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二轮总复习历练(15):胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程


1.[原理应用题](2013·山东实验中学四次诊断)科学家利用转基因技术将人的高血压相关 基因导入大鼠受精卵, 培育遗传性高血压转基因模型大鼠, 以研究遗传性高血压的致病机理 及筛选有效的治疗药物。请回答:

(1)获得目的基因后,常利用________技术在体外将其大量扩增。在构建基因表达载体的 过程中,除了目的基因外,还必须有启动子、终止子、复制原点和__

______。 (2)将人的高血压相关基因导入受精卵中的最有效方法是________。 (3)在体外培养受精卵时,培养液中通常需加入________等一些天然成分,还需要提供 CO2 以维持________。 (4)胚胎移植前应保持供体和受体的________相同。所以要对受体鼠进行________处理。 用于胚胎移植的早期胚胎一般是________。 2.[研究分析题](2013·河南郑州三模)下图表示利用胚胎干细胞(ES 细胞)所作的一系 列研究,请据图分析回答。

(1)上图中的胚胎干细胞(ES 细胞)可以从________和________中分离获取。 (2)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于 γ 射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,并加入动物血 清、抗生素等物质,维持细胞不分化的状态。在此过程中,饲养层提供干细胞增殖所需的 ________,加入抗生素是为了________。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有 重要意义。 (3)过程Ⅱ将带有遗传标记的 ES 细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,用于 研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素,这项研究利用了胚胎干细胞具有 ________的特点。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是________。 (4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠,将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载 体,目的是___________________________

________________________________________________________________________ ____________________________________________。 将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是______。 (5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。 实验时,必须去除小鼠的胸腺,使其存在免疫缺陷,其目的是____________________,该 过程研究的意义在于解决 _____________________________________________________ ________________________________________________________________________ __________________问题。 (6)该研究中,包含的生物技术有__________________(至少写出两种)。 3.[原理应用题](2013·哈三中、大连育明、东北育才、天津耀华高三第二次联考)“试管 婴儿”是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精, 并在试管中培养使其发育 到一定时期,再将胚胎移入女性子宫内发育。据此回答: (1)为了某些需要,需设计试管婴儿,即植入前对胚胎进行________诊断,在胚胎的性别 鉴定技术中,目前最有效最准确的方法是 SRY-PCR 法,操作的基本程序是:从被测的囊胚 中取出几个________细胞, 提取 DNA 作为模板; 然后用位于 Y 染色体上的性别决定基因 (即 SRY 基因)的一段碱基作引物,进行 PCR 扩增,最后用________作探针,如果显示出 ________,即为雄性。利用 PCR 技术扩增目的基因时,除了上述提到的模板 DNA 和引物 以外,还需要________和________。 (2)设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。对于克隆人,我国不反对治 疗性克隆,即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病,在去除卵母细胞的细胞核时,可 用微型吸管把位于________和________之间的第一极体一并吸出;在对供体细胞进行培养 时,会出现________和________现象,使得培养瓶中细胞排列为单层,最后用做供体的细 胞通常为________代以内的。 (3)除了对伦理道德方面问题的争议,人们也对转基因生物的安全性存在争论,主要集中 在食物安全、环境安全、________安全三个方面。

【历炼】 1. (1)PCR 标记基因 (2)显微注射法 (3)血清、血浆 培养液的 pH (4)生理状况 同 期发情 桑椹胚或囊胚 解析:(1)基因工程中目的基因扩增通过 PCR 技术,基因表达载体的组成除目的基因外, 还必须有启动子、终止子、复制原点和标记基因。(2)动物基因工程中将目的基因导入受 体细胞的方法是显微注射法。(3)动物细胞培养时培养液中通常需加入动物血清、血浆等 一些天然成分,还需要提供 CO2 以维持培养液的 pH。(4)供体和受体的生理状况相同是 胚胎移植的前提, 为了达到这个要求要对受体鼠进行同期发情处理。 用于胚胎移植的早期胚 胎一般是桑椹胚或囊胚,因为此时期的细胞全能性高。 2. (1) 早期胚胎 原始性腺 (2) 营养物质 防止杂菌污染 (3) 发育的全能性 原肠胚 (4) 使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发 挥作用 显微注射法 (5)使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后 免疫排斥 (6)动物细胞培养、转基因、早期胚胎培养、胚胎移植 解析:(1)胚胎干细胞(ES 细胞)可以从早期胚胎和原始性腺中分离获取。(2)胚胎干 细胞培养时所用的饲养层细胞可以供给干细胞增殖所需的营养物质, 加入抗生素是为了防止 杂菌污染。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性,通过组织化学染色,用于研究动物体器官

形成的时间、发育过程以及影响因素。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是原 肠胚。(4)基因工程中,构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在, 并且可以传给下一代, 同时使目的基因能够表达和发挥作用。 将基因表达载体导入动物细胞 最常用的方法是显微注射法。(5)去除小鼠的胸腺,小鼠不能形成 T 细胞,不发生细胞免 疫, 使移植组织细胞不会被排斥。 Ⅳ过程研究对于解决临床上供体器官不足或器官移植后免 疫排斥等问题有重要意义。(6)题中的研究过程包括动物细胞培养、转基因、早期胚胎培 养、胚胎移植等生物技术。 3.(1)遗传学 滋养层 标记的 SRY 基因 杂交带(阳性反应) 4 种游离的脱氧核苷酸 热 稳定的 DNA 聚合酶(或 Taq 酶) (2)卵黄膜 透明带 细胞贴壁 接触抑制 10 (3)生物

4.[流程分析题]以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,请据图回答下列有关问题:

(1)图中对良种奶牛进行处理时用到的激素是________,①过程必须用到________酶, ②过程使用的是________酶。③表示________技术,若方法 C 是最常用的将目的基因导入 动物细胞的方法,则方法 C 是________。 (2)如果转基因牛 D 的牛奶中含有________,则说明血清白蛋白基因在个体水平已表达 成功,其他细胞中不含血清白蛋白是________________的结果。 (3)图中 A 和 B 分别指____________和____________。 (4)图中奶牛的牛粪可以用于生产沼气,沼气工程利用的是生态工程的________原理。 5.[图文信息题](2012·山西四校联考)一青年农民利用自己学习的生态学知识在自家庭院 里建了一个小型农业生态系统。如图是该家庭生态工程的模式图,请据图分析回答问题。

(1)从图中可知,人类生活中所需的能源来自太阳能、沼气等。利用这些能源与利用煤炭 相比,突出的优点是_________________。 (2)该生态工程中的能量能够更多地被人类利用,原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________。 (3)生态工程建设的目的就是遵循自然界________的规律,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。与传统的工程相比较,生态工程是一类 _______________的工程体系。 (4)生态工程所遵循的基本原理是_______________________、 ________________、协调与平衡原理、________以及系统学和工程学原理。 6.[流程应用题](2013·江西白鹭洲中学月考)牛胚胎移植的基本程序如图,请据图回答:

(1)图中 a、b、c 过程分别是指________、________、________。 (2)在胚胎移植过程中,供体、受体母牛选择好后,要用动物激素进行同期发情处理,这 样处理的原因是____________________, 以保证移植的胚胎能够继续正常发育。 (3)为了提高牛胚胎的利用率,常采取的方法是________;处理的时期是 __________________。 (4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞,称为 ES 或 EK 细胞。这类细胞的 形态特征有_________________________。 (5)下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是( )

A.胚胎移植可以定向改造动物遗传性状,③需移植到发情的母牛子宫内发育 B.A 细胞不一定是受精卵细胞 C.①②两个胚胎具有不同遗传物质 D.图中 a 过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段

开放探究题类非选择题审题

【历炼】 4. (1) 促性腺激素 限制 逆转录 PCR 显微注射法 (2) 血清白蛋白 基因选择性表达 (3) 早期胚胎培养(受精卵培养)胚胎移植 (4)物质循环再生 解析:本题主要考查基因工程、胚胎工程和生态工程的相关知识,意在考查理解能力。(1) 在体外受精过程中首先要对良种奶牛用促性腺激素进行处理, 以获得较多的卵母细胞。 ①过 程为用限制性内切酶切割质粒的过程, ②过程是通过逆转录的方法获得目的基因的过程, 此 过程中要用到逆转录酶。最常用的将目的基因导入动物细胞中的方法是显微注射法。(2) 转基因牛 D 如果能够分泌血清白蛋白,则说明其遗传物质内含有血清白蛋白基因并能成功 表达。 形成血清白蛋白是基因表达的结果, 而其他细胞不含血清白蛋白是基因选择性表达的 结果。(3)体外受精完成后要对受精卵或早期胚胎进行培养,再进行胚胎移植以获得转基 因个体,然后个体是否能分泌血清白蛋白需进行筛选。(4)沼气工程充分利用了生态工程 的物质循环再生原理。 5.(1)减少了污染 (2)充分利用了废弃物中的能量,实现了能量的多级利用 (3)物 质循环 少消耗、多效益、可持续 (4)物质循环再生原理 物种多样性原理 整体性原理 6.(1)超数排卵处理 胚胎的收集 胚胎移植 (2)使供体、受体母牛处于相同的生理状 态 (3)胚胎分割移植 囊胚期或桑椹胚期 (4)体积小,细胞核大,核仁明显 (5)B 解析:(1)图示 a、b、c 过程依次为对供体母牛进行超数排卵处理、配种后胚胎的收集和 向受体母牛的胚胎移植。(2)为使受体接受胚胎应对供体、受体进行同期发情处理。(3) 为提高胚胎利用率宜采取胚胎分割移植技术。(4)胚胎干细胞的形态特征包括体积小、核 大、核仁明显等。(5)胚胎移植不能定向改造动物的遗传性状;①和②两个胚胎是由同一 胚胎分割而来,其遗传物质相同;在胚胎分割移植时,胚胎未发育到原肠胚阶段;A 细胞也 可以为核移植的重组细胞。

为加强水体治理,珠江流域某城市构建了较大面积的人工湿地。 (1)当污染物随水流进入该湿地时,湿地水体中碳元素的迁移和转化途径如图。请用箭头 和文字补充虚线框中的碳转化途径。

(2)一段时间后,湿地中出现了轮虫等浮游动物,可控制绿藻等浮游植物的增殖;管理员 还放养了一些鱼和鸭,为城市增添自然气息。请写出可能存在的食物链(两条)。 (3)如果含有重金属的工业废水进入该系统,请根据生态学基本原理,指出可能产生哪些 负面影响。

审题流程 寻找关键词 题干中,图中相关信息联 系 合理推导 合理发挥、解决问题

审题分析 重金属—工业废水—生态学基本原理—负面影响 水—绿藻—轮虫—鱼 水—黑藻—鱼—鸭 工业废水中的重金属会进入绿藻和黑藻、鱼、鸭会被人食用 根据上述分析获得解答本题依据,联想到二次污染、人类健康 等问题

答案:

(1) (2)绿藻→轮虫→鱼 黑藻→鱼→鸭 (3)重金属进入食物链,危害人体健康;重金属无 法降解,易发生二次污染。 解析:由图可知,可溶性有机碳可作为好氧细菌碳源,被好氧细菌分解利用,好氧细菌呼吸 作用产生的二氧化碳等作为黑藻、 绿藻等植物光合作用的原料, 同时又是其呼吸作用的产物, 在细菌、植物、无机环境之间形成了稳定的物质循环。根据题意,可梳理出两条食物链,重 金属盐在食物链中有富集现象,对处于较高营养级的人危害很大,而且难于降解,易发生二 次污染。 阅卷评析 [现高考真题] (2012·课标理综)根据基因工程的有关知识,回答下列问题。 ( 1 )限 制性 内 切酶 切割 DNA 分子 后产 生 的片 段 ,其 末端 类型 有 ________ 和 ________。 (2)质粒运载体用 EcoRⅠ切割后产生的片段如下: AATTC…………G G…………CTTAA 为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的 DNA 除可用 EcoRⅠ切割外 , [ 看 规 范 审 题] 信 息 1: 由 题 干 “ 除 可 用 Eco RⅠ 切 割 外 ”

还 可 用 另 一 种 限 制 性 内 切 酶 切 割 , 该 酶 必 须 具 有 的 特 点 是 _________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________。 (3)按其来源不同,基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类,即________DNA 连 接酶和________DNA 连接酶。 (4) 反转录作用的模板是________, 产物是________。 若要在 体外获得大量 反转录产物,常采用________技术。 (5)基因工程中除质粒外,________和________也可作为运载体。 (6) 若用重组质粒转化大肠杆菌, 一般情况下, 不能直接用 未处理的大肠杆菌

作为受体细胞,原因是____________________。

可 知, 要 想 用 另 一 种 限 制 酶 切 割 并 与 之 相 连 接, 则 该 限 制 酶 切 割 后 的 末 端 应 与 Eco RⅠ 切 割 后 的 末 端 一 致。 信

息 2: 题 干 中 “ 体 外 获 得 大 量 ” 可 知 其 方 法 应 是 PCR 技 术 进 行 扩 增 产 物 DN A。 信 息 3: 虽 然 是 新 题, 但 “ 未 处

理 的 大 肠 杆 菌 ” 很 容 易 让 人 想 起 “ 用 Ca2 + 处 理 大 肠 杆 菌 ”, 因 而 很 快 推 知 答 案, 未 处 理 的 大 肠 杆 菌 吸 收 质

粒 能 力 极 弱。

失分警示 通过高考阅卷时统计分析,造成失分的原因如下: (1)生物学术语使用不规范:黏性末端、平末端、E·coliDNA 连接酶、T4DNA 连接酶、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒书写不正确。 (2)答题不规范:①答第(2)题时需注意“用另一种限制酶切割的是同一个目的基因”, 书写不规范引起失分。 ②答第(4)题时需理解“反转录作用”的含义。 + ③答第(6)题时需联想到“用 Ca2 处理大肠杆菌的目的”。

正确答案:(1)黏性末端 平末端 (2)切割产生的 DNA 片段末端与 EcoRⅠ切割产生的相 同 (3)大肠杆菌 T4 (4)mRNA(或 RNA) cDNA(或 DNA) PCR (5)λ 噬菌体衍生 物 动植物病毒 (6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源 DNA)的能力极弱

(1) 当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时, 产生的是黏性末 端,而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的是平末端。

赋分细则: 第1空:“黏性末端”为唯一正确答案,给1分。 第2空:“平末端”为唯一正确答案,给1分。 (2)为使运载体与目的基因相连,不同的限制酶应该切出相同的黏性末端。 赋分细则: “切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同” 给2分,“切出相同的黏性末端”也给2分 “在特定部分切割”不给分。 (3) DNA 连接酶根据其来源的不同分为两类, 一类是从大肠杆菌中分离得到的, 称为 E·coli DNA 连接酶,另一类是从 T4 噬菌体中分离出来的,称为 T4DNA 连接酶。 赋分细则: 第1空:“E·coli”为唯一正确答案,给1分。 第2空:“T4”为唯一正确答案,给2分。 (4)反转录是指以 RNA 为模板在逆转录酶的作用下合成 DNA 的过程,可以在体外短时间 内大量扩增 DNA 的技术叫 PCR 技术(多聚酶链式反应)。 赋分细则: 第1空:“mRNA”或“RNA”均给1分。 第2空:“cDNA”或“DNA”均给1分。 第3空:“PCR”或“多聚酶链式反应”均给1分。 (5)基因工程中可以作为运载体的除质粒外,还有 λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 赋分细则: 第1空:“λ噬菌体的衍生物”为唯一正确答案,给1分。 第2空:“动植物病毒”为唯一正确答案 给1分?但两空位置可以颠倒?。 (6)大肠杆菌细胞有细胞壁和细胞膜,能阻止质粒(外源 DNA)等物质的进入,只能通过 + Ca2 处理细胞,使细胞处于能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态(感受态细胞),才能 作为受体细胞。 赋分细则: “未处理的大肠杆菌吸收质粒的能力极弱” 给2分,“未处理的大肠杆菌吸收外源DNA的能力极弱”也给2分 意思对了可给分。“大肠杆菌不能分裂”等答案未涉及问题本质 均不给分。


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