在胚胎植入前进行染色体异常的检测,通过比对来分析胚胎是否有遗传物质异常。‎ ‎(1)试管婴儿的培育需经过体外受精、　　　　、　　　　以及在代孕母体中发育和产出(分娩)等过程。 ‎ ‎(2)设计试管婴儿时,为了提高受孕率并满足筛选的需要,常用　　　　激素处理,促进供体排出更多的卵子。培养胚胎时通常培养　　　　(填“1”“2”或“多”)个胚胎,以便进行筛选、移植。 ‎ ‎(3)利用　　　　(填“PGD”或“PGS”)技术可以筛选不携带地中海贫血基因的试管婴儿。为了避免某些遗传病的产生,有时需对胚胎的性别进行鉴定,目前最有效、最准确的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序是从被测的　　　　胚中取出几个滋养层细胞,提取DNA,然后利用　　　　技术扩增被测基因(SRY),最后用SRY特异性探针对扩增产物进行检测。 ‎ ‎(4)设计试管婴儿引起人们广泛的争论,我国已建立了相应的法律体系,以避免该技术　　　　。 ‎ ‎(1)试管婴儿的培育需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植以及在代孕母体中发育和产出(分娩)等过程。(2)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,因此需要用促性腺激素处理,促进供体排出更多的卵子。培养胚胎时通常培养多个胚胎,以便进行筛选、移植。(3)由题干信息可知,PGD是指胚胎植入前的基因诊断,主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因,因此利用PGD技术可以筛选不携带地中海贫血基因的试管婴儿。采用SRY-PCR法对胚胎的性别进行鉴定时,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,然后利用PCR技术扩增被测基因(SRY),最后用SRY特异性探针对扩增产物进行检测。(4)设计试管婴儿引起人们广泛的争论,我国已建立了相应的法律体系,以避免该技术被滥用。‎ ‎(1)早期胚胎培养　胚胎移植　(2)促性腺　多　(3)PGD　囊　PCR　(4)被滥用 ‎(除标明外,每空1分)(1)促性腺激素　减数第二次分裂中期　(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)　维持培养液的pH　(3)分割　2　(4)①④(2分)‎ ‎【解析】　本题考查细胞工程和胚胎工程的相关知识,意在考查考生的理解能力和分析能力。考查的生物学科核心素养为科学思维。(1)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母猪注射促性腺激素,使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂的中期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块,使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2,O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪,可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本,即2号猪。(4)为了判断目的基因是否被导入受体,可采用DNA分子杂交、DNA测序等技术进行检测;判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质,通常采用抗原—抗体杂交法在分子水平上进行检测。‎ ‎(除标明外,每空2分)(1)化学诱导　出生前(或胎儿时期)　(2)桑椹胚或囊胚　受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应　(3)乳腺蛋白基因　显微注射　XX(1分)　(4)基因修饰 ‎【解析】　(1)对牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法进行获能处理。精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的。(2)胚胎移植常选择发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎进行移植,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理学基础是受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。(3)药用蛋白要从转基因试管牛的乳汁中获取,因此需将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,通过显微注射法导入性染色体组成为XX的受精卵中。(4)通常药用蛋白不稳定,可通过对药用蛋白基因进行基因修饰来实现对药用蛋白的改造。‎