2020高考生物二轮复习专题十现代生物科技专题第18讲胚胎工程和生态工程作业解析版

2020高考生物二轮复习专题十现代生物科技专题第18讲胚胎工程和生态工程作业解析版

第18讲 胚胎工程和生态工程 ‎1．(2019·衡水二模)(1)防止多精入卵的两道防线依次是________________________，胚胎工程过程中不可缺少的环节能否成功与____________________有关。‎ ‎(2)目前细胞核移植除运用显微操作去核法外，还有人采用________________________________________(至少写一项)，这些方法是在没有刺破____________________情况下，去除细胞核或使卵细胞核DNA变性，从而达到去核目的。‎ ‎(3)人工种子就是以植物组织培养得到的_____________________(至少两点)为材料，经过人工薄膜包装得到的种子，可以解决____________________________________等问题。‎ ‎(4)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的____________原理，系统各组分间要有适当的比例关系，并且实现“1＋1＋1＞3”的效果，体现了生态工程的________原理。‎ 解析　(1)受精作用过程中防止多精入卵的两道防线依次是透明带反应、卵细胞膜反应，胚胎工程能否成功与供体和受体的生理状况有关。(2)目前细胞核移植除运用显微操作去核法外，还有人采用梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理等，这些方法是在没有刺破透明带或卵母细胞细胞膜情况下，去除细胞核或使卵细胞核DNA变性，从而达到去核目的。(3)人工种子是指通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通过人工薄膜包装得到的种子。人工种子的使用可以解决有些作物品种繁殖能力差、结籽困难或发芽率低等问题。(4)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的物质循环再生原理，系统各组分间要有适当的比例关系，并且实现“1＋1＋1＞3”的效果，体现了生态工程的系统整体性原理。‎ 答案　(1)透明带反应、卵细胞膜反应　供体和受体的生理状况 ‎(2)梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理　透明带或卵母细胞细胞膜 ‎(3)胚状体、不定芽、顶芽和腋芽　有些作物品种繁殖能力差、结籽困难或发芽率低 ‎(4)物质循环再生　系统整体性 ‎2．(2019·武邑县校级三模)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 6‎ 受体子宫中存活的生理基础是________________‎ ‎________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(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________方法导入性染色体组成为________的受精卵中。‎ ‎(4)若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。‎ 解析　(1)对精子进行获能处理时，对于牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法。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(或胎儿时期)完成的。(2)图中③为胚胎移植过程，该过程通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)要使目的基因只在乳腺中表达，在构建药用蛋白基因表达载体时需要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，将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；由于只有雌性个体能产生乳汁，因此要将药用蛋白基因表达载体导入性染色体组成为XX的受精卵中。(4)为解决药用蛋白不稳定，在体外保存期短这一问题，可通过对药用蛋白基因进行基因修饰来实现对现有药用蛋白的改造。‎ 答案　(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 ‎(4)基因修饰 ‎3．(2019·厦门一模)20世纪末，因城市化加快、生活污水排放等人类活动的影响，厦门五缘湾湿地生态系统受到破坏，水体中无机氮、磷酸盐的含量和底泥中有机物的含量升高。对此，某研究小组采用生态修复技术进行了探索性治理。回答下列问题：‎ ‎(1)水体中无机氮、磷酸盐等含量高，容易引起水体富营养化，使鱼类大量死亡，其原因是_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(2)湿地生态系统的________稳定性较低，一旦遭到破坏，便难以恢复。研究人员尝试将酵母菌、乳酸菌等多种微生物注入底泥中，以清除底泥中的有机物。从生态系统的成分分析，这些微生物属于________。‎ ‎(3)为了净化水质，研究人员利用无土栽培技术将水生植物种植在多个人工浮床上，并将其分散在水域中。选取的水生植物应具备哪些特点？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出两点即可)。‎ 6‎ ‎(4)随着湿地生态不断修复，五缘湾海底栖息动物、水禽的种类和数量均有所提升，从生态系统的功能分析，这些生物加快了湿地生态系统的__________________。‎ ‎(5)五缘湾湿地群落的演替类型属于________。湿地的不同地段分布着不同的植物类群，构成了群落的________结构。如今，五缘湾湿地公园被称为厦门的城市“绿肺”，这体现了生态系统的________价值。‎ 解析　(1)根据题意分析，水体中N、P含量高，引起藻类大量繁殖，呼吸作用消耗了大量O2；同时微生物分解动植物遗体残骸，也消耗大量O2，导致水体缺氧，最终造成鱼类大量死亡。(2)湿地生态系统的动植物种类较多，营养结构复杂，则其抵抗力稳定性较高，而恢复力稳定性较低，一旦遭到破坏，便难以恢复。酵母菌、乳酸菌等多种微生物属于生态系统的分解者，将它们注入底泥中可以清除底泥中的有机物。(3)根据题意分析，研究人员利用将水生植物种植在多个人工浮床上的方法净化水质，则这些水生植物应具备根系发达，吸收N、P能力强，抗逆性强，生长速度快，多年生等特点。(4)随着湿地生态不断修复，五缘湾海底栖息动物、水禽的种类和数量均有所提升，这些生物加快了生态系统的物质循环和能量流动。(5)群落的演替包括初生演替和次生演替，五缘湾湿地群落的演替属于次生演替。群落的结构包括水平结构和垂直结构，湿地的不同地段分布着不同的植物类群，构成了群落的水平结构；五缘湾湿地公园被称为厦门的城市“绿肺”，体现了生态系统的生态功能，属于生物多样性的间接价值。‎ 答案　(1)水体N、P含量高，藻类大量繁殖，呼吸作用消耗大量氧气；同时微生物分解动植物遗体残骸，也消耗大量氧气，导致水体缺氧，最终造成鱼类大量死亡 ‎(2)恢复力　分解者 ‎(3)根系发达，吸收N、P能力强，抗逆性强，生长速度快，多年生 ‎(4)物质循环和能量流动 ‎(5)次生演替　水平　间接 ‎4．(2019·潍坊三模)人抗凝血酶Ⅲ是人体血液中一种重要的抗凝血因子，具有抑制血液中凝血酶活性的作用，用人工合成的人抗凝血酶Ⅲ对治疗抗凝血酶缺失症有显著效果。如图表示利用乳腺生物反应器生产人抗凝血酶Ⅲ的过程。回答下列问题：‎ 供体羊,受精卵)早期,胚胎)代孕羊―→转基因羊―→含人抗凝血),sdo5(酶Ⅲ的乳汁))‎ ‎(1)人们获得人的抗凝血酶Ⅲ基因后可以通过PCR扩增，扩增时需要设计2种引物。在设计引物时，应满足的要求之一是：引物自身、引物之间不能存在____________以避免引物自身、两引物之间通过折叠形成双链区。图中目的基因的受体细胞选择的是受精卵，若将受体细胞改为大肠杆菌，生产出来的人抗凝血酶Ⅲ往往不具有生物活性，原因是________________________________________________‎ 6‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)人抗凝血酶Ⅲ基因导入受精卵需要“分子运输车”(载体)。“分子运输车”应具备的条件是__________________________________‎ ‎________________________________________________________________________(答出两点即可)。‎ ‎(3)早期胚胎能够在代孕羊体内存活的原因是______________________________。为了能从乳汁中分离出人抗凝血酶Ⅲ，需要对转基因羊进行性别鉴定。在胚胎移植前，最好取囊胚中________的细胞进行性别鉴定。转基因羊只有乳腺细胞分泌的乳汁中含有人抗凝血酶Ⅲ，其原因是________________________________________________。‎ ‎(4)将人抗凝血酶Ⅲ基因导入供体羊的受精卵后，目的基因会随机插入受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成早期胚胎，有的却死亡。外源基因插入导致受精卵死亡的最可能的原因是__________________________________________________________。人们对转基因生物的安全性存在争论，主要表现在生物安全、食物安全、________安全三个方面。‎ 解析　(1)在设计引物时，应满足的要求之一是：引物自身、引物之间不能存在碱基互补配对以避免引物自身、两引物之间通过折叠形成双链区。大肠杆菌为原核生物，细胞内没有内质网和高尔基体，不能对分泌的蛋白质进行相应的加工和修饰，所以受体细胞改为大肠杆菌，生产出来的人抗凝血酶Ⅲ往往不具有生物活性。(2)基因工程中载体的条件是：具有自我复制的能力，有一个或多个限制酶的切割位点，带有标记基因，分子大小适宜。(3)早期胚胎能够在代孕羊体内存活的原因是受体对外来胚胎一般不发生免疫排斥。为了能从乳汁中分离出人抗凝血酶Ⅲ，需要对转基因羊进行性别鉴定。在胚胎移植前，最好取囊胚中滋养层的细胞进行性别鉴定。转基因羊只有乳腺细胞分泌的乳汁中含有人抗凝血酶Ⅲ，其原因是人抗凝血酶Ⅲ基因只能在乳腺细胞中选择性表达(基因选择性表达)。(4)外源基因插入导致受精卵死亡的最可能的原因是外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达。人们对转基因生物的安全性存在争论，主要表现在生物安全、食物安全、环境安全三个方面。‎ 答案　(1)碱基互补配对　大肠杆菌不含内质网和高尔基体，不能对分泌的蛋白质进行相应的加工和修饰 ‎(2)具有自我复制的能力，有一个或多个限制酶的切割位点，带有标记基因，分子大小适宜(答出两点即可)‎ ‎(3)受体子宫对外来胚胎一般不发生免疫排斥反应　滋养层　人抗凝血酶Ⅲ基因只能在乳腺细胞中选择性表达(或基因选择性表达)‎ ‎(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达　环境 ‎5．(2019·滨州模拟)如图是通过生物工程技术培育能产生人胰岛素转基因克隆牛的流程。‎ 6‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)转基因克隆牛的培育过程应用的生物工程技术有转基因技术、胚胎移植以及__________________________________。‎ ‎(2)①过程是基因工程，通常利用PCR技术获取人胰岛素基因，进行该技术的前提是________________________________，以便合成引物。为使人胰岛素基因在转基因克隆牛的乳腺细胞中特异性表达，需将人胰岛素基因与________________________重组在一起。‎ ‎(3)②过程所用的细胞核中性染色体组成为________，选用胚胎细胞核比选用体细胞核更容易成功，其原因是______________________________________________。‎ 解析　②过程是细胞核移植，要得到乳汁中含有人胰岛素的奶牛，所用的细胞核中性染色体组成应为XX，选用胚胎细胞核比选用体细胞核更容易成功，其原因是动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。‎ 答案　(1)动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养 ‎(2)要有一段已知目的基因的核苷酸序列　牛的乳腺蛋白基因的启动子 ‎(3)XX　动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易 ‎6．(2019·绵阳模拟)生态农业是利用生物学原理，优化产业结构，提升经济效益的现代农业。下面是某农村的一种生态农业模式(如图所示)，回答下列问题：‎ ‎(1)生态农业与传统农业相比，从生产措施上来讲，可以__________________，从而在一定程度上保护了生态环境。‎ ‎(2)食用菌在该生态系统成分中属于________(填“消费者”或“分解者”)。如果把食用菌房与大棚蔬菜相通，则可以提高蔬菜的产量，原因是______________________________________________________。‎ ‎(3)该生态系统建立的过程中，遵循生态学的基本原理是______________________________，从而大大地提高了能量的利用率。‎ 答案　(1)减少农药、化肥的使用 6‎ ‎(2)分解者　食用菌产生的CO2使大棚内CO2浓度升高，蔬菜光合速率加快 ‎(3)能量的多级利用和物质的循环再生 ‎7．(2019·佛山二模)回答下列问题：‎ ‎(1)用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，有核的一半能分裂，无核的一半不能分裂。当有核的一半分裂到16～32个细胞时，科学家将其中一个细胞的细胞核挤到无核的一半，结果发现这一半也开始分裂，并且像有核的那一半一样，最终发育成正常的胚胎。科学家通过这个实验证明了______________________________，从而为核移植技术的发展奠定了理论基础。‎ ‎(2)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的动物体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和pH适宜外，还应保证__________(答出三点)。核移植前还需对受体卵母细胞进行去核操作，其目的是___________________________。‎ ‎(3)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过____________________等技术环节，才能获得克隆动物。‎ 答案　(1)早期胚胎细胞的细胞核具有全能性 ‎(2)无菌、无毒、适宜的气体环境　保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自核供体 ‎(3)早期胚胎培养、胚胎移植 6‎