高考生物二轮限时规范训练：专题07第2讲《胚胎工程和生态工程》（含详解）

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[限时规范训练]　　　　　　　　 　　　　　　　　练思维　练规范　练就考场满分 1．下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解。请据图回答：(1)图中①、②所示的结构分别是________、________。(2)图中③、④所示的生物工程技术分别是________、________。(3)过程③通常用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，含有营养物质丰富外，还因为它_______________________________________________________________。(4)过程④通常采用的方法是_________________________________________________。(5)过程④的完成需要用到的非酶基因操作工具为________________。(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是________________________。解析：(1)体细胞核移植利用体细胞的细胞核和去核卵细胞。内细胞团细胞具有发育的全能性，其中导入健康胰岛B细胞基因，可以形成能正常分泌胰岛素的胰岛B细胞群。(2)图中③是将体细胞的细胞核和去核卵细胞重组为一个细胞，为体细胞核移植技术。图中④是将健康胰岛B细胞基因导入受体细胞，为基因工程技术。(3)过程③通常用去核卵细胞作为受体细胞，除了因为它体积大，易操作，含有营养物质丰富外，还因为其含有能够激活细胞核全能性表达的物质。(4)将目的基因导入动物细胞通常用显微注射法。(5)基因工程的基本工具为限制酶、DNA连接酶、载体，载体为非酶基因操作工具，通常为质粒。(6)图示方法与一般的异体移植相比可避免免疫排斥。答案：(1)细胞核　内细胞团(2)(体细胞)核移植技术　基因工程(转基因技术或DNA重组技术)(3)含有促进(或激活)细胞核全能性表达的物质(4)显微注射法(5)载体(6)不发生免疫排斥反应2．Leigh氏综合征是一种神经障碍性疾病，其致病基因位于线粒体DNA中。一位母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因，她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合征而夭亡。她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。请根据男婴孕育过程回答下面的问题：(1)该母亲的前两个孩子患病夭亡的原因是______________________________________________________________________________________________________________，该健康男婴孕育过程中依次使用了__________________________________________________________________________________________、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)图示过程中代表该母亲卵母细胞的是________(填“A”或“B”)。取卵之前，该母亲需要注射________激素。(3)早期胚胎需经过________________(水平)检测合格后才能植入母亲的子宫继续发育。(4)在胚胎孕育过程中，医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育，原因是________________________________________________________________________。解析：(1)根据题意可知，该母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因，并且该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，这导致前两个孩子患病夭亡；根据图示信息可知，该健康男婴孕育过程中依次使用了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)图中首先对卵母细胞A去核，然后与卵母细胞B的细胞核融合，重组的卵细胞中含有卵母细胞A的细胞质，说明A的细胞质基因是正常的，因此代表该母亲卵母细胞的是B。取卵之前，该母亲需要注射促性腺激素，进行超数排卵。(3)早期胚胎需经过DNA分子水平检测合格后才能植入母亲的子宫继续发育。(4)在胚胎孕育过程中，由于男性的线粒体不会遗传给后代，因此医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育。答案：(1)该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全都来自卵细胞，导致前两个孩子患病夭亡　核移植、体外受精(2)B　促性腺(3)DNA分子水平(4)男性的线粒体不会遗传给后代3．Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：请回答：(1)步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的________。(2)ES细胞除来源于早期胚胎外，还可来源于________，它在形态上的特性____________；在功能上的特性是__________________________________________________________。(3)步骤③中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的________设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有________________的酶切位点。(4)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞中的________，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。解析：(1)动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，因此在核移植之前应去除卵母细胞的细胞核。(2)ES细胞可来源于早期胚胎或者原始性腺。它在形态上的特性：体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上的特性是具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)不同基因的核苷酸序列不同，而引物与核苷酸序列互补配对，因此设计引物可以根据基因的核苷酸序列进行；因为重组基因片段的连接需要有相同的黏性末端，因此所选择的表达载体上应具有HindⅢ和PstⅠ限制酶的酶切位点。(4)基因表达的最终产物为蛋白质，因此要检测该基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞中的蛋白质，用特异性抗体(抗蛋白的抗体)进行杂交实验。答案：(1)细胞核(2)原始性腺　体积小、细胞核大、核仁明显　具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞(3)核苷酸序列　Hind Ⅲ和Pst Ⅰ限制酶(4)蛋白质4．如图Ⅰ、图Ⅱ分别表示两项胚胎工程技术应用图解，请据图回答下列问题：(1)图Ⅰ中，细胞E的形成利用了__________技术。图Ⅰ和图Ⅱ共同用到的生物工程技术有__________、__________和__________。(2)图Ⅱ中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行__________处理，然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子，体外受精前应对精子进行__________处理，选择处于__________期的卵母细胞与处理后的精子在体外完成受精得到受精卵F。(3)图Ⅱ中，过程d的操作，在相应酶处理后一般选用__________作为外源基因的载体，通过显微注射法导入受精卵F中。外源基因是否导入受精卵并稳定遗传，可以采用__________方法对b过程产生的细胞进行检测。(4)细胞E和F一般在体外培养到__________期即可移植到代孕母体子宫内。解析：(1)图Ⅰ中a表示核移植过程，b表示早期胚胎培养过程，c表示胚胎移植过程，因此小羊X是采用核移植和胚胎移植技术等产生的克隆羊；图Ⅱ中a表示体外受精过程，b表示早期胚胎培养过程，c表示胚胎移植过程，d过程采用了转基因技术，因此小羊Y是采用体外受精、基因工程和胚胎移植技术等产生的转基因试管羊。图Ⅰ与图Ⅱ均采用了动物细胞培养、早期胚胎培养和胚胎移植技术。(2)图Ⅱ中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行同期发情处理；后用促性腺激素实现超数排卵，MⅡ中期的卵母细胞具备与获能精子在体外完成受精的能力。(3)图Ⅱ中，过程d表示将目的基因导入受体细胞，该过程一般选用质粒作为外源基因的载体，显微注射法是将目的基因导入动物细胞的最有效方法；检测外源基因是否导入受精卵，可采用DNA分子杂交技术(基因探针技术)。(4)早期胚胎需在体外培养到桑椹胚或囊胚期才可移植到代孕母体子宫内。答案：(1)动物体细胞核移植　动物细胞培养　早期胚胎培养　胚胎移植(2)同期发情　获能　MⅡ中(3)质粒　DNA分子杂交(4)桑椹胚或囊胚5．下图表示培育转基因克隆羊和胚胎工程的部分操作流程，其中字母代表有关结构或个体，数字代表过程、方法。请据图回答：(1)图中过程①～⑦所涉及的生物技术有_______________________________(两种即可)。(2)通过①、②过程获取分散的细胞时，用到的酶是________________________，培养的细胞在充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为___________________________________。(3)动物细胞培养过程中应将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是________________________________________________________________________。此培养过程中为防止杂菌感染，需要添加一定量的________________。(4)早期胚胎可通过[　]________________技术移入代孕母体子宫内继续发育，该技术在生产实践中的意义在于__________________________________________________________。(5)通常用去核的卵母细胞作为受体细胞。此时的卵母细胞应该培养到_______________(细胞分裂方式及时期)。f细胞在形态上的特点是_____________________。解析：(1)图中①为动物细胞培养获得细胞群，②是用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理获得单个细胞，③、④为体细胞核移植获得重组细胞的过程，⑤是早期胚胎培养过程，⑥为胚胎移植，⑦为从早期胚胎中获取胚胎干细胞。(2)培养的细胞在充满培养皿底时会出现接触抑制现象，细胞分裂会停止。(3)图中动物细胞培养过程中应将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH，为细胞培养提供稳定的环境。培养过程中为防止杂菌感染，需要添加一定量的抗生素。(4)早期胚胎可通过胚胎移植技术移入受体子宫内进行发育，胚胎移植技术可以提高优良母畜的繁殖率。(5)用去核卵母细胞作为受体，此时的卵母细胞应处于减数第二次分裂中期。f细胞是胚胎干细胞，在形态上的特点是体积小、细胞核大、核仁明显。答案：(1)动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植、细胞核移植(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　接触抑制(3)维持培养液的pH　抗生素(4)⑥　胚胎移植　提高优良母畜的繁殖率(5)减数第二次分裂的中期　体积小、细胞核大、核仁明显6．广东佛山质检)下图是利用β­乳球蛋白(BLG)基因5′端调控序列和人乳铁蛋白(hLF)基因构建能在羊乳腺细胞特异性表达的运载体的简要流程图，请据图回答下列问题：(1)②为PCR过程，除了要加入引物、原料外，还需要加入________________，在此过程中引物的作用是______________________________________________________________。(2)BamHⅠ的识别序列为—G↓GATTC—，Hind Ⅲ的识别序列为—A↓AGCTT—，选用这两种酶进行操作的意义是____________________________________________________，除此之外，③过程还需要________酶。(3)BLG基因5′端调控序列能使hLF基因在羊的乳腺细胞中特异性表达，这是因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)要获得能表达目的基因的羊，应将重组质粒导入羊的________(填“乳腺细胞”“去核卵细胞”或“受精卵”)，获得优良胚胎后，为了提高胚胎的利用率，常采用________的方法来处理胚胎。解析：(1)PCR过程中，除了要加入引物、原料外，还需要加入耐高温的DNA聚合酶和模板，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)BamHⅠ和Hind Ⅲ切割形成的黏性末端不同，选用这两种酶切割目的基因和质粒，目的是避免目的基因和运载体产生的末端任意连接(环化连接)。构建基因表达载体还需要DNA连接酶。(3)BLG基因5′端调控序列作为启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hLF基因转录出mRNA，所以能使hLF基因在羊的乳腺细胞中特异性表达。(4)高度分化的动物细胞难以表达全能性，而受精卵易于表达全能性，要获得能表达目的基因的羊，应将重组质粒导入羊的受精卵，获得优良胚胎后，为提高胚胎的利用率，常采用胚胎分割的方法来处理胚胎。答案：(1)耐高温的DNA聚合酶、模板　使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸(2)避免目的基因和运载体产生的末端任意连接(环化连接)　DNA连接(3)BLG基因5′端调控序列作为启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hLF基因转录出mRNA(4)受精卵　胚胎分割7．下面是繁育良种奶牛的示意图，据图回答下列问题：(1)对供体母牛用________处理可获得更多的卵母细胞，经人工授精后可得到早期胚胎。在胚胎移植前，若对胚胎进行性别鉴定，可以在分子水平上对早期胚胎进行性别鉴定，也可以在细胞水平上通过对________的分析进行性别鉴定。体外培养受精卵时，培养液中提供CO2的目的是________________。若要对囊胚阶段的胚胎进行分割，其操作过程中需要注意的问题是________________。(2)对受体母牛要进行同期发情处理是为了________________________，图示流程中冲卵的“卵”是指________。实际生产中常利用体细胞克隆保持供体母牛的许多优良性状，操作中用于核移植的体细胞一般选用________代以内的细胞，其原因是________________________________________________________________________。解析：(1)对供体母牛用促性腺激素处理可使其超数排卵，以获得更多的卵母细胞。若在细胞水平上对胚胎进行性别鉴定，可通过对性染色体分析加以鉴别。体外培养受精卵时，培养液中提供CO2用于维持培养液的pH。若要对囊胚阶段的胚胎进行分割，需要注意将内细胞团均等分割。(2)对受体母牛要进行同期发情处理是为了给供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。题图过程中的冲卵实际上是获得早期胚胎。实际生产中常利用体细胞克隆保持供体母牛的许多优良性状，操作中用于核移植的体细胞一般选用10代以内的细胞，其原因是10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。答案：(1)促性腺激素　性染色体　维持培养液的pH　将内细胞团均等分割(2)使供体、受体的生理变化相同　早期胚胎　10　10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型8．请回答下列与基因工程、胚胎工程、生态工程有关的生物学问题：(1)基因工程技术中获得目的基因后，利用PCR技术将该基因扩增，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成________。培育抗病转基因植物时，使用最多的抗病基因是________基因和病毒复制酶基因。(2)在胚胎工程中，早期胚胎发育到________阶段即可移植到代孕母体子宫中，移植后的胚胎能在受体子宫内存活的生理基础是__________________________________________。(3)与传统方法生成的抗体相比，单克隆抗体具有很多优点。在癌症治疗时，把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或________相结合，制成“生物导弹”，借助单克隆抗体的________作用，将药物带到癌细胞位置，将其在原位杀死。单克隆抗体的制备过程应用了________________________技术。(4)我国西北一些地区年降雨量较少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成为残败的“灰色长城”，其失败的原因主要是违背了________原理。解析：(1)利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。培育抗病转基因植物时，使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因。(2)在胚胎工程中，早期胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段即可移植到代孕母体子宫中；由于受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，所以移植后的胚胎能在受体子宫内存活。(3)在癌症治疗时，把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”。“生物导弹”借助的是单克隆抗体的导向(或定向、定位)作用；单克隆抗体的制备过程应用了动物细胞融合、动物细胞培养技术。(4)我国西北一些地区年降雨量较少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成为残败的“灰色长城”，其失败的原因主要是违背了协调与平衡原理。答案：(1)引物　病毒外壳蛋白(2)桑椹胚或囊胚　受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应(3)细胞毒素　导向　动物细胞融合和动物细胞培养(4)协调与平衡9．Ⅰ.我国科研人员克隆了100多个重要基因，取得了抗虫棉、抗虫玉米、耐除草剂大豆等一批重大转基因成果。请回答下列问题：(1)抗虫棉中转入的Bt毒蛋白基因是从苏云金(芽孢)杆菌中分离出来的，该基因编码的Bt蛋白对哺乳动物________(填“有”或“无”)毒害作用。(2)每一种Bt毒蛋白的杀虫范围有限，对现有的毒蛋白进行________，使其具有更广杀虫范围，属于________(生物工程)的范畴。(3)随着转基因成果的不断涌现，人们对转基因生物的安全性的关注与日俱增，在食物安全、生物安全和________三个方面发生了激烈争论。Ⅱ.关注生态工程的建设。(1)与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、________、可持续的工程体系。(2)“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式，该模式主要遵循生态工程的________原理。(3)甘肃陇南地区的“九子登科”模式是哪种生态工程建设的实例(　　)A．草原生态恢复工程　　　  B．城市环境工程C．小流域综合治理生态工程 D．湿地生态恢复工程解析：Ⅰ.(1)Bt毒蛋白基因编码的Bt蛋白，在哺乳动物消化道中会被消化分解，因此对哺乳动物无毒害作用。(2)对现有的毒蛋白进行改造，使其具有更广杀虫范围，属于蛋白质工程的范畴。(3)人们对转基因生物的安全性的关注与日俱增，在食物安全、生物安全和环境安全三个方面发生了激烈争论。Ⅱ.(1)与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。(2)“无废弃物农业”主要遵循生态工程的物质循环再生原理。(3)甘肃陇南地区的“九子登科”模式是小流域综合治理生态工程建设的实例，C项正确。答案：Ⅰ.(1)无(2)改造　蛋白质工程(3)环境安全Ⅱ.(1)多效益(2)物质循环再生(3)C