【生物】2020届一轮复习人教版胚胎工程、生态工程作业

【生物】2020届一轮复习人教版胚胎工程、生态工程作业

‎2020届 一轮复习 人教版 胚胎工程、生态工程 作业 ‎1．(2019·江苏无锡普通高中月考)重组人纤溶酶原激活剂(rhPA)是临床血栓疾病治疗的主要生物药品。家兔具有多胎、妊娠期短、繁殖快、全年多发情，产仔率高等优点，可以作为乳腺生物反应器批量生产药物。下图是利用转基因兔生产重组人纤溶酶原激活剂(rhPA)的过程，请据图回答。‎ ‎(1)构建rhPA基因表达载体需要用限制酶Xho_Ⅰ切割质粒和目的基因，为获得乳腺特异性表达载体需用Sal Ⅰ和Not Ⅰ酶切割重组质粒使之线性化。‎ ‎(2)对母兔注射促性腺激素使其超数排卵，并与正常公兔配种。将乳腺特异性表达载体导入家兔受精卵中最有效的导入技术是显微注射技术。‎ ‎(3)将受精卵置于‎37 ℃‎的95%空气和5%CO2的气体环境中培养一段时间后移植到代孕兔的输卵管中，代孕兔需经同期发情(孕激素)处理。‎ ‎(4)子代兔需要经过筛选过程才能获得生产人纤溶酶原激活剂的生物反应器，原因有只有部分子代兔导入了人纤溶酶原激活剂基因、公兔不能表达人纤溶酶原激活剂基因。‎ 解析：(1)分析图示可知：构建rhPA基因表达载体时，目的基因(rhPA基因)插入到了质粒上的Xho Ⅰ酶切位点的下方，说明是用限制酶Xho Ⅰ 切割质粒和目的基因的。依据乳腺特异性表达载体的组成可知：为获得乳腺特异性表达载体，使重组质粒线性化，需用Sal Ⅰ和Not Ⅰ酶进行切割。(2)对母兔注射促性腺激素使其超数排卵，并与正常公兔配种。将乳腺特异性表达载体导入家兔受精卵中，常采用的最有效的导入技术是显微注射技术。(3)将受精卵置于‎37 ℃‎的95%空气和5%CO2的气体环境中培养一段时间后，移植到经同期发情(孕激素)处理的代孕兔的输卵管中，以使该受精卵继续发育为子代。(4)由于只有部分子代兔导入了人纤溶酶原激活剂基因，而且公兔不能表达人纤溶酶原激活剂，所以子代兔需要经过筛选过程才能获得生产人纤溶酶原激活剂的生物反应器。‎ ‎2．(2019·安徽六校联考)白血病是由于造血干细胞增殖分化异常而引起的恶性增殖性疾病，目前治疗白血病的主要方法是骨髓移植，但骨髓配型的成功率较低，大大限制了白血病的治疗。新生婴儿的脐带血中含有丰富的干细胞，将其采集以后在特定条件下保存，既可以用于自体的细胞移植，也可用于异体干细胞移植。请据此回答下列有关问题：‎ ‎(1)骨髓移植必须进行骨髓配型实验，原因是防止移植后发生强烈的免疫排斥反应；目前临床上通常通过使用免疫抑制剂抑制T细胞(或“T细胞和B细胞”)的增殖来提高移植细胞的成活率。使用脐带血干细胞进行异体移植也会发生这样的问题，但程度会明显减轻，原因是脐带血干细胞相对于成体的骨髓干细胞的分化程度低，某些抗原基因没有表达。‎ ‎(2)造血干细胞移植之前先要进行培养，培养时除需要适宜的温度、无菌无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清(或血浆)等，还要向培养液中通入O2和CO2。通入O2的目的是保证细胞能够进行有氧呼吸(或保证细胞代谢正常进行)，通入CO2的目的是维持培养液的pH。‎ ‎(3)在进行细胞移植前，若对移植的细胞进行基因改造，基因改造是否成功，需要对受体细胞进行检测，在分子水平上检测是否翻译出相应蛋白质的方法是抗原—抗体杂交。‎ 解析：(1)因为移植的骨髓相当于抗原，机体会发生免疫排斥反应，所以骨髓移植必须进行骨髓配型实验；目前临床上通常通过使用免疫抑制剂抑制T细胞(或T细胞和B细胞)的增殖来提高移植的成活率。脐带血干细胞相对于成体的骨髓干细胞的分化程度低，某些抗原基因没有表达，因此使用脐带血干细胞进行异体移植也会发生这样的问题，但程度会明显减轻。(2)动物细胞培养时除需要适宜的温度、无菌无毒的环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清或血浆等，还要向培养液中通入氧气和二氧化碳，通入氧气可以保证细胞能够进行有氧呼吸，通入二氧化碳可以维持培养液的pH。(3)对受体细胞进行检测包括分子水平上的检测和个体水平上的检测，在分子水平上检测目的基因是否翻译成了相应蛋白质的方法是抗体—抗原杂交。‎ ‎3．(2019·贵州遵义四中月考)下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，用作物养猪、养鸭，用秸秆培育蘑菇、生产沼气，用猪鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题：‎ ‎(1)该生态系统建设过程中利用的主要生态工程原理是物质循环再生原理；该生态系统的抵抗力稳定性有了明显提高，这是利用了物种多样性原理。‎ ‎(2)在实际操作过程中，该地区考虑到了养鸭场和养猪场的规模，这利用了生态工程建设的协调与平衡原理。确定该地区还应考虑哪些方面的问题(答两项即可)生产者的产量；土地对粪肥的承载力；对粪肥的加工和利用情况；外地调运饲料的饲养成本。‎ ‎(3)我国人口较多，人均土地、水资源和能源占有量少，所以在进行生态工程时，一定要注重生态效益、社会效益和经济效益的统一。‎ 解析：(1)该生态工程遵循自然界物质循环规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。该生态系统增加了物种多样性，增加了营养结构的复杂性，使该生态系统的抵抗力稳定性有了明显提高。由此可知，建设该生态系统分别利用了生态工程中物质循环再生原理和物种多样性原理。(2)生态系统的生物数量不能超过环境承载力(环境容纳量)的限度。因此，在进行生态工程建设时，需要考虑环境的承载力，考虑养鸭场和养猪场的规模，这遵循的是协调与平衡原理。该地区应考虑生产者的产量；土地对粪肥的承载力；对粪肥的加工和利用情况；外地调运饲料的饲养成本等问题。(3)我国人口较多，人均土地、水资源和能源占有量少，所以在进行生态工程时，一定要注重生态效益、社会效益和经济效益的统一。‎ ‎4．(2019·湖南长郡中学月考)下图为三亲婴儿的培育过程，请据图回答下列问题：‎ ‎(1)受体应选用减数第二次分裂中期卵母细胞，去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它含有促进细胞核全能性表达的物质。若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行获能处理，才能受精。‎ ‎(2)体外受精完成后，还需要进行早期胚胎培养，早期胚胎的培养液除了一些无机盐和有机盐类外，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、血浆等天然物质，当培养到桑椹胚或囊胚时再进行胚胎移植。如需做性别鉴定，还需从滋养层细胞取样做DNA分析。‎ ‎(3)捐献者携带的红绿色盲基因不能(填“不能”或“能”)遗传给三亲婴儿，原因是捐献者只是提供了卵母细胞的细胞质。‎ 解析：(1)卵母细胞培养到减数第二次分裂中期时才具备受精能力，而精卵结合前，对精子还需进行获能培养；选用卵母细胞作受体细胞的原因一是体积大，便于操作；二是因为该细胞质内的营养成分充足，含有促进细胞核全能性表达的物质，有利于移植后的分裂及细胞核全能性的表达。(2)动物细胞培养除营养物质外，还需有动物血清、血浆等物质，当培养到桑椹胚或囊胚期再进行胚胎移植，如需做性别鉴定，可取囊胚期的滋养层细胞做DNA分析。(3)由于捐献者只是提供了卵母细胞的细胞质，而红绿色盲基因是核基因，故捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿。‎ ‎5．(2019·江西三省十校联考)目前，体外分离和培养胚胎干细胞的实验方法已经很成熟，它们可以被大量培养和扩增，并定向分化为胰岛细胞、心肌细胞等多种不同类型的细胞。而且，胚胎干细胞诱导分化的细胞，无论在体外还是移植到体内，都具有很强的增殖能力。请回答下列有关问题：‎ ‎(1)科学家利用胚胎干细胞技术，诱导生成胰岛B细胞，以治疗小鼠糖尿病病理模型。该实验用的胚胎干细胞通常可以取自小鼠的早期胚胎或原始性腺，取出的胚胎干细胞进行动物细胞培养，这个过程需要向培养液中加入诱导物。两周后镜检可以发现，培养的细胞呈胰岛样细胞的变化。随后，再进行了一系列实验，以检测该细胞是否具有胰岛B细胞的生理功能。‎ ‎(2)培养小鼠胚胎干细胞时，通常将其置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。‎ ‎(3)胰岛素释放实验：控制培养液中葡萄糖的浓度，检测细胞分泌胰岛素的量，图甲表示所得实验结果。据此分析干细胞诱导成功，得到此结论的依据是在糖浓度高时，细胞分泌的胰岛素多；在糖浓度低时，细胞分泌的胰岛素少。‎ ‎(4)体内移植实验：将细胞移植到患糖尿病的小鼠体内，检测小鼠的血糖水平，结果如图乙所示。胰岛素移植实验是否支持胰岛素释放实验的结论？支持。‎ ‎(5)若将小鼠胚胎干细胞经诱导生成的胰岛B细胞移植到糖尿病患者体内，会引起强烈的免疫排斥反应。若事先在胚胎干细胞基因组中导入X调节因子，便可避免此类问题。将X调节因子导入胚胎干细胞，通常先要构建基因表达载体，然后采用显微注射法导入胚胎干细胞中。‎ ‎(6)指出本研究在实践方面的一个意义：诱导胚胎干细胞向胰岛B细胞分化，为糖尿病的细胞治疗提供了一条可能的新途径。‎ 解析：(1)胚胎干细胞通常可以取自小鼠的早期胚胎或原始性腺。(2)动物细胞培养时要有一定浓度的CO2‎ ‎，其主要作用是维持培养液的pH。(3)由图甲可知，高浓度葡萄糖下胰岛素分泌量明显增多，而在低浓度葡萄糖浓度下胰岛素分泌量少，说明干细胞成功诱导分化成了胰岛B细胞。(4)分析图乙，移植组的血糖浓度在正常血糖范围上下波动，而未移植组的血糖浓度明显高于正常血糖组的，该实验支持胰岛素释放的结论。(5)将外源基因导入到胚胎干细胞中，需要先构建基因表达载体，然后利用显微注射法导入到胚胎干细胞内。(6)该实验是诱导胚胎干细胞向胰岛B细胞分化，可以为糖尿病的细胞治疗提供一条可能的新途径。 ‎ ‎6．(2019·湖南四校联考)据报道，中山大学中山眼科中心主任葛坚领导的研究小组将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠的囊胚里，再将囊胚移入代孕鼠体内发育形成猴鼠嵌合体—猴鼠，用于角膜等器官的移植研究。请回答下列问题：‎ ‎(1)胚胎干细胞体外培养诱导分化可形成大量皮肤干细胞，其原因是胚胎干细胞具有发育的全能性。根据胚胎干细胞的这种功能特性，当我们身体的某一细胞功能出现异常或退化时，利用胚胎干细胞的治疗思路是通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补。‎ ‎(2)囊胚期时，胚胎细胞开始出现分化，有些细胞个体较小，将来只能发育成胎膜和胎盘，这类细胞称为滋养层细胞。因此，应将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的内细胞团部位，以伴随其发育成某种组织。‎ ‎(3)将囊胚移入代孕鼠体内属于胚胎移植技术，此技术对代孕受体的要求是同种、生理状态相同的其他雌性动物。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。‎ 解析：‎ ‎(1)胚胎干细胞具有全能性，在体外培养时可以诱导分化形成不同的体细胞，因此可以通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补身体中功能出现异常或退化的细胞。(2)囊胚期时，胚胎细胞开始分化为滋养层细胞和内细胞团细胞，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，内细胞团细胞具有全能性，将来发育成胎儿的各种组织。因此，应将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的内细胞团部位，以伴随其发育成某种组织。(3)将囊胚移入代孕鼠体内属于胚胎移植技术，此技术中代孕受体必须是同种、生理状态相同的其他雌性动物。胚胎移植技术的优势主要是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。‎ ‎7．(2019·江苏南通考前卷)如图是江苏某农村因地制宜建设的生态农业园示意图。请回答。‎ ‎(1)该生态农业园建设依据的主要生态工程原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平稳原理(至少答出2个)。在“沼气发酵池→采摘园”过程中发生着仅物质(填“仅物质”“仅能量”或“物质和能量”)的传递。‎ ‎(2)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式，主要体现群落的垂直(填“水平”或“垂直”)结构在实践中的应用，这种养殖模式的优点是能充分利用生态系统的空间和食物资源。‎ ‎(3)流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和人工输入的能量。该生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，其意义是实现了生态系统物质和能量的多级利用，减少了环境污染。‎ ‎(4)请根据图示绘制出碳元素流经鸡鸭的过程图：‎ 呼吸作用释放的CO2流向蝇蛆(分解者)的有机碳。‎ 解析：(1)该生态农业园建设依据的主要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；沼气发酵池中有大量微生物，能将有机物分解成无机盐，采摘园里的植物只能利用沼液中的无机物，因此，在“沼气发酵池→采摘园”‎ 过程中发生着仅物质的传递。(2)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式(如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)，主要体现群落的垂直结构在实践中的应用；这种养殖模式的优点是能充分利用生态系统的空间和食物资源，缓解生物间的竞争。(3)流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和人工输入的能量。该生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，其意义是实现了生态系统物质和能量的多级利用，减少了环境污染。(4)根据图示可知，稻、麦和蔬菜等中的有机碳经鸡鸭的消化吸收被同化为鸡鸭体内的有机碳，这些有机碳中有一部分通过自身的呼吸作用以CO2形式释放到环境中，一部分直接流向蝇蛆(分解者)，还有一部分输出该生态系统，被人类利用。‎ ‎8．(2019·广西南宁毕业班摸底联考)利用乳腺生物反应器获取的药用蛋白具有产量高、成本低等优点。回答问题：‎ ‎(1)为使供体母牛一次排出多枚卵母细胞，常对其注射促性腺激素；采集的精子需要经过获能(处理)才具备受精能力。‎ ‎(2)要使人血清白蛋白基因在转基因奶牛的乳腺细胞中表达，应将其与牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组，启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。‎ ‎(3)为了获得母奶牛，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定，若要一次获得更多的优良性状个体可采用胚胎分割技术。‎ ‎(4)若要检测牛奶中是否含有人血清白蛋白，可采用抗原—抗体杂交技术。‎ 解析：(1)超数排卵需注射促性腺激素，采集到的精子需经过获能处理才能具备受精能力。(2)若使人血清白蛋白基因在转基因奶牛的乳腺细胞中表达，需让该基因与牛乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能够驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。(3)为了获得母奶牛，胚胎移植需移植雌性胚胎，因此需进行性别鉴定。若要一次获得更多的优良个体可采用胚胎分割技术。(4)检测目的基因是否表达，可采用抗原—抗体杂交技术。‎ ‎9．(2019·浙江四校联考)回答与生态工程有关的问题：‎ ‎(1)对农作物秸秆多途径利用的基本过程示意图如图所示，贯穿全过程的核心技术是物质的良性循环技术。其中“过腹还田”的具体途径是秸秆→家畜→粪便→农田。将秸秆和动物粪便等通过微生物发酵产生沼气，这利用了农业生态工程中的洁净可再生的新能源开发技术。‎ ‎(2)农业生产上，畜牧业依赖和受制于种植业，可以通过种植业和畜牧业的合理优化技术提高经济和社会效益。“退耕还林”后，林地的增加可以减少水土流失，更有利于受损生态系统的恢复。使用农药能有效控制农业害虫，但也使生态系统的生物多样性 减少，因此利用生物的种间关系进行生物防治是今后的发展方向。‎ 解析：(1)贯穿对农作物秸秆多途径利用全过程的核心技术是物质的良性循环技术。“过腹还田”的具体途径是通过农作物秸秆喂养牛、羊等草食性动物，牛、羊粪便再作为肥料施投到农田，实现物质的良性循环和多途径利用。沼气(生物能)、太阳能、风能、潮汐能、水电能等利用了洁净 可再生的新能源开发技术。(2)可通过种植业和畜牧业的合理优化技术提高经济和社会效益；林地的增加可以减少水土流失；农药使生态系统的生物多样性减少，因此可利用生物的种间关系发展生物防治技术。‎ ‎10．(2019·河北石家庄毕业班模拟)科研人员把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理，使其发育成胚胎，将胚胎移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆猪。这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪，现将两种技术进行比较。‎ ‎(1)图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪的技术流程是(填序号)⑤⑥③④。‎ ‎(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但可能由于缺失父方亲本基因，其生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。‎ ‎(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪说明卵母细胞具有全能性。‎ ‎(4)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择减数第二次分裂中(或MⅡ中)期的卵母细胞，并用微型吸管吸出细胞核和第一极体(缺一不可)。‎ ‎(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种且生理状态相同的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。‎ ‎(6)可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过反转录方法得到多种cDNA，并通过PCR技术扩增产物。‎ 解析：(1)通过细胞核移植获得克隆动物的过程包括：体细胞核移植获得重组细胞，将重组细胞进行细胞培养获得早期胚胎，然后进行胚胎移植，在子宫内发育成为成熟胚胎等过程。(2)通过孤雌生殖获得的个体，没有经受精过程，因此缺失其父方的遗传物质。(3)卵母细胞能经培养发育成完整个体，说明它具有全能性。(4)在体细胞核移植过程中，需要用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并用微型吸管一并吸出细胞核和第一极体。(5)胚胎移植时，需要移植到同种且生理状态相同的雌性个体中，因此需要作同期发情处理。(6)获取目的基因时，可以通过反转录法得到cDNA，然后通过PCR技术扩增目的基因。‎