高考生物二轮复习精品练习：专题17《胚胎工程　生物技术的安全性和伦理问题及生态工程》（含详解）

模块六　专题十七　

1．科学家将蜘蛛的相关基因导入山羊体内，创造出转基因山羊，使羊奶中含有一种独特的蛛丝蛋白，利用这种蛛丝蛋白制造的蛛丝纤维具有很高的强度和伸缩性，可制成防弹背心、降落伞绳等。下面是生产原理图，请回答问题：

(1)在①过程中用到的酶是__逆转录酶__，在②过程中用到的酶是__限制酶和DNA连接酶__。

(2)将基因表达载体导入受体细胞常用的方法是__显微注射法__。如果导入的受体细胞为体细胞，则③过程需要的技术操作是__核移植__，重组细胞才具有发育的全能性。

(3)④过程所用的胚胎工程技术是__早期胚胎培养__，该过程所用培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和__动物血清__等。

(4)进行⑤过程需要的技术操作是__胚胎分割__，最佳时期是__桑椹胚或囊胚__。

(5)进行⑥过程时，需要对供、受体母羊进行选择，并__用激素进行同期发情__处理。

[解析]　(1)由mRNA形成DNA是逆转录，需要逆转录酶。构建基因表达载体需要限制酶对目的基因和运载体进行切割，然后用DNA连接酶进行连接。(2)将构建好的基因表达载体导入动物受体细胞常用显微注射法。如果是体细胞，则需要进行体细胞核移植。(3)由重组细胞到早期胚胎需要经过早期胚胎培养技术。在培养液中除了营养物质外还需要加入动物血清。(4)将胚胎形成2个相同的胚胎时需要采用胚胎分割技术，一般是将发育良好的桑椹胚或囊胚期的胚胎进行分割，进行分割时一定要将内细胞团进行均等分割。(5)进行胚胎移植时，一定要对供体和受体母羊用孕激素进行同期发情处理，使它们的生理状态相同。

2．(江西省南昌市生物一模)人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大，通常从人血中提取，但由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重，如果应用基因工程和克隆技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，那么利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能，其大致过程如下：

Ⅰ.采用良种供体奶牛的卵母细胞和精子，通过体外受精，形成受精卵；

Ⅱ.将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵，形成重组细胞；

Ⅲ.电脉冲刺激重组细胞，促使其形成早期胚胎；

Ⅳ.将胚胎移植到受体母牛的子宫中，最终发育成转基因小牛。

请回答下列问题：

(1)实验步骤Ⅰ中，在体外受精前，需要对奶牛的精子进行__获能__处理，受精时，往往一个卵母细胞只能和一个精子结合，受精过程中防止多精入卵的生理反应包括__透明带反应和卵细胞膜反应__。

(2)实验步骤Ⅱ中，将人的血清白蛋白基因导入奶牛受精卵的最为有效的方法是__显微注射法__。

(3)实验步骤Ⅲ中，进行动物早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种无机盐和有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加__激素__和动物血清。

(4)实验步骤Ⅳ中，应选择性别为__雌性__的奶牛胚胎进行移植。

[解析]　(1)体外受精前，对精子要进行获能处理；阻止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。(2)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法。(3)进行动物早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种无机盐和有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加激素和动物血清。(4)血清白蛋白要从乳汁中提取，只有雌性奶牛才能产生乳汁，因此胚胎移植时，必须选取雌性奶牛的胚胎进行移植。

3．随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：

(1)应用1中获得的良种小牛，遗传物质来源于__供体1和供体2__个体，性别为__雌性__。

(2)在应用2、3、4中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其__获能__。

(3)应用3可实现良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将__内细胞团__均等分割，否则将影响分割后的胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需从__滋养层__细胞取样做DNA分析。

(4)应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需要温度、无菌、无毒等环境条件外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核苷酸，还要加入__动物血清(或血浆)__；向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养基的__pH__。

[解析]　(1)应用1为核移植技术，其中重组细胞的细胞核来自供体1、细胞质来自供体2，所以良种小牛的遗传物质来自供体1和2，其中控制性别的基因位于细胞核中，所以良种小牛的性别与供体1(母牛)相同。(2)获能的精子才能与成熟的卵母细胞(发育至减数第二次分裂中期)完成受精作用。(3)胚胎分割时，囊胚期的内细胞团应均等分割，这样有利于胚胎的恢复和进一步发育。从滋养层细胞取样做DNA分析可鉴定性别。(4)培养动物细胞时，培养液中还应加入血清或血浆。向培养液中通入CO2可维持培养液pH的稳定。

4．培育“试管山羊”的基本过程如图所示。据图回答下列问题。

(1)甲过程为__卵母细胞的采集__，其过程中可通过给母山羊注射__促性腺激素__使其超数排卵。

(2)乙过程的目的之一是__对精子进行获能__处理。

(3)乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同，乙过程的培养液为__获能溶液__或专用的受精溶液，丙过程的培养液为__发育培养液__。

(4)丁过程是__胚胎移植__，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的代孕母羊子宫内。

[解析]　分析图示可知，甲过程为卵母细胞的采集，一般用促性腺激素处理良种母山羊，使其超数排卵。乙过程为精子获能以及受精，获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精。丙过程为早期胚胎培养，在发育培养液中进行。丁过程是胚胎移植，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同(而不是性状相同)的其他雌性动物子宫内使之继续发育为新个体。

5．(长郡月考)回答下列与生态工程有关的问题：

(1)一般来说，生态工程的主要任务是对__已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)__进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、__可持续__等特点。

(2)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生、协调与平衡、__整体性__、物种多样性等原理。人畜粪便用于农作物的生产主要符合__物质循环再生__原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了__物种多样性__原理。

(3)在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少__人类的干扰__，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。

(4)“猪—沼—果”是我国一种常见的生态农业模式，以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展。该生态农业中的所有生物共同组成了__群落__(填“生态系统”“群落”或“种群”)；该生态农业模式能实现能量的__多级利用(多途径利用)__。

[解析]　(1)通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。(2)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(3)在湿地生态恢复工程中，应尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。(4)群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物的集合。

6．加拿大科学家通过转基因山羊已经生产出重组的人类丁酰胆碱酯酶，该酶可以用于对抗生化武器。如图是转基因山羊的培育过程示意图，请据图回答问题(山羊为二倍体)：

(1)在上述操作中，目的基因是__(人类)丁酰胆碱酯酶__基因，将该基因表达载体导入受体细胞常用的方法是__显微注射__法。

(2)胚胎工程是指对动物的早期胚胎或__配子__所进行的多种显微操作和处理技术。图中过程⑦所涉及的胚胎工程技术是__胚胎移植__。

(3)从雌性山羊卵巢内获取的卵母细胞需要培养到__减数第二次分裂中(MⅡ中)__期才能完成受精作用，此时细胞中的染色体组数是__1__。为了获得更多的卵母细胞，往往需要向雌性山羊体内注入__促性腺__激素。受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和__卵细胞膜反应__。

(4)要同时获得多只与此转基因山羊遗传物质相同的小羊，可对囊胚进行__胚胎分割__。

(5)下列不属于生物武器特点的是__D__。

A．致病力强，传染性大

B．污染面积大，危害时间长

C．有潜伏期，传染途径多

D．造价高，技术难度大

[解析]　(1)根据题意，是利用转基因山羊生产人类丁酰胆碱酯酶，所以丁酰胆碱酯酶基因是目的基因；由于受体是动物，故将目的基因表达载体导入受体细胞常用的方法是显微注射法。(2)根据胚胎工程的概念，它是指对动物的早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，图中过程⑦是将早期胚胎通过胚胎移植技术移植到代孕雌羊的子宫内。(3)从山羊体内获取的卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才具有受精能力；由于山羊是二倍体生物，减数第一次分裂结束时，细胞中染色体和染色体组数目减半，故此时细胞中染色体组数目为1；为了获得更多的卵母细胞，可通过注射促性腺激素的方法促进雌羊超数排卵；受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。(4)要同时获得多只遗传物质相同的小羊，可在囊胚期进行胚胎分割。(5)生物武器的特点是致病力强，传染性大、污染面积大，危害时间长、有潜伏期，传染途径多。

7．(景德镇一模)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，猪鸭粪、沼渣肥田。请据图回答：

(1)该生态系统中最主要的成分是__水稻、杂草、蔬菜(生产者)__，鸭在该生态系统中属于第__二、三__营养级。

(2)若该生态系统中有鼠，调查鼠的种群密度，常用的方法是__标志重捕法__；调查该生态系统中杂草中稗草的种群密度，一般采用的方法是__样方法__。

(3)在生态系统中，基本组成元素能在生物群落和无机环境中不断循环，为什么还要往农田中不断施加氮肥？

__氮元素不断通过农产品输出该生态系统__。

(4)写出该生态系统运用的生态工程原理：__物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理__(至少2种)。

[解析]　(1)每个生态系统中的主要成分都是生产者，从图中看，鸭在不同的食物链中所处的营养级不同，分别处于第二、三营养级。(2)鼠的活动能力较强，所以一般采用标志重捕法调查种群密度；调查植物种群密度一般采取样方法；(3)农田生态系统中生产的产品，不断被运出，所以在农田中要不断施加氮肥，补充氮元素才能保证农田生态系统不断输出产品。(4)该农田生态系统利用的生态工程原理有物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理。

8．(威海二模)科技发展对我们的生活会产生重要影响。

(1)研究发现多种肿瘤细胞中的TOP2A蛋白会大量表达，因此制备TOP2A蛋白单克隆抗体成为抗肿瘤的研究焦点。制备TOP2A蛋白单克隆抗体时，可以将TOP2A蛋白反复多次注射到小鼠体内，使其发生免疫反应。取__浆细胞和骨髓瘤__细胞在__聚乙二醇__(填物质)诱导下发生细胞融合，形成杂交瘤细胞。将杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得__足够数量并能产生TOP2A蛋白抗体__的细胞，最终提取出大量的单克隆抗体，用于癌症的治疗。

(2)2016年4月世界首个“三父母”婴儿诞生，引起全球广泛关注。医生首先从母亲的卵细胞中取出细胞核，注入已去核的捐赠者的卵细胞内，再用重组细胞与达到__获能__状态的精子进行体外受精。受精卵经早期培养，发育到8～16个细胞阶段完成植入，植入的胚胎发育到一定阶段开始出现分化，其中聚集在胚胎一端、个体较大的细胞称为__内细胞团__，而沿透明带内壁扩展和排列、个体较小的细胞将来发育成__胎膜和胎盘__。胚胎进一步发育成熟后从母体娩出。该技术为__线粒体__(填“染色体”或“线粒体”)基因控制的遗传病患者孕育健康后代带来了希望。

[解析]　(1)制备单克隆抗体时，用浆细胞和骨髓瘤细胞融合，诱导融合的化学物质是聚乙二醇，用选择培养基进行筛选得到杂交瘤细胞，再经过克隆化培养和抗体检测，得到足够数量并能产生TOP2A蛋白抗体的杂交瘤细胞。(2)精子获能后才能参与受精。囊胚期开始出现分化，其中聚集在胚胎一端、个体较大的细胞称为内细胞团；沿透明带内壁扩展和排列、个体较小的细胞是滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘。该技术所得到的后代中不含有供核细胞中的细胞质基因，使得线粒体基因控制的遗传病患者能孕育健康的后代。