2020版高考生物总复习第40讲胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题训练（含解析）新人教版

2020版高考生物总复习第40讲胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题训练（含解析）新人教版

第40讲　胚胎工程　生物技术的安全性和伦理问题测控导航表知识点题号1.受精作用与早期胚胎发育和培养1,22.胚胎移植、胚胎分割及胚胎干细胞3,4,5,7,83.生物技术的安全性及伦理问题61.(2018·湖北武汉调研)哺乳动物排卵后卵巢内残留的某些细胞团称为黄体,其在卵巢内存在的时间长短取决于雌性哺乳动物是否妊娠。如果没有妊娠,黄体发育两周后即退化,反之可以维持数月。回答下列问题:(1)哺乳动物精子的发生过程和卵子发生过程的主要区别有:精子的形成需经过变形且生殖细胞数量多;卵子的发生不需变形且生殖细胞数量少。除此之外还有   　　　　　(答出一个区别即可)。 (2)在受精前,精子发生相应的生理变化后才具备受精能力,该过程称为　　　　　　。在受精阶段,精子与卵子相遇时,首先发生　　　　　　,释放出来的酶溶解放射冠和透明带。当精子触及卵细胞膜的瞬间,会产生阻止多个精子入卵受精的反应,称为　。 (3)进行胚胎分割时,需对囊胚阶段的内细胞团进行均等分割,其原因是　。 (4)胚胎植入子宫后能产生大量的蛋白质类激素X,而未受孕的母体内激素X的含量极低。请推测激素X对黄体的生理作用是　。 解析:(1)哺乳动物精子的发生过程和卵子发生过程的主要区别有:精子的形成需经过变形且生殖细胞数量多;卵子的发生不需变形且生殖细胞数量少,除此之外还有精子的发生起始于雄性动物的初情期,卵子的发生和储备起始于胎儿期。(2)在受精前,精子发生相应的生理变化后才具备受精能力,该过程称为精子获能。在受精阶段,精子与卵子相遇时,首先发生顶体反应,释放出来的酶溶解放射冠和透明带。当精子触及卵细胞膜的瞬间,会产生阻止多个精子入卵受精的反应,称为透明带反应。(3)对早期胚胎进行胚胎分割,要注意将囊胚阶段的内细胞团均等分割,以利于分割后的胚胎恢复和进一步发育,若分割不均匀,会使得含内细胞团少的部分发育不良或不发育。(4)没有妊娠,黄体发育两周后即退化,胚胎植入子宫后能产生大量的蛋白质类激素X,而未受孕的母体内激素X的含量极低,说明激素X能维持黄体的寿命。答案:(1)精子的发生起始于雄性动物的初情期,卵子的发生和储备起始于胎儿期(2)精子获能　顶体反应　透明带反应(3)若分割不均匀,会使得含内细胞团少的部分发育不良或不发育(4)维持黄体的寿命2.(2018·广东广州模拟)小鼠(2N=40)是常用的实验动物。研究人员通过下图所示的流程培育出了雄性小鼠A和小鼠B。在不考虑基因突变的情况下,回答下列问题:n(1)可通过　　　　　　技术将桑椹胚移入代孕母鼠子宫内,使其继续发育。从生理学基础看,代孕母鼠对移入子宫的胚胎基本不发生　　　　　　,这为胚胎在受体内存活提供了可能。 (2)经检测,第一极体的染色体数目正常,则在正常情况下,图中所示的卵母细胞应含有　　　　个核DNA,从8细胞胚中取下的细胞在有丝分裂中期时含有的染色体数目是　　　　。 (3)若提供精子的雄鼠基因型是XbY,提供卵母细胞的雌鼠基因型是XBXb,第一极体和8细胞胚取下的细胞中均检测到有基因B,原因是 　。 (4)利用克隆技术培育小鼠B的过程,需要去除卵母细胞的　　　　。小鼠B的性状与小鼠A不完全相同,从遗传物质的角度分析,其原因是　   　。 解析:(1)将桑椹胚移入代孕母鼠子宫内运用的生物技术为胚胎移植。被移植的胚胎在受体内存活的生理学基础是代孕母鼠对移入子宫的胚胎基本不发生免疫排斥。(2)经减数第一次分裂产生一个次级卵母细胞和第一极体,图示的卵母细胞应为次级卵母细胞,因此核DNA数为40个,8细胞胚是受精卵经过3次有丝分裂形成的,其中所取的一个细胞在有丝分裂中期时含有的染色体数目是40条。(3)因为提供卵母细胞的雌鼠基因型是XBXb,若进行正常减数分裂,形成的卵细胞和极体的基因组成不同,不可能存在第一极体和8细胞胚中均检测到B基因,由此推断造成该情况的原因可能是卵母细胞在减数第一次分裂前期两条X染色体之间发生了交叉互换。(4)利用克隆技术培育小鼠B的过程为体细胞的核移植,需去除卵母细胞的细胞核。小鼠A是由桑椹胚发育形成的,而小鼠B的核基因与小鼠A相同,但细胞质基因则来自克隆时选取的卵母细胞,其性状与小鼠A不完全相同。答案:(1)胚胎移植　免疫排斥反应(2)40　40(3)卵母细胞在减数第一次分裂前期两条X染色体之间发生了交叉互换(4)细胞核　小鼠B与小鼠A核基因相同,其控制的性状基本相同,但小鼠B的细胞质基因来自克隆时选取的卵母细胞,细胞质基因决定的性状则会与小鼠A不同3.(2018·山东烟台一模)下图表示利用小鼠胚胎干细胞(ES细胞)做的研究,分析回答下列问题:(1)a过程表示基因工程,则其核心步骤是 　　　　　。该过程所使用的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)b过程可增加ES细胞的数量,若想从早期胚胎中获得更多的ES细胞,可将早期胚胎培养至　　　　(时)期。d过程移入的胚胎能够存活,是因为代孕子宫不会对其发生　　　　　　　　,同时能与受体子宫建立正常的　　　　　　　　的联系。用肝癌细胞作抗原刺激B淋巴细胞,再将此淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后获得细胞代谢产物　　　　　　　　,该产物与抗癌药物结合制成“生物导弹”,从而定向杀死小鼠体内的肝癌细胞。 n(3)上述研究过程中使用的技术有  (至少3个)。若要培养试管动物,除以上技术外,还需要运用　　　　　　技术。 解析:(1)基因工程的核心步骤是构建目的基因(致癌基因)的表达载体,需要限制酶和DNA连接酶的催化。(2)图中b过程为利用动物细胞培养获得更多的ES细胞的过程。若要从早期胚胎中获得更多ES细胞,则可将早期胚胎培养至囊胚期。d为胚胎移植,移植到受体子宫内的胚胎能存活,表明代孕子宫不会对其发生免疫排斥反应,同时能与受体子宫建立正常的生理和组织上的联系。以肝癌细胞为抗原获得的杂交瘤细胞可分泌抗肝癌细胞抗体。(3)a为基因工程技术,b过程涉及动物细胞培养技术,c表示早期胚胎培养技术,d表示胚胎移植技术。培养试管动物还需要体外受精技术。答案:(1)(致癌)基因表达载体的构建　限制酶和DNA连接酶(2)囊胚　免疫排斥反应　生理和组织上　抗肝癌细胞抗体(3)DNA重组技术、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植　体外受精4.(2018·江西六校联考)某基因研究院培育出了转基因克隆绵羊,该绵羊能合成深海鱼体内富含的不饱和脂肪酸omega-3。(1)在培育转基因克隆绵羊过程中,除去处于　　　　期的卵母细胞的细胞核,通过　　　　使该细胞与供体细胞融合,进而构建重组胚胎。 (2)为保证胚胎移植顺利进行,需要在合适的季节对供、受体母羊进行　　　　　　处理,重组胚胎发育到　　　　　　　　阶段时,可将其移入受体母羊。 (3)培育过程中,科研人员同时将omega-3合成酶的基因片段转移到了该羊基因组中,该过程的核心是　　　　　　　　　　　,目的基因进入受体细胞并维持稳定和表达的过程,称为　　　　。 (4)目前,人们主要通过食用深海鱼肉摄取omega-3,人们过度捕杀深海鱼而严重破坏了海洋生态系统,使生态系统的　　　　稳定性下降。建造海底人工鱼礁,其目的是改善海洋环境,是实现海洋渔业可持续发展的举措之一,这体现了生态工程所遵循的　　　　原理。 解析:(1)在培育转基因克隆绵羊过程中,首先要进行细胞核移植,即除去处于MⅡ中期的卵母细胞的细胞核,通过电刺激使该细胞与供体细胞融合,进而构建重组胚胎。(2)为保证胚胎移植顺利进行,需要在合适的季节对供、受体母羊进行同期发情处理;重组胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段时,可将其移入受体母羊。(3)科研人员将omega-3合成酶的基因片段转移到了该羊基因组中,利用了基因工程的技术。基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤;目的基因进入受体细胞并维持稳定和表达的过程,称为转化。(4)过度捕杀深海鱼会导致海洋生态系统的生物种类减少,营养结构简单,自我调节能力减弱,最终使生态系统的抵抗力稳定性下降;建造海底人工鱼礁,其目的是改善海洋环境,处理好生物与环境间的协调与平衡,是实现海洋渔业可持续发展的举措之一,这体现了生态工程所遵循的协调与平衡原理。答案:(1)MⅡ中　电刺激(或离心、振荡皆可)(2)同期发情　桑椹胚或囊胚(3)基因表达载体的构建　转化(4)抵抗力　协调与平衡5.(2019·n江西九江月考)目前,体外分离和培养胚胎干细胞的实验方法已经很成熟,它们可以被大量的培养和扩增,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,都具有很强的扩增能力。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　　　　　　或　　　　　　,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　。 (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 　。 (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?　。 (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　　　　　　　　,然后采用　　　　　　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: 　。 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条件下胰岛素分泌量明显增多,而在低浓度葡萄糖条件下胰岛素分泌量少,说明干细胞成功诱导成了胰岛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,该实验支持胰岛素释放的理论。(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动物细胞内。n(6)该实验是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。答案:(1)早期胚胎　原始性腺(2)维持培养液的pH(3)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)支持　(5)构建基因表达载体　显微注射(6)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6.重症联合免疫缺陷(SCID)是一种罕见的遗传病,该病是由于腺苷脱氨酶ADA缺陷所致,ADA活性下降将使细胞损伤或死亡,致细胞体液免疫缺陷,ADA活性缺陷性疾病为X染色体隐性遗传病,虽然ADA编码基因也发现有缺失突变,但大部分为碱基置换突变。(1)某研究小组利用一种经过修饰的腺病毒作为　　　　,将治疗SCID的正常基因导入胚胎干细胞内,胚胎干细胞再经　　　　　　形成骨髓细胞,然后移植给人体。这种对SCID患者进行治疗的方法称为　 　　　　。 (2)有一对正常的夫妇生了一个患SCID的儿子,他们希望通过设计试管婴儿再生一个健康的孩子。设计试管婴儿的基本程序:首先为女性注射　, 实现超数排卵,然后从卵巢中吸取卵母细胞,培养到MⅡ中期;再将成熟的卵子与获能的精子经　　　　　　形成受精卵,然后将受精卵移入　　　　　　中继续培养获得早期胚胎;从早期胚胎中取出一个细胞进行　　　　　　　　,选择无致病基因的胚胎进行移植。 (3)这对夫妇用该试管婴儿的脐带血救治患病孩子。大多数人认为,用设计试管婴儿的办法救治自己的孩子是符合伦理道德的,理由是 　。 解析:(1)在对SCID患者进行治疗时,首先从病人体内获得治疗SCID的正常基因,进行培养,在体外借助一种经过修饰的腺病毒作为载体进行基因转移,将转入治疗SCID的正常基因的胚胎干细胞定向诱导分化,继而形成骨髓细胞,然后移植给人体,这种治疗方法称为体外基因治疗。(2)设计试管婴儿所需受精卵是通过体外受精形成的。受精卵形成后需移入发育培养液进行培养获得早期胚胎。在进行胚胎移植前要对形成的早期胚胎进行遗传学诊断。女性超数排卵时注射的激素为促性腺激素。(3)用设计试管婴儿的办法救治自己的孩子是符合伦理道德的,理由在于:父母是出于强烈的爱子之心,千方百计地救治自己孩子的行为;同时也是救治患者最好、最快捷的办法之一。答案:(1)载体　细胞分化(定向诱导分化)　体外基因治疗　(2)促性腺激素　体外受精　发育培养液　遗传学诊断(基因检测、性别鉴定)　(3)父母是出于强烈的爱子之心,是为了救治孩子(这是救治患者最好、最快捷的办法之一;提供造血干细胞等不会对婴儿造成伤害)7.(2018·山东潍坊二模)下图是利用乳腺生物反应器生产外源蛋白的技术流程简图。请据图回答:(1)为获取多枚胚胎,可用　　　　　　　对A羊进行处理;为确保胚胎移植成功,还需对A羊和C羊进行　　　　　　处理。 n(2)动物胚胎的培养液中除各种营养物质外,一般还需添加　　　　以利胚胎发育;胚胎发育到一定阶段,可通过选取　　　　的细胞做DNA分析鉴定性別。 (3)若要检测转基因动物乳汁中是否含有外源蛋白,可用　　　　　　　　法进行检测。 (4)构建基因表达载体时,若目的基因插入在启动子的上游,则转基因动物无法生产相应的外源蛋白,原因是 　　　　　　　　　　。 (5)利用人体胰腺组织为材料构建的cDNA文库,　　　　(填“能”或“不能”)用于制作人生长激素的乳腺生物反应器,原因是　 　。 解析:(1)A羊为母羊,为获取多枚胚胎,可用促性腺激素对之进行处理,使其超数排卵。A羊为供体,C羊为受体,为确保胚胎移植成功,还需对A羊和C羊进行同期发情处理。(2)早期胚胎培养时需添加各种营养物质,还需添加动物血清等。滋养层细胞将来发育成胎膜胎盘,取样滋养层细胞对胎儿将来的发育几乎没有影响,因此鉴定性别时选滋养层细胞。(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质,可用抗原—抗体杂交进行检测。(4)若目的基因插入在启动子的上游,导致目的基因不能转录,则转基因动物无法生产相应的外源蛋白。(5)人体胰腺组织为材料构建的cDNA文库,只含有胰腺中已表达的基因,人的生长激素基因在胰腺中不能表达,因此利用人体胰腺组织为材料构建的cDNA文库。不能用于制作人生长激素的乳腺生物反应器。答案:(1)促性腺激素　同期发情　(2)血清　滋养层　(3)抗原—抗体杂交　(4)目的基因不能转录　(5)不能cDNA文库中只含有相应组织或器官中已转录(或已表达)的基因,而人生长激素基因在胰腺组织中不能转录(表达)8.如图Ⅰ、图Ⅱ分别表示两项胚胎工程技术应用图解,请据图回答下列问题:(1)图Ⅰ与图Ⅱ共同用到的生物工程技术有　　　　、　　　　　。 (2)图Ⅱ中,首先要用激素对C羊和代孕母羊H进行　　　　　　处理,然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子,选择处于　　　　　　　　　　期的卵母细胞与获能精子在体外完成受精得到受精卵F。 (3)图Ⅱ中,过程d的操作,在相应酶处理后一般选用　　　　作为外源基因的载体,通过　　　　法导入受精卵F中。外源基因是否导入受精卵并稳定遗传,可以采用　　　　　　　方法对b过程产生的细胞进行检测。 (4)细胞E和F一般在体外培养到　　　　　　　　期即可移植到代孕母体子宫内。小羊X和小羊Y比较,小羊Y的显著特点是　 　。 解析:(1)图Ⅰ与图Ⅱ均采用了动物细胞培养(早期胚胎培养)和胚胎移植技术。(2)图Ⅱ中,首先要用激素对C羊和代孕母羊H进行同期发情处理;然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子,选择处于MⅡ中期的卵母细胞与获能精子在体外完成受精得到受精卵F。n(3)图Ⅱ中,过程d表示将目的基因导入受体细胞,该过程一般选用质粒作为外源基因的载体;显微注射法是将目的基因导入动物细胞的最有效方法;检测外源基因是否导入受精卵,可采用DNA分子杂交技术(基因探针技术)。(4)早期胚胎需在体外培养到桑椹胚或囊胚期才可移植到代孕母体子宫内。小羊X是无性生殖的产物,其细胞核遗传物质都来自A羊,因此其性别与A羊相同,性状也主要与A羊相同,而小羊Y是有性生殖的产物,具有双亲的遗传物质,因此其性别不确定,且兼有C羊和D羊的性状,同时能出现外源基因的性状。答案:(1)动物细胞培养(早期胚胎培养)　胚胎移植(2)同期发情　减数第二次分裂中(MⅡ中)(3)质粒　显微注射　DNA分子杂交(基因探针)(4)桑椹胚或囊胚　性别不确定;兼有C羊和D羊的性状;出现外源基因的性状(答出一项即可)