2025屆高考生物一輪復習課后限時集訓41胚胎工程及生物技術的安全性和倫理問題含解析新人教版

PAGE8-胚胎工程及生物技術的平安性和倫理問題(建議用時：40分鐘)1．亞麻酸(ALA)能夠促進卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育。為了給水牛體外胚胎產業(yè)化生產中合理運用亞麻酸供應理論依據，科研人員探討了不同濃度的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟、早期胚胎發(fā)育的影響。分析回答：①卵母細胞的收集和體外培育：從屠宰場水牛的卵巢中收集并處理卵母細胞，隨機分成5組，分別置于不同濃度亞麻酸的培育液中，在39℃、5%CO2的培育箱中培育22～24h。②卵母細胞成熟推斷：在顯微鏡下視察卵母細胞，推斷其是否成熟，統(tǒng)計結果如表1。③體外受精：在受精溶液中進行體外受精后，用顯微鏡視察推斷是否完成受精。④早期胚胎培育：將受精卵移入胚胎培育液中培育44～48h后檢查分裂狀況，每隔48h更換一次培育液，第5～9天視察囊胚發(fā)育狀況，統(tǒng)計結果如表2。表1亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟的影響ALA濃度/μmol·L－1卵母細胞數核成熟卵子數02291371020113350227166100215137200215135表2亞麻酸對水牛早期胚胎發(fā)育的影響ALA濃度/μmol·L－1培育卵數分裂數囊胚數030917175103251828250292185971003101888420023114568(1)步驟①中，細胞培育箱中加5%CO2的作用是____________________。(2)步驟②中，成熟卵母細胞內染色體的行為特征是______________________________________。步驟③中，推斷是否受精的依據是____________________________________________。(3)步驟④中，受精卵經____________(時期)發(fā)育成囊胚，培育過程定期更換培育液的目的是________________________________。(4)依據試驗數據分析，亞麻酸溶液為200μmol·L－1時，對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育起__________(填“促進”或“抑制”)作用。(5)試驗結果表明，____________μmol·L－1的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育都較有利，推斷依據是____________________________________。[解析](1)動物細胞培育時，細胞培育箱中加5%CO2的作用是維持培育液pH的相對穩(wěn)定。(2)卵母細胞培育到減數其次次分裂中期時才成熟，而減數其次次分裂中期的特征是染色體的著絲點排列在赤道板上；推斷是否受精的依據是在卵細胞膜和透亮帶的間隙可否視察到兩個極體。(3)早期胚胎發(fā)育過程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原腸胚，因此步驟④中，具有32個細胞的胚胎發(fā)育時期是桑椹胚；培育過程定期更換培育液的目的是清除有害代謝產物，補充養(yǎng)分物質。(4)表格1中亞麻酸溶液為0μmol·L－1的一組為比照組，與其相比，亞麻酸溶液為200μmol·L－1時，核成熟卵子數占卵母細胞的比例較高，囊胚數占培育卵數的比例較高，可見其對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育起促進作用。(5)表格2中，亞麻酸溶液濃度為50μmol·L－1時，核成熟卵子數占卵母細胞的比例較高，囊胚數占培育卵數的比例較高，因此50μmol·L－1的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育都較有利。[答案](1)維持培育液pH的相對穩(wěn)定(2)染色體的著絲點排列在赤道板上在卵細胞膜和透亮帶的間隙可否視察到兩個極體(3)桑椹胚清除有害代謝產物，補充養(yǎng)分物質(4)促進(5)50核成熟卵子數占卵母細胞的比例較高，囊胚數占培育卵數的比例較高2．(2024·深圳市高級中學高三模擬)如圖為純種荷斯坦奶牛的繁殖過程，據圖回答下列問題：(1)克隆動物培育過程與圖示繁殖過程相比，特有的技術手段是________技術，這兩種繁殖動物的方式相比，實質性的區(qū)分為前者是________(填“無性生殖”或“有性生殖”)，后者是________(填“無性生殖”或“有性生殖”)。(2)一般用________激素對供體母牛做超數排卵處理。用孕激素處理受體牛以利于胚胎移植。(3)受精卵體外培育所需的培育液成分一般比較困難，除一些無機鹽和有機鹽類外，還須要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及________等物質。(4)純種荷斯坦奶牛繁殖勝利緣由之一是純種荷斯坦奶牛胚胎可與受體黃牛的子宮建立________，但是移入受體的供體胚胎的________在孕育過程中不受任何影響。(5)某探討所確定培育轉基因荷斯坦奶牛，科研人員先構建含藥用蛋白基因的表達載體；再將其導入受精卵中；然后還要采納DNA分子雜交技術檢測______________________________________________。[解析](1)培育克隆動物，采納的特有的技術手段是核移植技術，核移植技術為無性生殖。圖示繁殖過程采納了體外受精和早期胚胎培育等技術，屬于有性生殖。(2)一般運用促性腺激素對供體母牛進行超數排卵處理。(3)受精卵在體外培育所用的發(fā)育培育液的成分，除一些無機鹽和有機鹽類外，還須要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等物質。(4)胚胎移植勝利的緣由之一是供體胚胎(純種荷斯坦奶牛的胚胎)可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但是移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。(5)在基因工程中，常采納DNA分子雜交技術檢測轉基因荷斯坦奶牛的DNA上是否插入了藥用蛋白基因。[答案](1)核移植無性生殖有性生殖(2)促性腺(3)血清(4)正常的生理和組織聯(lián)系遺傳特性(5)轉基因荷斯坦奶牛的DNA上是否插入了藥用蛋白基因3．(2024·湖南師大附中高三月考)“試管嬰兒”是通過將不孕夫婦的精子和卵細胞取出在試管中完成受精，并在試管中培育使其發(fā)育到肯定時期，再將胚胎移入女性子宮內發(fā)育成的胎兒?！霸嚬軏雰杭夹g”不僅使一部分不能生育的男女重新獲得了生育的機會，也為人類的優(yōu)生優(yōu)育開拓了新的途徑。(1)在體外受精時，精子首先要進行________處理，卵細胞則要培育到________________________________(時期)才能與精子結合。(2)“試管嬰兒”的形成用到的生物技術有________(填序號)。①早期胚胎培育②體外受精③胚胎移植④核移植(3)采納________技術，能得到“同卵雙胞胎”，用這種方式誕生的雙胞胎，其性別________。這種技術一般采納發(fā)育良好、形態(tài)正常的________。對胚胎進行分割時，要特殊留意將________均等分割，否則會影響分割后的胚胎復原和進一步發(fā)育。(4)試管嬰兒技術作為現代生物技術，它和母親正常懷孕、生產的過程的不同之處是試管嬰兒是“體外受精”形成的________，初步發(fā)育后再進行“胚胎移植”的產物。(5)現在大多數人反對設計嬰兒性別。其緣由是可能破壞人類正常的________，違反倫理道德。(6)早期胚胎中的胚胎干細胞，不僅可以應用于哺乳動物胚胎性別鑒定，還可應用于治療人類的某些疾病，如老年癡呆癥、糖尿病等；ES細胞體外誘導分化培育出人造組織器官用于________、探討體外細胞分化等領域。[解析](1)在體外受精時，精子首先要進行獲能處理，使精子具備與卵子結合的實力；卵細胞則要培育到減數其次次分裂中期(或MⅡ中期)才能與精子結合。(2)試管嬰兒技術主要包括體外受精、早期胚胎培育和胚胎移植等技術，故選①②③。(3)來自同一個胚胎的后代具有相同的遺傳物質，因此采納胚胎分割(移植)技術可獲得“同卵雙胞胎”。用這種方式誕生的雙胞胎，其性別相同。這種技術一般采納發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。對胚胎進行分割時，要特殊留意將內細胞團均等分割，否則會影響分割后的胚胎復原和進一步發(fā)育。(4)試管動物技術是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培育發(fā)育為早期胚胎后，再經移植后產生后代的技術。試管嬰兒技術作為現代生物技術，它和母親正常懷孕、生產的過程的不同之處是：試管嬰兒是“體外受精”形成受精卵，且早期胚胎發(fā)育在試管中進行，再經過“胚胎移植”得到的產物。(5)假如濫用試管嬰兒技術設計嬰兒性別，將會破壞人類正常的性別比例，違反了倫理道德。(6)胚胎干細胞的主要用途：①可用于探討哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；②是在體外條件下探討細胞分化的志向材料；③可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、糖尿病、老年癡呆癥、肝衰竭、心衰竭、成骨不良；④培育各種組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。[答案](1)獲能減數其次次分裂中期(或MⅡ中期)(2)①②③(3)胚胎分割(移植)相同桑椹胚或囊胚內細胞團(4)受精卵(5)性別比例(6)器官移植4．(2024·臨汾市高三模擬)據報道，科研人員已將POLLED基因的一個等位基因插入到奶牛胚胎成纖維細胞的基因組中。他們隨后進行體細胞核移植：將這種經過基因改造的胚胎成纖維細胞移植到移除細胞核的奶牛卵母細胞中，使其重組并能發(fā)育為新的胚胎，并將形成的重組胚胎移植到代孕母奶牛子宮中，最終產下5只小牛，其中的兩只小牛Spotigy和Buri仍舊是活的，如今有10個月大。更重要的是，他們沒有發(fā)覺這些小牛存在角芽的證據。(1)科研人員將POLLED基因的一個等位基因插入到奶牛胚胎成纖維細胞的基因組中的常用方法是____________。(2)為了使POLLED基因的一個等位基因能夠表達和發(fā)揮作用，就要進行______________的構建。在構建過程中，要用到的兩種酶是____________、______________。(3)從屠宰場收集奶牛卵巢，采集卵母細胞，在體外培育到__________期。(4)奶牛一般選取發(fā)育到____________階段的重組胚胎進行移植。移植的胚胎能在代孕奶牛子宮內發(fā)育的免疫學基礎是______________________。(5)中國荷斯坦牛為我國奶牛的主要品種，它的育種原理是______________。它與該轉基因奶牛的培育原理________________________(填“相同”或“不同”)。[解析](1)迄今為止，顯微注射技術是轉基因動物中采納最多，也是最為有效的一種將目的基因導入動物細胞的方法。(2)基因表達載體的構建是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。在構建過程中，要用到的兩種酶是限制酶(限制性核酸內切酶)與DNA連接酶。(3)從屠宰場收集奶牛卵巢，采集卵母細胞，在體外培育到減數其次次分裂中期。(4)不同動物胚胎移植的時間不同，例如，牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才進行移植。大量的探討已經證明，受體子宮對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，這為胚胎在受體子宮內的存活供應了可能。(5)我國奶牛的主要品種中國荷斯坦牛(原稱中國黑白花牛)，是將國外的荷斯坦——弗里生牛引進后，在我國經過長期馴化，與當地黃牛進行雜交和選育，漸漸形成的優(yōu)良品種。轉基因奶牛的培育原理也是基因重組。[答案](1)顯微注射技術(2)基因表達載體限制酶(限制性核酸內切酶)DNA連接酶(3)減數其次次分裂中(4)桑椹胚或囊胚受體子宮對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(5)基因重組相同5．(2024·湖北省襄陽市高三月考)下面是大量獲得高產奶牛品種的一些方法：甲方法：通過電刺激使高產雌牛A體細胞的細胞核進入B牛“？”細胞得到重組細胞，試管中培育后得到早期胚胎。乙方法：將高產雌牛的成熟卵子和高產雄牛的“？”一起放在受精溶液中培育得到受精卵，培育后得到早期胚胎。丙方法：將高產基因導入一般奶牛的受精卵，培育后得到早期胚胎。(1)甲方法中“？”代表________，乙方法中“？”代表________。(2)三種方法最終要獲得優(yōu)良后代，都要經過________，它是胚胎工程的最終一道工序。獲得的三種后代通常叫作________(請從①“試管牛”②“轉基因?！雹邸翱寺∨！敝羞x擇合適的名稱按甲乙丙的依次填數字編號)。(3)生產實踐中常常要對獲得的早期胚胎進行性別鑒定，通常取囊胚的________來鑒定，上述三種方法中哪種方法得到的胚胎不須要做性別鑒定？________________________________。(4)為了提高胚胎利用率可用________的方法獲得兩個或者多個一樣的胚胎，這可以看作是動物________繁殖的方法之一。[解析](1)甲中通過核移植獲得克隆動物，故應當將高產雌牛A體細胞的細胞核進入B牛去核的MⅡ中期卵母細胞；乙通過體外受精獲得胚胎，其中的“？”代表已獲能的精子。(2)三種方法獲得的早期胚胎都須要經過胚胎移植，移植到同期發(fā)情的受體母牛子宮中。甲中獲得的后代稱為③“克隆?！保灰抑蝎@得的后代稱為①“試管?！?；丙中獲得的后代稱為②“轉基因?！?。(3)生產實踐中通常取囊胚的滋養(yǎng)層細胞對獲得的早期胚胎進行性別鑒定，題目中甲方法是核移植的產物，獲得的克隆動物的性別與供應細胞核的個體一樣，不須要進行性別鑒定。(4)通過胚胎分割對早期胚胎進行處理，可以提高胚胎利用率，屬于無性繁殖。[答案](1)去核MⅡ中期卵母細胞獲能的精子(2)胚胎移植③①②(3)滋養(yǎng)層細胞甲(4)胚胎分割無性6．性別限制技術在畜牧生產中的應用，充分發(fā)揮了受性別限制的生產性狀(如泌乳、生長速度、肉質等)的最大經濟效益。如圖所示，依據X染色體的DNA含量比Y染色體多，用流式細胞儀將牛的兩種精子分別開來，再通過試管動物技術獲得所需性別的試管牛。回答下列問題。(1)將分別出的精子用鈣離子載體A23187溶液進行________處理后，才能與培育成熟的卵細胞融合形成受精卵。受精過程中防止多精入卵的生理反應有____________________________________。(2)若培育生產血清白蛋白的乳腺生物反應器，需將血清白蛋白基因與____________________________的啟動子等調控組件重組在一起，通過顯微注射等方法導入受精卵________(填“甲”或“乙”)中，然后將該受精卵接著培育到______________階段移入受體，使其生長發(fā)育成轉基因試管牛。(3)在胚胎移植前，須要用激素對“代孕母體”作________________處理。由于受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生__________________，從而保證胚胎能在受體內存活。(4)用Y染色體上確定性別的SRY基因探針對滋養(yǎng)層細胞的DNA進行檢測，可達到鑒定胚胎性別的目的，這種檢測方法采納的是__________________________技術。[解析](1)將分別出的精子用鈣離子載體A23187溶液進行獲能處理后，才能與培育成熟的卵細胞融合形成受精卵。受精過程中防止多精入卵的兩道屏障是透亮帶反應和卵細胞膜反應。(2)若培育生產血清白蛋白的乳腺生物反應器，需將血清白蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起，通過顯微注射等方法導入到雌性牛即受精卵甲中，然后將該受精卵接著培育到桑椹胚或囊胚階段移入受體，使其生長發(fā)育成轉基因試管牛。(3)在胚胎移植前，須要用激素對“代孕母體”作同期發(fā)情處理。由于受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，從而保證胚胎能在受體內存活。(4)用Y染色體上確定性別的SRY基因探針對滋養(yǎng)層細胞的DNA進行檢測，可達到鑒定胚胎性別的目的，這種檢測方法采納的是DNA分子雜交技術。[答案](1)獲能透亮帶反應、卵細胞膜反應(2)乳腺蛋白基因甲桑椹胚或囊胚(3)同期發(fā)情免疫排斥反應(4)DNA分子雜交7．(2024·河北省衡水中學高三檢測)探討人員將綿羊的啟動子和牛的生長激素基因融合，獲得融合基因OMT－CGH(其中O、C分別表示綿羊和牛，MT表示啟動子，GH表示生長激素基因)，并將其轉移至某種牛的體內，從而培育出能快速生長的轉基因牛。請回答下列問題：(1)在生長激素基因與啟動子融合的過程中，須要用到的工具酶有____________。(2)目前，將OMT－CGH基因導入受體細胞的方法有________和精子載體法等，其中后者的做法是向去精漿的精液中加入適量OMT－CGH基因，精子主動汲取外源基因后，再與成熟卵子進行體外受精，獲得受精卵。由此可見，與前者相比，該方法對受精卵內細胞核的影響________(填“大”或“小”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)早期胚胎在培育時除了必需的養(yǎng)分物質外，還須要的氣體環(huán)境是________，在培育過程中，應剛好更換培育液，目的是_______________________________________________________________________________________。(4)常采納PCR技術檢測早期胚胎是否含有OMT－CGH基因，該技術運用的前提是要依據________(填“OMT”“CGH”或“OMT－CGH”)的基因序列設計合成引物。[解析](1)在生長激素基因與啟動子融合的過程中，須要用到的工具酶是DNA連接酶。(2)目前，將OMT－CGH基因導入牛體內的方法有顯微注射法和精子載體法等；精子載體法對受精卵內細胞核的影響更??；精子載體法不須要借助人工顯微操作，干脆向去精漿的精液中加入適量OMT－CGH基因，精子主動汲取外源目的基因后，再與成熟卵子進行體外受精，獲得受精卵，此方法能避開顯微注射對細胞核等結構造成損傷。(3)早期胚胎在培育時除了必需的養(yǎng)分物質外，還須要95%的空氣和5%的CO2的氣體環(huán)境；為防止代謝產物對細胞造成危害，須要定期更換培育液。(4)PCR技術可確定早期胚胎是否含有OMT－CGH基因，該技術運用的前提是要依據OMT－CGH的基因序列設計合成引物。[答案](1)DNA連接酶(或限制性核酸內切酶、DNA連接酶)(2)顯微注射法小目的基因由精子細胞核攜帶通過受精作用進入細胞核，避開顯微注射對細胞核等結構造成損傷(3)95%的空氣和5%的CO2防止代謝產物的積累對細胞自身造成危害(4)OMT－CGH8．中國科學院上海神經科學探討所仇子龍?zhí)接憜T等通過構建攜帶人類自閉癥基因MECP2的轉基因猴模型及對MECP2轉基因猴進行分子遺傳學與行為學分析，發(fā)覺MECP2轉基因猴表現出類