2021届高考生物新人教版一轮复习课后集训：41胚胎工程　生物技术的安全性和伦理问题

41 胚胎工程　生物技术的安全性和伦理问题

1．(2019·山西省高三期末)自然情况下，牛的生育率很低，通过胚胎工程的技术手段，可以实现良种牛的快速繁殖。回答下列问题：

(1)自然条件下，哺乳动物的受精作用是在雌性动物的________内完成的。当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到________时，说明卵子已经完成受精。

(2)釆用胚胎移植的方法，可使一头良种雌性黄牛一年生下数十头自己的后代。该方法的操作过程中需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行________处理。一般来说，胚胎移植的适宜时期是胚胎发育至________阶段。在胚胎移植过程中，移入子宫的胚胎能在受体内存活的生理学基础是____________________________________________。

(3)釆用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是________________。采集的精子需要经过________处理，才具备受精能力。一般情况下，符合受精要求的精子和卵子可以在________溶液中完成受精过程。培养早期胚胎时，所用培养液的成分除了一些________类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及动物血清等物质。

[解析]　(1)自然条件下，哺乳动物的受精作用是在雌性动物的输卵管内完成的。当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成受精。

(2)胚胎移植操作过程中需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行同期发情处理。一般来说，胚胎移植的适宜时期是胚胎发育至桑椹胚或囊胚阶段。在胚胎移植过程中，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这是移入子宫的胚胎能在受体内存活的生理学基础。

(3)釆用试管动物技术首先要做的是体外受精和早期胚胎培养。采集的精子需要经过获能处理，才具备受精能力。一般情况下，符合受精要求的精子和卵子可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。培养早期胚胎时，所用培养液的成分除了一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及动物血清等物质。

[答案]　(1)输卵管　两个极体　(2)同期发情　桑椹胚或囊胚　受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应　(3)体外受精和早期胚胎培养　获能　获能(或专用的受精)　无机盐和有机盐

2．(2019·柳州市高三模拟)蛛丝蛋白具有强度高，韧性大等一些特点，在医学领域有着诱人的前景。构建蛛丝蛋白基因表达载体将其导入牛的受精卵中，可从牛的乳汁中获取蛛丝蛋白。回答问题：

(1)从雌牛的卵巢中采集的卵母细胞需要培养到________期才能进行体外受精；体外受精前，需对精子进行________处理。当一个精子进入卵细胞后会激发卵子发生反应，如透明带反应和卵细胞膜反应等，其意义是______________________________。

(2)体外受精后产生的受精卵应移入发育培养液中继续培养，培养过程中应定期更换培养液，目的是__________________。在胚胎移植前，需要取囊胚的________细胞做DNA分析进行性别鉴定，进而选用雌性胚胎进行移植，胚胎移植的实质是________________________________________________________。

(3)为了进一步扩大繁殖规模，可通过________技术获得同卵多胎，该技术的关键是____________________。

[解析]　(1)从雌牛的卵巢中采集的卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才能进行体外受精；体外受精前，需对精子进行获能处理。当一个精子进入卵细胞后会激发卵子发生反应，如透明带反应和卵细胞膜反应等，其意义是防止多精入卵。

(2)早期胚胎培养过程中定期更换培养液的目的是清除代谢产物，防止细胞代谢积累对细胞造成伤害。在胚胎移植前，DNA分析进行性别鉴定应取囊胚的滋养层细胞，进而选用雌性胚胎进行移植。胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

(3)为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同卵多胎，该技术的关键是将内细胞团均等分割。

[答案]　(1)减数第二次分裂中　获能　防止多精入卵　(2)清除代谢产物，防止细胞代谢积累对细胞造成伤害　滋养层　早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　(3)胚胎分割　将内细胞团均等分割

3．(2019·唐山一中高三模拟)现代生物工程技术推动了畜牧业和生态工程的发展，回答下列相关问题：

(1)试管牛培育过程中，体外受精之前通常采用________________法对采集的良种公牛精子进行获能处理，即将精子放入____________________中，诱导精子获能。精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在____________________完成的。

(2)哺乳动物的受精过程主要包括________________，进入卵细胞膜，________________。

(3)利用细胞核移植技术繁育良种牛的过程需要进行胚胎移植，移植前需要对供体和受体牛进行________处理，受体对外来胚胎基本不发生______________，为胚胎在受体内的存活提供了可能。

(4)依据生态工程的________原理，黄河三角洲自然保护区的建立需考虑提高农民经济收入，使保护环境和经济发展相互协调。

[解析]　(1)对于牛、羊等家畜的精子获能通常采用化学诱导法，即将精子放入一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，诱导精子获能。精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前(或胎儿时期)完成的，而精子是在初情期之后。

(2)受精阶段主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。

(3)胚胎移植前需要对供体和受体牛进行同期发情处理，受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。

(4)建立黄河三角洲自然保护区需考虑提高农民经济收入，依据生态工程的整体性原理，使保护环境和经济发展相互协调。

[答案]　(1)化学诱导　一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液　出生前(或胎儿时期)　(2)精子穿越放射冠和透明带　原核形成和融合　(3)同期发情　免疫排斥反应　(4)整体性

4．胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图回答下列问题。

 (1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于____________________，细胞B的名称是________________。

(2)应用2中牛完成体内受精的场所是________，刚移植在子宫内的胚胎其发育程度一般为________________________，胚胎移植后可以通过________从母体获得正常发育所需要的物质。

(3)应用3中细胞C、D分别取自________、________。

(4)应用4中通过________技术获得二分胚①和②。

[解析]　(1)由以上分析可知应用1中获得的小牛为克隆牛，其细胞核遗传物质来源于供体1，细胞质遗传物质来源于供体2，因此其遗传物质来源于供体1和供体2；细胞B的名称是MⅡ期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞)。

(2)体内受精的场所为输卵管。胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚进行移植，胚胎种植后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的物质。

(3)细胞C来自原始性腺，而细胞D来自早期胚胎。

(4)应用4中通过胚胎分割技术获得二分胚①和②。

[答案]　(1)供体1和供体2　MⅡ期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞)　(2)输卵管　桑椹胚或囊胚　胎盘　(3)原始性腺(或生殖腺)　早期胚胎(囊胚的内细胞团)　(4)胚胎分割

5．(2019·中山市第一中学高三模拟)现代生物科技在医学领域有着广阔的应用前景，器官移植已经逐渐应用于临床实践。回答下列问题：

(1)人体器官移植面临的主要问题之一是免疫排斥。目前临床上提高器官移植成活率的主要措施是使用______________，如类固醇、环孢霉素A等，这些药物可使免疫系统中的________淋巴细胞增殖受阻。

(2)哺乳动物的胚胎干细胞可简称为EK细胞。EK细胞可从____________________中分离出来，这类细胞在功能上具有的最大特点是____________________________。通过对患者的EK细胞进行______________，可培育出特定人造组织器官，进而解决免疫排斥问题。

(3)人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植，但小型猪器官细胞表面的某些抗原仍可引起免疫排斥，科学家利用基因工程将某些调节因子导入小型猪基因组中，以期达到的目的是____________________________________。该过程中的________可以从cDNA文库中获取，cDNA文库的构建方法是________________________________________________。

[解析]　(1)目前临床上提高器官移植成活率的主要措施是使用免疫抑制剂，如类固醇、环孢霉素A等，由于排斥反应是由细胞免疫中的T淋巴细胞发挥作用，所以这些药物可使免疫系统中的T淋巴细胞增殖受阻。

(2)EK细胞可从早期胚胎或原始性腺中分离出来，这类细胞在功能上具有的最大特点是具有发育的全能性。通过对患者的EK细胞进行定向分化，可培育出特定人造组织器官，进而解决免疫排斥问题。

(3)科学家利用基因工程将某些调节因子导入小型猪基因组中，以期达到的目的是抑制小型猪器官细胞表面抗原的表达。该过程中的目的基因可以从cDNA文库中获取，cDNA文库的构建方法是将某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段，与载体连接后储存在受体菌群中。

[答案]　(1)免疫抑制剂　T　(2)早期胚胎或原始性腺　具有发育的全能性　定向分化　(3)抑制小型猪器官细胞表面抗原的表达　目的基因　将某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段，与载体连接后储存在受体菌群中

6．(2019·湖南长郡中学高三模拟)20世纪70年代以后，以基因工程为代表的一大批生物技术成果进入人类的生产和生活，发挥了极大的作用。但是，与其他高新技术一样，生物技术既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来负面影响甚至灾难。根据所学知识回答下列有关问题：

(1)目前关于转基因生物安全性的争论主要集中在________安全、________安全和________安全三个方面，而这三个方面的争论发生的原因主要还是因为转基因生物的特性及其对现存生物和自然环境的影响具有很大的不确定性。例如，由于________________________________________，因此在转基因生物中，有时候会出现一些人们意想不到的后果。

(2)1996年7月5日诞生的克隆羊大大促进了克隆技术的发展，但是多利也陆续表现出一些“早衰”迹象。对于克隆动物的“早衰”原因，目前大体有如下的两种观点：

A．克隆动物的遗传物质和普通动物有本质上的差异(如端粒过短、基因异常等)，因此其早衰是一种本质现象，不可避免。

B．克隆动物的遗传物质是正常的，目前的早衰迹象是一些技术问题造成的，或者是发育中由于变异而出现的偶然现象，是可以避免的。

请在以下研究结果后的横线上，写出其支持的上述观点的标号：

①美国科学家采用细胞核移植技术，连续培育出6代克隆鼠，每一代的端粒长度都比上一代略长。支持________。

②在上述连续克隆实验中，每一代克隆都比上一代更加困难，总体成功率低于一般水平。支持________。

③美国哈佛医学院一个研究团队通过多种手段修复染色体组蛋白上的某些异常，可以将小鼠克隆的成功率从不到1%提高到8%左右。支持________。

(3)多个克隆动物研究团队发现，利用胚胎干细胞作为细胞核供体进行克隆的成功率大大高于利用体细胞作为核供体进行克隆。该实验中所用的胚胎干细胞通常来源于________，你认为这个结果所支持的观点和理由是__________________________。

[解析]　 (1)目前关于转基因生物安全性的争论主要集中在食物安全、生物安全和环境安全三个方面。由于外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的，加之转移的基因不少都是异种生物的基因，因此在转基因生物中，有时候会出现一些人们意想不到的后果。

(2)①美国科学家采用细胞核移植技术连续培育出6代克隆鼠，每一代的端粒长度都比上一代略长，说明克隆过程并不一定会导致端粒缩短，因此支持B观点。

②在上述连续克隆实验中，每一代克隆都比上一代更加困难，总体成功率低于一般水平，此现象不排除存在的一种可能性，即克隆成功的实验动物，都来自那些染色体端粒本身就特别长的细胞，但随着克隆代数的增加，染色体端粒逐渐变短，说明克隆动物的“早衰”，是因其遗传物质和普通动物有本质上的差异，所以支持A观点。

③美国哈佛医学院一个研究团队通过多种手段修复染色体组蛋白上的某些异常，可以将小鼠克隆的成功率从不到1%提高到8%左右，说明克隆动物的成功率与采用的技术手段有关，因此支持B观点。

(3)由于胚胎干细胞的染色体端粒长度高于体细胞，所以利用胚胎干细胞作为细胞核供体进行克隆的成功率大大高于利用体细胞作为核供体进行克隆，此结果支持A观点(或由于体细胞是胚胎干细胞分化而来，其基因与胚胎干细胞没有差别，所以利用胚胎干细胞作为细胞核供体进行克隆的成功率大大高于利用体细胞作为核供体进行克隆，此结果支持B观点)。

[答案]　(1)食物　生物　环境　外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的(转移的基因不少都是异种生物的基因)　(2)①B　②A　③B　(3)早期胚胎或原始性腺　支持A观点，理由是：胚胎干细胞的染色体端粒长度高于体细胞(其他对DNA改变作出的合理猜测也可)或支持B观点，理由是：体细胞是胚胎干细胞分化而来，其基因与胚胎干细胞没有差别(答案中指明两者DNA一致即可)

7．(2019·江西临川一中高三模拟)生物技术已经渗入到了我们生活的方方面面，比如：

(1)哺乳动物单倍体胚胎干细胞技术是遗传学研究的新手段，该项技术为研究隐性基因功能提供了理想的细胞模型。如图表示研究人员利用小鼠获取单倍体胚胎干细胞的方法。请分析回答。

①方法一中，研究人员需对实验小鼠注射促性腺激素，使其超数排卵，从而获得更多的________，在体外选用特制的培养液培养至________期，并从________中分离、筛选出胚胎干细胞。采用这种方法获得的单倍体胚胎干细胞称为孤雌单倍体胚胎干细胞。

②采用方法二可获得孤雄单倍体胚胎干细胞。受精阶段，防止多精入卵的第二道屏障是_________________________________。

研究人员用特定方法去除细胞M中的________原核，再对处理后的细胞进行进一步的培养、分离和筛选。胚胎干细胞在功能上具有____________________________的特点。

(2)在转基因或产品研究过程中，绝大多数科学家都能自觉地遵守科学研究道德，如把重组DNA的转移限制在遗传上具有__________________的生物上，如转生长激素基因鱼，受体鱼一般培育为________(填“二倍体”或“三倍体”)。

[解析]　(1)①方法一中，需要用促性腺激素进行超数排卵处理，获得更多的卵母细胞，经过早期胚胎培养至囊胚阶段，可以从内细胞团中分离出胚胎干细胞。

②精子入卵的两道屏障：第一道为透明带反应，第二道为卵细胞膜反应。方法二中人工去除雌原核，再经早期胚胎培养至囊胚阶段，可以分离出孤雄单倍体胚胎干细胞。胚胎干细胞具有发育的全能性，可以分化出各种组织细胞。

(2)转基因技术一般应用于有遗传缺陷的生物，如原本缺乏生长激素，可以通过基因工程转入生长激素基因，为了避免对其他生物造成基因污染，受体细胞常选择三倍体，因为三倍体不育。

[答案]　(1)①卵母细胞　囊胚　内细胞团　②卵细胞膜反应　雌　发育的全能性　(2)特定缺陷　三倍体

8．(2019·潍坊市高三二模)基因剔除动物模型一直以来是开展基因功能研究的重要工具，其原理是通过导入外源分子使动物的某特定基因失活，进而培养出有基因缺陷的动物来研究相应基因的功能。如图是制作某类基因剔除小鼠流程示意图。请据图回答相关问题：

(1)图中①过程常用的技术是________，②过程是________。

(2)体外受精时需要对精子进行________处理，然后与处于__________期的卵母细胞在专用的受精溶液中完成受精过程。

(3)为更多地获得基因剔除小鼠，可对囊胚阶段的胚胎进行分割移植，此时要对__________________进行均等分割。请说明理由____________________________________________。

(4)研究发现人的SPI基因与乳腺癌细胞的异常表达和增殖密切相关。你认为基因剔除技术可以为乳腺癌的治疗提供怎样的新思路：__________________________________________________。

[解析]　(1)将体外转录的mRNA导入动物细胞的常用方法为显微注射法。将受精卵在体外培养成囊胚的过程为早期胚胎培养。

(2)精子需获能处理后才能与MⅡ中期(或减数第二次分裂中期)的卵母细胞在专用的受精溶液中完成受精过程。

(3)胚胎分割时若选用囊胚阶段，需对内细胞团细胞进行均等分割，因为内细胞团将来发育成胎儿的组织器官，若不均等分割，会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

(4)因为SPI基因与乳腺癌细胞的异常表达和增殖密切相关，因此可利用基因剔除技术使SPI基因失活，从而阻止乳腺细胞癌变。

[答案]　(1)显微注射　早期胚胎培养　(2)获能　减数第二次分裂中　(3)内细胞团　内细胞团将来发育成胎儿的组织器官，若不均等分割，会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育　(4)通过基因剔除技术使SPI基因失活，从而阻止乳腺细胞癌变