專題限時集訓(十六)胚胎工程、生物技術(shù)的安全性和倫理問題、生態(tài)工程(限時：40分鐘)(對應學生用書第155頁)1．治療性克隆對解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應具有重要意義。流程如下：(1)過程①采用的是細胞工程中的________________技術(shù)，過程②采用的是胚胎工程中的________________技術(shù)。(2)體細胞進行體外培養(yǎng)時，所需氣體主要有O2和CO2，其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液(基)的________________。(3)如果克隆過程中需進行基因改造，在構(gòu)建基因表達載體(重組載體)時必須使用________和________兩種工具酶?；虮磉_載體上除目的基因外，還需有________________基因，以便選出成功導入基因表達載體的細胞。(4)胚胎干細胞可以來自于囊胚中的________________。在一定條件下，胚胎干細胞可以分化形成不同的組織器官。若將圖中獲得的組織器官移植給個體________________(填“A”或“B”)，則不會發(fā)生免疫排斥反應?！窘馕觥?1)過程①表示細胞核與去核卵母細胞結(jié)合，即核移植技術(shù)；過程②表示早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)。(2)體細胞進行體外培養(yǎng)時，CO2氣體的主要作用是維持培養(yǎng)液(基)的pH(或酸堿度)。(3)構(gòu)建基因表達載體時需要限制酶和DNA連接酶兩種工具酶；基因表達載體上的標記基因的作用是便于篩選出成功導入基因表達載體的細胞。(4)囊胚的內(nèi)細胞團細胞具有發(fā)育的全能性，屬于胚胎干細胞。在圖示過程中，B個體提供的是細胞核，分化形成的組織器官的性狀主要是由來自B的遺傳物質(zhì)決定的，因此體外培養(yǎng)獲得的組織器官移入個體B不會發(fā)生免疫排斥反應?！敬鸢浮?1)(體細胞)核移植(早期)胚胎培養(yǎng)(2)pH(或：酸堿度)(3)限制性(核酸)內(nèi)切酶(或：限制酶)DNA連接酶(注：兩空可顛倒)標記(4)內(nèi)細胞團B2．(2017·淄博市高三二模)轉(zhuǎn)基因豬可為人體器官移植提供供體。人的hDAF基因在豬細胞中表達后，能抑制急性排異反應。某科研小組利用生物工程技術(shù)獲得器官移植供體，其操作流程如下圖所示。請回答：(1)hDAF基因在體外大量擴增時，所用工具酶的特點是________________，過程Ⅲ需要的工具酶是____________________________。(2)通過檢測_______________來確定hDAF基因在ES細胞是否表達，從而篩選所需細胞。過程V中常用____________技術(shù)將ES細胞添加到囊胚中。(3)除圖中方法外，ES細胞還可從____________________中獲得，利用ES細胞生產(chǎn)用于移植的器官，其原因是__________________________。(4)Ⅱ過程獲得的重組胚胎移植到受體內(nèi)，存活率較高的原因是____________，選用轉(zhuǎn)基因豬為人體器官移植提供供體，突出的優(yōu)點是_________________。【解析】(1)hDAF基因在體外大量擴增時，所用工具酶為熱穩(wěn)定DNA聚合酶，該工具酶的特點是熱穩(wěn)定性強。過程Ⅲ為基因表達載體的構(gòu)建，需要的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。(2)確定hDAF基因在ES細胞是否表達，需檢測有無hDAF基因控制合成的蛋白質(zhì)。將攜帶有目的基因的ES細胞添加到囊胚中，常用顯微注射技術(shù)。(3)ES細胞來源于早期胚胎或原始性腺。之所以利用ES細胞生產(chǎn)用于移植的器官，其原因是ES細胞的分化程度低、全能性高。(4)通過體細胞核移植技術(shù)獲得的重組胚胎移植到受體內(nèi)，存活率較高的原因是基本不發(fā)生免疫排異反應。因為豬和人的遺傳物質(zhì)同源性高，器官大小相近，材料易得等，所以常選用轉(zhuǎn)基因豬為人體器官移植提供供體?！敬鸢浮?1)熱穩(wěn)定性強限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶(2)有無hDAF基因控制合成的蛋白質(zhì)顯微注射(3)原始性腺分化程度低、全能性高(4)基本不發(fā)生免疫排異反應遺傳物質(zhì)同源性高，器官大小相近，材料易得(至少答出2條，其他合理答案亦可)3．Leigh氏綜合征是一種攻擊神經(jīng)系統(tǒng)的嚴重神經(jīng)障礙，其致病基因位于線粒體DNA中，一位母親約有1/4的線粒體攜帶有這種致病基因。她的前兩個孩子因為患有Leigh氏綜合征而夭亡，她的第三個孩子因為接受另一名女性捐贈的健康基因而成為全球首個擁有“三個父母”的男嬰。其具體過程如圖所示：(1)該母親的前兩個孩子患病的原因是細胞分裂過程中細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)的分配是__________(填“均勻”或“隨機”)的，可能產(chǎn)生含較多缺陷線粒體的卵細胞，而受精卵的線粒體幾乎全部來自于________，導致后代患病。(2)圖示過程中代表該母親卵母細胞的是________(填“A”或“B”)。取卵之前，該母親需要注射________激素。激活的卵母細胞與________的精子在體外完成受精后移入________液中繼續(xù)培養(yǎng)8～16個細胞階段，經(jīng)檢查合格后，才能移植入母親的子宮繼續(xù)發(fā)育。(3)醫(yī)療團隊特意選擇了男性胚胎移入子宮發(fā)育，原因是____________?！窘馕觥?1)減數(shù)分裂產(chǎn)生卵細胞的過程中，細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)(線粒體內(nèi)的DNA)是隨機分配的。如果產(chǎn)生了含較多缺陷線粒體的卵細胞，由于受精卵的線粒體幾乎全部來自于卵細胞，則導致后代容易患病而死亡。(2)提取細胞核的卵母細胞是該母親的卵母細胞，即B。取卵之前，該母親需要注射促性腺激素以促進其排卵。激活的卵母細胞與獲能的精子才能在體外完成受精，形成的受精卵需要在發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)到8～16個細胞階段，經(jīng)檢查合格后，才能移植入母親的子宮繼續(xù)發(fā)育。(3)醫(yī)療團隊特意選擇了男性胚胎移入子宮發(fā)育，原因是男性的線粒體不會遺傳給后代，從而保證該正常個體的后代不再患該遺傳病?！敬鸢浮?1)隨機卵細胞(或母親)(2)B促性腺獲能發(fā)育培養(yǎng)(3)因為男性的線粒體不會遺傳給后代(意思對即可)4．(2017·臨沂市高三二模)2017年4月11日，世界首批基于配型的ES細胞分化細胞臨床移植研究正式啟動。用人ES細胞分化的視網(wǎng)膜色素上皮細胞治療老年性黃斑變性的研究，體現(xiàn)了中國的干細胞及轉(zhuǎn)化研究水平已躋身世界前列，為治愈許多疑難疾病翻開新的篇章。(1)ES細胞分化細胞的移植要進行配型的目的是_________________。(2)ES細胞是從________中分離出的一類細胞，在功能上具有___________，可以分化為人體內(nèi)任何一種組織細胞。(3)在飼養(yǎng)層細胞上培養(yǎng)，ES細胞可以保持不分化的狀態(tài)，此過程中飼養(yǎng)層細胞作為ES細胞分裂、增殖的營養(yǎng)細胞；在培養(yǎng)液中加入____________，ES細胞可以被誘導分化為視網(wǎng)膜色素上皮細胞。(4)ES細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的主要區(qū)別是所用的培養(yǎng)基的成分不同，ES細胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、________________等。ES細胞還應置于CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的目的是_______________。(5)為達到無菌、無毒的ES細胞培養(yǎng)的環(huán)境條件，除了要對培養(yǎng)液和培養(yǎng)器具進行消毒外，還要________________和________________?！窘馕觥?1)ES細胞分化細胞的移植要進行配型的目的是避免供體細胞被移植到受體內(nèi)后機體發(fā)生免疫排斥反應。(2)ES細胞可來源于早期胚胎或原始性腺。在功能上具有發(fā)育的全能性。(3)要使ES細胞發(fā)生定向分化，需在培養(yǎng)液中加入分化誘導因子(如牛磺酸等)。(4)ES細胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等。ES細胞還應置于CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的目的是維持培養(yǎng)液的pH相對穩(wěn)定。(5)ES細胞培養(yǎng)過程中為了防止雜菌污染，可向培養(yǎng)液添加一定量的抗生素；培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物質(zhì)是有限的，并且不斷被消耗，且會積累很多的代謝廢物，因此要定期更換培養(yǎng)液。【答案】(1)避免移植后機體發(fā)生免疫排斥反應(2)早期胚胎或原始性腺發(fā)育的全能性(3)分化誘導因子(如?；撬帷⒍□－h(huán)腺苷酸等)(4)維生素和動物血清使培養(yǎng)液的pH保持相對穩(wěn)定(5)在培養(yǎng)液中加入一定量的抗生素定期更換培養(yǎng)液5．(2017·棗莊市高三一模)如圖為某生殖醫(yī)學中心的“試管嬰兒”流程示意圖，請回答下列問題：(1)檢測排卵實際上是檢測___________，排卵前后完成了________分裂。(2)在女方卵巢中吸取的卵子要在專門的培養(yǎng)液中培養(yǎng)至________期，精子也要經(jīng)過________，才具有受精能力。(3)隨著二胎政策開放，眾多“高齡產(chǎn)婦”躍躍欲試，但其也面臨出生胎兒缺陷多的風險。“唐篩”可以判斷胎兒患有先天性愚型的風險程度，先天性愚型屬于________遺傳病，患者體內(nèi)________(填“有”或“沒有”)該病的致病基因。(4)該生育過程屬于_____繁殖，整個生育過程應用的生物技術(shù)有________?！窘馕觥?1)排卵是指卵子從卵泡中排出，排卵前后完成了減數(shù)第一次分裂。(2)在女方卵巢中吸取的卵子沒有發(fā)育成熟，要在專門的培養(yǎng)液中培養(yǎng)至MⅡ中期，精子也要經(jīng)過獲能處理，才具有受精能力。(3)先天性愚型是21號染色體多一條，屬于染色體異常遺傳病，患者體內(nèi)沒有該病的致病基因。(4)試管嬰兒應用的技術(shù)手段有體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植，該過程屬于有性生殖?！敬鸢浮?1)卵子(是否)從卵泡中排出減數(shù)第一次(2)MⅡ中獲能處理(3)染色體異常沒有(4)有性體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植6．如圖是培養(yǎng)生產(chǎn)人生長激素的轉(zhuǎn)基因動物的過程，請據(jù)圖回答下列問題。【導學號：】(1)①是含有人生長激素基因的質(zhì)粒，為了使人生長激素基因在羊乳腺細胞中表達，需要將目的基因與乳腺蛋白基因的________等調(diào)控組件重組在一起。②中是根據(jù)________基因表達的性狀篩選出的細胞⑤。(2)從白臉羊體內(nèi)分離出的組織要經(jīng)過酶處理變?yōu)閱蝹€細胞再培養(yǎng)，實驗中使用的細胞通常在10代以內(nèi)，以保持細胞正常的____________。(3)為了使產(chǎn)藥動物種群迅速擴大，現(xiàn)對⑥階段的胚胎進行分割，一次給受體母羊移入多個胚胎，胚胎分割時應注意________________________。(4)細胞④和細胞⑤融合所利用的原理是____________。產(chǎn)藥動物的產(chǎn)生涉及__________(填“胚胎細胞核移植”或“體細胞核移植”)技術(shù)，該技術(shù)的成功率較______。(5)移植后的胚胎能在受體子宮中存活的生理基礎為________________?！窘馕觥?1)因為目的基因上沒有啟動子，要使人生長激素基因在羊乳腺細胞中表達，需要將目的基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起。(2)細胞在傳至10～50代左右時，增殖會逐漸緩慢，以至于完全停止，這時部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生變化，所以實驗中使用的細胞通常在10代以內(nèi)，以保持細胞正常的二倍體核型。(3)在對囊胚階段的胚胎進行分割時，要注意將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。(4)細胞融合所利用的原理是細胞膜的流動性。根據(jù)圖示可知，培養(yǎng)產(chǎn)生人生長激素的過程涉及體細胞核移植技術(shù)，該技術(shù)的成功率較低。(5)受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能?！敬鸢浮?1)啟動子標記(2)二倍體核型(3)將內(nèi)細胞團均等分割(4)細胞膜的流動性體細胞核移植低(5)受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應7．2015年3月，柴靜的紀錄片《穹頂之下》引發(fā)了全國人民對霧霾的關(guān)注和討論。生態(tài)環(huán)境與生態(tài)經(jīng)濟再次推上輿論的焦點。建設社會主義新農(nóng)村的關(guān)鍵是構(gòu)建和諧社會，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，走可持續(xù)發(fā)展之路。下圖為某地一生態(tài)工程建設模式圖，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：(1)生態(tài)經(jīng)濟：使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化。“無廢棄物農(nóng)業(yè)”體現(xiàn)了生態(tài)工程的______________原理。(2)該生態(tài)工程模式的最大優(yōu)點是__________________________。該生態(tài)工程種植不同的農(nóng)作物、果樹、苗木，飼養(yǎng)牛、豬、雞等多種畜禽，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的______________原理。(3)該生態(tài)工程中，處于第二營養(yǎng)級的生物除雞、奶牛、魚外還有________(寫全才能給分)，該生態(tài)工程建設中，魚塘中每一種魚苗的投放量都不宜超過其________。【解析】(1)無廢棄物農(nóng)業(yè)體現(xiàn)的是物質(zhì)循環(huán)再生原理。(2)以沼氣工程為中心的生態(tài)工程，各類植物的秸稈、枝葉用來生產(chǎn)飼料養(yǎng)畜、禽、魚，人、畜、禽的糞便作為原料生產(chǎn)沼氣，最大的優(yōu)點是充分利用了廢棄物中的物質(zhì)和能量，實現(xiàn)了物質(zhì)和能量的分級多層次利用，同時又減少了環(huán)境污染。生態(tài)工程中，適當增加農(nóng)作物、飼養(yǎng)畜禽等生物種類，使生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復雜，自我調(diào)節(jié)能力增強，抵抗力穩(wěn)定性增加，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的物種多樣性原理。(3)讀圖可知，處于第二營養(yǎng)級的生物除雞、奶牛、魚外還有豬、人。魚塘中養(yǎng)魚時要考慮環(huán)境容納量，投放的魚苗量不能太多?！敬鸢浮?1)物質(zhì)循環(huán)再生(2)實現(xiàn)能量和物質(zhì)的分層次多級利用(或提高物質(zhì)和能量的利用率)，減少環(huán)境污染物種多樣性(3)豬、人環(huán)境容納量(K值)8．科研人員采用轉(zhuǎn)基因體細胞克隆技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因綿羊，以便通過乳腺生物反應器生產(chǎn)人凝血因子IX醫(yī)用蛋白，其技術(shù)路線如下圖。(1)由過程①獲得的A為____________________。(2)在核移植之前，必須先去掉受體卵母細胞的核，目的是_______________。受體應選用________期卵母細胞。(3)進行胚胎移植時，代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的重組胚胎基本上不發(fā)生________，這為重組胚胎在代孕母羊體內(nèi)的存活提供了可能。(4)采用胎兒成纖維細胞進行轉(zhuǎn)基因體細胞克隆，理論上可獲得無限個轉(zhuǎn)基因綿羊，這是因為________________________。【解析】(1)分析圖示可知，過程①構(gòu)建的A為含目的基因的表達載體。(2)核移植以前，必須去掉受體卵母細胞的核，目的是保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細胞。受體應該選用處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細胞。(3)在進行胚胎移植時，受體即代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的外來胚胎基本上不會發(fā)生免疫排斥反應。(4)轉(zhuǎn)基因體細胞克隆產(chǎn)生的重組細胞具有全能性，培養(yǎng)產(chǎn)生的含目的基因的成纖維細胞可進行傳代培養(yǎng)，因此理論上可獲得無限個轉(zhuǎn)基因綿羊。【答案】(1)含目的基因的表達載體(2)保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細胞MⅡ(3)免疫排斥反應(4)整合有目的基因的成纖維細胞可進行傳代培養(yǎng)9．某課題組為解決本地種奶牛產(chǎn)奶量低的問題，引進了含高產(chǎn)奶基因但對本地適應性差的純種公牛。(1)擬進行如下雜交：♂A(具高產(chǎn)奶基因的純種)×♀B(具適宜本地生長基因的純種)→C選擇B作為母本，原因之一是胚胎能在母體內(nèi)正常______________。若C中的母牛表現(xiàn)為適宜本地生長，但產(chǎn)奶量并未提高，說明高產(chǎn)奶是________性狀。為獲得產(chǎn)奶量高且適宜本地生長的母牛，根據(jù)現(xiàn)有類型，最佳雜交組合是________，后代中出現(xiàn)這種母牛的概率是________(假設兩對基因分別位于不同對常染色體上)。(2)用以上最佳組