【生物】2021届一轮复习人教版胚胎工程、生物技术的安全性　和伦理问题与生态工程作业 5页

第31讲　胚胎工程、生物技术的安全性　 和伦理问题与生态工程 ‎1.人的血清白蛋白(HAS)在临床上需求量很大,目前通常将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白,基本步骤如下:‎ Ⅰ.采集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)步骤Ⅰ中,卵母细胞与精子结合过程中防止多精入卵的生理反应包括　　　　　　　　　　　　。自然条件下,受精卵是在雌性动物的　　　　内形成的。 ‎ ‎(2)步骤Ⅱ中,将人的血清白蛋白基因导入牛受精卵最为有效的方法是　　　　　　　　　　　。导入基因前,需要将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,这一步骤称为　　　　　　　。 ‎ ‎(3)步骤Ⅲ中,进行动物早期胚胎的体外培养时,培养液中除需含有各种无机盐和有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外,还需要添加　　　和血清。通常在合成培养基中加入一定量的抗生素,其目的是　　　　　　　　　　　　 。 ‎ ‎(4)步骤Ⅳ中,应选择性别为　　　的奶牛胚胎进行移植。 ‎ ‎【解析】(1)防止多精入卵的两道屏障为透明带反应和卵细胞膜反应。自然条件下,受精作用的场所为输卵管。(2)将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法为显微注射法。将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,这一步骤称为构建基因表达载体。(3)早期胚胎培养过程中,培养液中除了需含有各种无机盐和有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外,还需要添加激素和血清。为了防止污染,通常在合成培养基中还需要加入抗生素。(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,必须选取雌性的奶牛胚胎进行移植。‎ ‎【答案】(1)透明带反应、卵细胞膜反应　输卵管　(2)显微注射法　构建基因表达载体　(3)激素　防止污染　(4)雌性 ‎2.下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图,据图回答:‎ ‎(1)该生态工程属于　　　　　　生态工程应用的实例,体现了　　　　　　　　　　　　　(至少答出两项)等生态工程的基本原理。 ‎ ‎(2)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益,如要通过基因工程培养抗病甘蔗,核心的步骤是　　　　　　　　　,然后通过　　　　　　技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培养成植株,若要检测目的基因是否表达出相应的蛋白质则可以用　　　　　　　　　‎ 技术进行检测。 ‎ ‎(3)为大量繁殖良种猪,首先要对母猪进行　　　　处理,以获得更多的良种猪卵母细胞,与经过　　　　处理的良种猪精子进行体外受精,再将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。 ‎ ‎(4)该生态系统的建立既使人们获得了经济效益,又减少了环境污染,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【答案】(1)农村综合发展型　物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理(至少答出两项)‎ ‎(2)基因表达载体的构建　植物组织培养　抗原-抗体杂交　(3)超数排卵　获能　(4)提高了能量利用率(实现了废物资源化)‎ ‎3.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　　　　　　　　　　　　　进行修复重建,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,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、　　　　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、　　　　　　　　　　、物种多样性等原理。人畜粪便用于农作物的生产主要符合　　　　　　　　　原理;连年种植单一品种作物造成病虫害增加主要违反了　　　　　　　　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　　　　　　,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　　　　(填“种群”“群落”或“生态系统”),该生态农业模式能实现能量的　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】(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进行修复重建,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,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原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理、物种多样性原理等。人畜粪便用于农作物的生产主要符合物质循环再生原理;连年种植单一品种作物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”生态农业中的所有生物共同组成了群落;由于充分利用了废弃物中的能量,所以该生态农业模式能实现能量的多级利用(多途径利用)。‎ ‎【答案】(1)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)　可持续　(2)整体性(或系统学和工程学)　物质循环再生　物种多样性　(3)人类的干扰　(4)群落　多级利用(多途径利用)‎ ‎4.请回答下列与胚胎发育和胚胎工程相关的问题:‎ ‎(1)下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,图中3是　　　　,7是　　　　。胚胎发育的先后顺序是　　　　　　(用字母和箭头表示)。1部位细胞将来发育成　　　　　　　。 ‎ ‎(2)下图表示的是体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。‎ A细胞是　　　　　　,在进行体外受精前要对精子进行　　　　处理。通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的遗传性状的根本原因是　　　　　　　　　　　　。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,应注意　　　　　　　,以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 ‎ ‎【答案】(1)透明带　原肠腔　A→B→C　胎膜和胎盘　(2)(次级)卵母细胞　获能　具有相同的遗传物质　将内细胞团均等分割 ‎5.世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一的机体或细胞系(株)的无性繁殖”。相对于植物克隆而言,动物尤其是高等动物的克隆比较困难,下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤,据图回答下列问题:‎ ‎(1)方法2获得的小牛的遗传物质来源于　　　　　　。方法3中①和②发育成的小牛的遗传物质　　　　　(填“相同”或“不同”)。 ‎ ‎(2)细胞B取自囊胚的　　　　,具有全能性,称为　　　　　　细胞。囊胚　　　　(填“已经”或“尚未”)出现分化。 ‎ ‎(3)应用图示方法　　　　得到的小牛与供体1的遗传物质最相似。 ‎ ‎(4)克隆也可以理解为复制、拷贝,结合世界卫生组织的定义,你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆?　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)美国总统奥巴马签署行政令,决定解除对使用联邦政府资金支持胚胎干细胞研究的限制。对此,各界反应不一,你的态度及理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)图中细胞B是囊胚中的内细胞团分离出的胚胎干细胞,其中的遗传物质来自供体1和供体2,经方法2胚胎干细胞核移植后形成的重组细胞发育成的早期胚胎再移植后得到的个体,还含有供体3的细胞质中的遗传物质。方法3为胚胎分割,①和②中的细胞都是由同一个受精卵发育而来的,故遗传物质相同。(2)内细胞团的细胞具有发育的全能性,从中分离出的为胚胎干细胞,因囊胚期的细胞已有滋养层和内细胞团之分,故已经开始出现细胞分化。(3)用供体1的体细胞进行细胞核移植后得到的克隆动物的遗传物质与供体1基本相同。(4)‎ 克隆有分子水平如PCR技术、细胞水平如杂交瘤细胞的培养、器官水平如克隆动物器官和个体水平如植物组织培养等。‎ ‎【答案】(1)供体1、供体2及供体3　相同　(2)内细胞团　胚胎干　已经　(3)1　(4)制备单克隆抗体、植物组织培养、PCR技术等　(5)支持,胚胎干细胞的研究,有利于治疗人类某些顽症(如治疗性克隆),以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等;反对,胚胎干细胞取自胚胎,胚胎也是生命,另外可能被用于克隆人的研究,引发伦理问题(答案合理即可)‎ ‎6.对番茄的研究发现,番茄的叶片被害虫损伤后,叶上的细胞壁能释放一种类激素因子,这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上,启动了蛋白酶抑制剂的基因,开始高效合成蛋白酶抑制剂,并在茎叶中迅速积累,以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,因此害虫取食后,就会因无法消化食物而被杀死。人们尝试着将蛋白酶抑制剂基因导入玉米,让玉米获得与番茄相似的抗虫性状,以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。请回答下列问题。‎ ‎(1)番茄的蛋白酶抑制剂可能是在茎叶细胞的　　　　内合成的。 ‎ ‎(2)将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内,使玉米形成新的性状,这种变异属于　　　　。 ‎ ‎(3)能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效果显著,有人认为抗虫玉米就是无虫玉米,不必防治害虫,你是否赞成这种说法?说明理由。‎ ‎(4)有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有必要吗?试以学过的知识进行简要的分析说明。‎ ‎【解析】在生物体的各种成分中,蛋白质的功能最多,大多数酶的化学本质是蛋白质,它是在核糖体中合成的。将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入到玉米体内,属于基因工程范畴,它的原理是基因重组。对于抗虫玉米只是用基因工程转入特定的基因,并不是对任何害虫均有作用,另外随着变异和选择的进行,变异的害虫个体会越来越适应环境,故也要防治害虫。对于转基因生物的安全性问题,是一个开放性的题目,可以根据教材中的观点给出支持自己观点的论据即可。‎ ‎【答案】(1)核糖体　(2)基因重组　(3)不赞成。因为转基因玉米能抵抗玉米螟,但并不能抵抗所有的害虫。　(4)①有必要,这种转基因玉米果实中可能含有蛋白酶抑制剂,食用后可能抑制人体消化酶(蛋白酶)的活性,使人无法对食物进行消化而出现病患;②没必要,因为人与害虫消化酶的结构存在差异,玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,但对人可能无影响;③没必要,人类食用的通常是煮熟后的玉米食品,玉米蛋白酶抑制剂在高温下已经被破坏,因此不会对人的消化造成影响。(答案不唯一,合理即可)‎ ‎7.(2019·赤峰月考)下图是利用多种生物工程技术获得转基因牛的基本操作流程,请分析回答:‎ ‎(1)在基因工程的操作程序中,基因工程的核心是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)基因表达载体的组成包括标记基因和　　　　、　　　　　　、　　　　等。 ‎ ‎(3)一般将受精卵作为目的基因的受体,将目的基因导入受精卵常用的方法是　　　　技术。 ‎ ‎(4)流程A是指早期胚胎培养,流程B是指　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)农场放牧要考虑环境承载力,牛粪可以用于沼气生产,它们分别应用了生态工程的　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　原理。 ‎ ‎【解析】(1)基因工程的核心是基因表达载体的构建。(2)基因表达载体主要由启动子、终止子、标记基因和目的基因等组成。(3)将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术。(4)由图可知,获得的受精卵先经过早期胚胎培养,然后进行胚胎移植到代孕雌性个体子宫内。(5)沼气工程使物质循环利用,同时也可以处理好生物与环境的协调和平衡,所以遵循的是物质循环再生和协调与平衡原理。‎ ‎【答案】(1)基因表达载体的构建　(2)目的基因　启动子　终止子　(3)显微注射　(4)胚胎移植　(5)协调与平衡　物质循环再生原理