生物大 專(zhuān)題十七 胚胎工程 生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題及生態(tài)工程復(fù)習(xí)指導(dǎo)練案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精PAGEPAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精專(zhuān)題十七胚胎工程生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題及生態(tài)工程1．（2017年山東省泰安市生物一模)種豬成功率較低，該現(xiàn)象與早期胚胎細(xì)胞的異常凋亡有關(guān).Bcl－2基因是細(xì)胞凋亡抑制基因，用PCR技術(shù)可檢測(cè)出該基因的轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)而了解該基因與不同胚胎時(shí)期細(xì)胞凋亡的關(guān)系.克隆豬的培育及該基因轉(zhuǎn)錄水平檢測(cè)流程如圖,圖中a、b、c、d分別代表流程中某過(guò)程。請(qǐng)回答：（1)圖中重組細(xì)胞的細(xì)胞核來(lái)自___體__細(xì)胞。a過(guò)程采用的技術(shù)手段稱(chēng)做___體細(xì)胞核移植__技術(shù)。(2）b過(guò)程所用的培養(yǎng)液與植物組織的培養(yǎng)基從成分上主要區(qū)別是前者必須含有___動(dòng)物（豬)血清__；c過(guò)程表示___胚胎移植__.（3)d過(guò)程需要___逆轉(zhuǎn)錄__酶的催化.從基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)Bcl－2mRNA的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列設(shè)計(jì)合成2種___引物__用于PCR擴(kuò)增，除此以外在PCR反應(yīng)體系中還應(yīng)包含的主要成分有擴(kuò)增緩沖液、水、4種脫氧核苷酸、模板DNA以及___TaqDNA聚合酶（熱穩(wěn)定DNA聚合酶)__，PCR擴(kuò)增過(guò)程第一輪循環(huán)的模板是___Bcl－2cDNA__。(4）若cDNA經(jīng)PCR技術(shù)n次擴(kuò)增后檢測(cè)出中Bcl－2cDNA的分子數(shù)為m，則總mRNA中Bcl－2mRNA的分子數(shù)為_(kāi)__eq\f（m，2n)__,從而說(shuō)明不同胚胎時(shí)期Bcl－2基因的轉(zhuǎn)錄水平及其與細(xì)胞凋亡的關(guān)系。[解析］（1)圖中①過(guò)程采用的技術(shù)手段是體細(xì)胞核移植，即把良種豬的體細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，構(gòu)建一個(gè)新的重組細(xì)胞。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液不同植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基，主要區(qū)別是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中需要加入動(dòng)物血清等天然成分.c表示胚胎移植過(guò)程。(3)由以上分析可知d表示逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程.PCR技術(shù)需要2種引物，此時(shí)PCR擴(kuò)增技術(shù)是在高溫條件下進(jìn)行的,還需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)。擴(kuò)增第一輪循環(huán)的模板是Bcl－2cDNA。(4）cDNA是由mRNA逆轉(zhuǎn)錄形成的，cDNA經(jīng)PCR技術(shù)n次擴(kuò)增后可形成2n個(gè)子代DNA分子,轉(zhuǎn)錄是以DNA分子的一條鏈為模板合成RNA的過(guò)程，因此總的mRNA的數(shù)目也為2n，若檢測(cè)出其中Bcl－2cDNA的分子數(shù)為m,則Bcl－2mRNA的分子數(shù)也為m，總mRNA中Bcl－2mRNA的分子數(shù)為eq\f（m，2n)，從而說(shuō)明不同胚胎時(shí)期Bcl－2基因的轉(zhuǎn)錄水平及其與細(xì)胞凋亡的關(guān)系。2．(2017年江西省南昌市生物一模)人的血清白蛋白(HSA)在臨床上需求量很大，通常從人血中提取，但由于艾滋病病毒(HIV)等人類(lèi)感染性病原體造成的威脅與日俱增，使人們對(duì)血液制品顧慮重重，如果應(yīng)用基因工程和克隆技術(shù)，將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入奶牛細(xì)胞中，那么利用牛的乳腺細(xì)胞生產(chǎn)血清白蛋白就成為可能，其大致過(guò)程如下：Ⅰ。采用良種供體奶牛的卵母細(xì)胞和精子，通過(guò)體外受精，形成受精卵；Ⅱ.將人血清白蛋白基因?qū)肽膛Ｊ芫眩纬芍亟M細(xì)胞；Ⅲ.電脈沖刺激重組細(xì)胞,促使其形成早期胚胎；Ⅳ.將胚胎移植到受體母牛的子宮中，最終發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小牛。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)步驟Ⅰ中，在體外受精前，需要對(duì)奶牛的精子進(jìn)行___獲能__處理,受精時(shí)，往往一個(gè)卵母細(xì)胞只能和一個(gè)精子結(jié)合，受精過(guò)程中防止多精入卵的生理反應(yīng)包括___透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)__。（2)實(shí)驗(yàn)步驟Ⅱ中，將人的血清白蛋白基因?qū)肽膛Ｊ芫训淖顬橛行У姆椒ㄊ莀__顯微注射法__.(3)實(shí)驗(yàn)步驟Ⅲ中，進(jìn)行動(dòng)物早期胚胎的體外培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)液中除了含有各種無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽類(lèi)、維生素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分外，還要添加___激素__和動(dòng)物血清.（4)實(shí)驗(yàn)步驟Ⅳ中,應(yīng)選擇性別為_(kāi)__雌性__的奶牛胚胎進(jìn)行移植。［解析](1)體外受精前，對(duì)精子要進(jìn)行獲能處理；阻止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應(yīng)和卵黃膜封閉作用.(2）將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法.(3）進(jìn)行動(dòng)物早期胚胎的體外培養(yǎng)時(shí),培養(yǎng)液中除了含有各種無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽類(lèi)、維生素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分外，還要添加激素和動(dòng)物血清.（4)血清白蛋白要從乳汁中提取，只有雌性奶牛才能產(chǎn)生乳汁，因此胚胎移植時(shí)，必須選取雌性奶牛的胚胎進(jìn)行移植。3．(2017年濰坊一模)下圖表示中國(guó)科研人員對(duì)樹(shù)鼩精原干細(xì)胞進(jìn)行遺傳修飾后，通過(guò)自然交配獲得世界首只轉(zhuǎn)基因樹(shù)鼩的過(guò)程。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)培養(yǎng)精原干細(xì)胞時(shí)，定期更換培養(yǎng)液的目的是防止___細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累__對(duì)自身細(xì)胞代謝造成障礙,通入二氧化碳的作用是___維持培養(yǎng)液的pH__。(2)圖中涉及的基因工程的核心步驟是___基因表達(dá)載體的構(gòu)建__,通常采用___顯微注射__技術(shù)將GFP基因?qū)霕?shù)鼩精原干細(xì)胞。（3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增GFP基因需要___DNA聚合__酶，外源的GFP基因能在樹(shù)鼩體內(nèi)表達(dá)的原因是___所有生物共用一套遺傳密碼__。（4）圖示過(guò)程與通過(guò)體外受精培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物相比，避免了將受精卵移入___發(fā)育培養(yǎng)液__中繼續(xù)培養(yǎng)的麻煩，同時(shí)也克服了胚胎發(fā)育到___囊胚、桑椹胚_(dá)_時(shí)期進(jìn)行胚胎移植的難題。4．培育“試管山羊”的基本過(guò)程如圖所示。據(jù)圖回答下列問(wèn)題。（1)甲過(guò)程為_(kāi)__卵母細(xì)胞的采集__，其過(guò)程中可通過(guò)給母山羊注射___促性腺激素__使其超數(shù)排卵。(2）乙過(guò)程的目的之一是___對(duì)精子進(jìn)行獲能__處理。(3)乙過(guò)程與丙過(guò)程中采用的培養(yǎng)液成分不同，乙過(guò)程的培養(yǎng)液為_(kāi)__獲能溶液__或?qū)Ｓ玫氖芫芤?，丙過(guò)程的培養(yǎng)液為_(kāi)__發(fā)育培養(yǎng)液__。(4)丁過(guò)程是___胚胎移植__,是指將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的代孕母羊子宮內(nèi)。［解析］分析圖示可知，甲過(guò)程為卵母細(xì)胞的采集，一般用促性腺激素處理良種母山羊，使其超數(shù)排卵。乙過(guò)程為精子獲能以及受精，獲能的精子和成熟的卵子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫１^(guò)程為早期胚胎培養(yǎng)，在發(fā)育培養(yǎng)液中進(jìn)行.丁過(guò)程是胚胎移植,是指將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同（而不是性狀相同)的其他雌性動(dòng)物子宮內(nèi)使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體.5．如圖為牛胚胎移植過(guò)程示意圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（1)①階段常用___促性腺__激素對(duì)供體母牛進(jìn)行處理，其目的是獲得更多的卵子.(2)沖卵的生理學(xué)基礎(chǔ)是___早期胚胎形成后處于游離狀態(tài)，未與母體子宮建立聯(lián)系__。(3)③階段對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,這時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到___囊胚_(dá)_或___桑椹胚_(dá)_階段.(4)若要通過(guò)④獲得遺傳物質(zhì)完全相同的多個(gè)新個(gè)體，可對(duì)③階段檢查合格的胚胎進(jìn)行___胚胎分割__技術(shù)處理，該過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)___內(nèi)細(xì)胞團(tuán)__進(jìn)行均等分割。(5）ES或EK細(xì)胞的形態(tài)特征是___體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯__，在培養(yǎng)液中加入___分化誘導(dǎo)因子__，可誘導(dǎo)其向不同類(lèi)型的組織細(xì)胞分化。[解析]（1）胚胎工程中常用促性腺激素對(duì)供體母牛進(jìn)行處理,其目的是獲得更多的卵子。（2)早期胚胎形成后處于游離狀態(tài),未與母體子宮建立聯(lián)系,這是沖卵的生理學(xué)基礎(chǔ)。（3)胚胎移植前對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查，這時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到囊胚或桑椹胚階段。(4)應(yīng)用胚胎分割技術(shù)可以獲得遺傳物質(zhì)完全相同的多個(gè)新個(gè)體，胚胎分割時(shí)注意對(duì)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行均等分割。(5)胚胎干細(xì)胞具有體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯等形態(tài)特征,胚胎干細(xì)胞在培養(yǎng)時(shí)加入分化誘導(dǎo)因子，可誘導(dǎo)其向不同類(lèi)型的組織細(xì)胞分化。6．“試管嬰兒"技術(shù)是將不孕夫婦的精子和卵細(xì)胞取出，在體外完成受精,并在體外培養(yǎng)，使其發(fā)育到如圖所示的時(shí)期，再將胚胎移入女性子宮內(nèi)發(fā)育成胎兒。它不僅使一部分不能生育的男女重新獲得了生育的機(jī)會(huì)，也為人類(lèi)的優(yōu)生開(kāi)辟了新的途徑.據(jù)此回答：（1)“試管嬰兒”技術(shù)在生物學(xué)上所依據(jù)的原理是(A)A．有性生殖 B．組織培養(yǎng)C．克隆技術(shù) D．基因工程（2)人的受精卵通過(guò)卵裂，逐漸形成大量形態(tài)、功能不同的細(xì)胞、組織，進(jìn)而形成器官和系統(tǒng)。從細(xì)胞水平看,卵裂的分裂方式是___有絲分裂__。（3)圖示時(shí)期是胚胎發(fā)育的___囊胚_(dá)_期。（4)在該圖下一時(shí)期，b細(xì)胞最可能成為_(kāi)__內(nèi)__胚層的一部分。（5)要得到“同卵雙胞胎"，采用的技術(shù)是___胚胎分割移植技術(shù)__.雙胞胎的性別是否相同？___相同__。（6）現(xiàn)在大多數(shù)人反對(duì)設(shè)計(jì)嬰兒性別，其原因是什么？___破壞了人類(lèi)正常的性別比例，違反了倫理道德__。［解析］（1)試管嬰兒技術(shù)實(shí)際是體外受精，即經(jīng)過(guò)精卵結(jié)合,所以是有性生殖.(2)卵裂是指在透明帶中進(jìn)行的早期胚胎發(fā)育,細(xì)胞數(shù)目不斷增多，此時(shí)的細(xì)胞分裂方式為有絲分裂。(3)圖示時(shí)期的特點(diǎn)是含有一個(gè)腔,即囊胚腔，所以稱(chēng)為囊胚期。（4)圖示胚胎發(fā)育過(guò)程中,b細(xì)胞從囊胚表面運(yùn)動(dòng)到內(nèi)部，形成一層內(nèi)層細(xì)胞，最終形成內(nèi)胚層。(5）將一個(gè)受精卵發(fā)育形成的早期胚胎一分為二,再移植到母體子宮發(fā)育，可形成兩個(gè)嬰兒,即同卵雙胞胎，性別相同.(6）濫用設(shè)計(jì)試管嬰兒技術(shù)設(shè)計(jì)嬰兒性別會(huì)引起性別比例失調(diào)，且違反了倫理道德。7．（2015·安徽理綜卷)科研人員采用轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因綿羊，以便通過(guò)乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人凝血因子Ⅸ醫(yī)用蛋白,其技術(shù)路線如圖。(1)由過(guò)程①獲得的A為_(kāi)__含目的基因的表達(dá)載體___。(2)在核移植之前，必須先去掉受體卵母細(xì)胞的核，目的是___保證核遺傳物質(zhì)來(lái)自含目的基因的成纖維細(xì)胞__.受體應(yīng)選用___MII__期卵母細(xì)胞。(3)進(jìn)行胚胎移植時(shí),代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的重組胚胎基本上不發(fā)生___免疫排斥反應(yīng)__,這為重組胚胎在代孕母羊體內(nèi)的存活提供了可能。（4)采用胎兒成纖維細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆，理論上可獲得無(wú)限個(gè)轉(zhuǎn)基因綿羊，這是因?yàn)開(kāi)__整合含有目的基因的成纖維細(xì)胞可進(jìn)行傳代培養(yǎng)__。［解析](1）分析圖示可知，過(guò)程①表示構(gòu)建基因表達(dá)載體。（2)對(duì)卵母細(xì)胞去核的目的是保證后代的核遺傳物質(zhì)全部來(lái)自含目的基因的成纖維細(xì)胞。受體應(yīng)選用減數(shù)第二次分裂中期.（3）胚胎移植能成功,原因是代孕母羊?qū)χ萌胱訉m的重組胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(4）由于整合有目的基因的胎兒成纖維細(xì)胞具有增殖能力,可進(jìn)行傳代培養(yǎng)，所以理論上可利用動(dòng)物培養(yǎng)技術(shù)和核移植技術(shù),獲得無(wú)限個(gè)轉(zhuǎn)基因綿羊。8．(2015·重慶理綜卷）某課題組為解決本地種奶牛產(chǎn)奶量低的問(wèn)題，引進(jìn)了含高產(chǎn)奶基因但對(duì)本地適應(yīng)性差的純種公牛。（1）擬進(jìn)行如下雜交:A(具高產(chǎn)奶基因的純種)×♀B(具適宜本地生長(zhǎng)基因的純種）→C選擇B作為母本,原因之一是胚胎能在母體內(nèi)正常___生長(zhǎng)發(fā)育或胚胎發(fā)育__。若C中的母牛表現(xiàn)為適宜本地生長(zhǎng)，但產(chǎn)奶量并未提高，說(shuō)明高產(chǎn)奶是___隱性__性狀。為獲得產(chǎn)奶量高且適宜本地生長(zhǎng)的母牛,根據(jù)現(xiàn)有類(lèi)型，最佳雜交組合是___A×♀C__,后代中出現(xiàn)這種母牛的概率是___1/8__(假設(shè)兩對(duì)基因分別位于不同對(duì)常染色體上）。（2)用以上最佳組合,按以下流程可加速獲得優(yōu)良個(gè)體。精子要具有受精能力，需對(duì)其進(jìn)行___獲能或增強(qiáng)活力__處理；卵子的成熟在過(guò)程___③__中完成。在過(guò)程④的培養(yǎng)基中含有葡萄糖，其作用是___供能__。為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛，過(guò)程⑤前應(yīng)鑒定胚胎的___性別、高產(chǎn)奶和適應(yīng)生長(zhǎng)的基因__.子代母牛的優(yōu)良性狀與過(guò)程___②__的基因重組有關(guān)。(3）為了提高已有胚胎的利用率，可采用___胚胎分割__技術(shù)。[解析］（1)由于B是具有適宜本地生長(zhǎng)基因的純合子，故選擇B作為母本，可使胚胎在母體內(nèi)正常生長(zhǎng)發(fā)育.讓B與純合的具有高產(chǎn)奶基因的A雜交得到C，C牛的產(chǎn)奶量并未提高，可推知高產(chǎn)奶是隱性性狀,而C為雜合子。因引進(jìn)的是含高產(chǎn)奶基因的純種公牛，故可選用A×♀C雜交組合,后代中高產(chǎn)奶且適宜本地生長(zhǎng)的母牛的概率為1/4×1/2＝1/8。（2）精子受精前需進(jìn)行獲能處理，卵