2021高考生物第31讲 胚胎工程、生物技术的安全性

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