專題十七 胚胎工程與生態(tài)工程1(2017甘肅張掖質(zhì)檢)“試管嬰兒技術(shù)”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)，也為人類的優(yōu)生優(yōu)育開(kāi)辟了新的途徑。據(jù)此回答：(1)在體外受精時(shí)，精子首先要進(jìn)行_處理；卵細(xì)胞則要培養(yǎng)到_(時(shí)期)才能與精子結(jié)合。(2)采用_技術(shù)，能得到“同卵雙胞胎”。(3)如果濫用試管嬰兒技術(shù)設(shè)計(jì)嬰兒性別，將會(huì)破壞人類正常的_。(4)要培育高產(chǎn)奶率的轉(zhuǎn)基因牛，如建立生產(chǎn)生長(zhǎng)激素的乳腺生物反應(yīng)器，科學(xué)家將_和乳腺蛋白基因的_、終止子等重組在一起，通過(guò)顯微注射等方法導(dǎo)入牛的受精卵中。(5)動(dòng)物細(xì)胞工程中，重組細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)液中除了加入誘導(dǎo)物外，還應(yīng)加入水、無(wú)機(jī)鹽、維生素、葡萄糖、氨基酸、_等物質(zhì)，恒溫箱中加入CO2的作用是_。解析：(1)在體外受精時(shí)，精子首先要進(jìn)行獲能處理，使精子有與卵細(xì)胞結(jié)合的能力；卵細(xì)胞要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期(或M中期)才能與精子結(jié)合。(2)切割早期胚胎成二等份再移植給受體母畜，后代有相同的遺傳物質(zhì)，能得到“同卵雙胞胎”。(3)如果濫用試管嬰兒技術(shù)設(shè)計(jì)嬰兒性別，將會(huì)破壞人類正常的性別比例，違反了倫理道德。(4)要培育高產(chǎn)奶率的轉(zhuǎn)基因牛，轉(zhuǎn)入外源性基因，需要在組織特異性啟動(dòng)子的引導(dǎo)下才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，如果沒(méi)有相應(yīng)的基因啟動(dòng)子，外源性基因在組織或細(xì)胞內(nèi)是不會(huì)自動(dòng)表達(dá)的，轉(zhuǎn)入乳腺細(xì)胞，如果在外源性基因(如生長(zhǎng)激素基因)的前面沒(méi)有合適的乳腺特異表達(dá)啟動(dòng)子，那么生長(zhǎng)激素基因就不會(huì)在乳腺細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。(5)動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)通常需加入血清、血漿等一些天然成分。恒溫箱中加入CO2可以維持細(xì)胞培養(yǎng)液的pH。答案：(1)獲能減數(shù)第二次分裂中期(或M中期)(2)胚胎分割(移植)(3)性別比例(4)生長(zhǎng)激素基因啟動(dòng)子(5)動(dòng)物血清維持細(xì)胞培養(yǎng)液的pH2基因疫苗是指將編碼外源性抗原的基因?qū)肴撕蛣?dòng)物體內(nèi)，讓其在宿主細(xì)胞中表達(dá)抗原蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。某科研所計(jì)劃采用基因工程和胚胎工程技術(shù)培育具有口蹄疫免疫特性的高產(chǎn)奶牛。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心，一個(gè)完整的基因表達(dá)載體至少包括啟動(dòng)子、_、_、_。啟動(dòng)子位于基因的_，有了它才可以驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。(2)制備基因疫苗的基因可以從基因文庫(kù)中獲取，基因文庫(kù)實(shí)際上是含有某種生物不同基因的許多DNA片段的_群體。(3)檢測(cè)高產(chǎn)奶牛體內(nèi)是否出現(xiàn)口蹄疫病毒的抗原蛋白，在分子水平上的檢測(cè)方法是_。(4)胚胎工程最后一道工序的實(shí)質(zhì)是_。(5)為提高胚胎的利用率，可以采用胚胎分割技術(shù)，應(yīng)該選用_的桑椹胚或囊胚進(jìn)行分割。解析：(1)一個(gè)完整的基因表達(dá)載體至少包括啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因和目的基因。啟動(dòng)子位于基因的首端，它驅(qū)動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄。(2)基因文庫(kù)實(shí)際上是含有某種生物不同基因的許多DNA片段的受體菌群體。(3)檢測(cè)奶牛體內(nèi)是否出現(xiàn)抗原蛋白，在分子水平上的檢測(cè)方法是抗原抗體雜交，如果出現(xiàn)雜交帶說(shuō)明目的基因表達(dá)成功。(4)胚胎工程最后一道工序是胚胎移植，實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。(5)胚胎分割應(yīng)采用發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚進(jìn)行分割，要注意均等分割。答案：(1)目的基因標(biāo)記基因終止子(順序可顛倒)首端(2)受體菌(3)抗原抗體雜交(4)早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移(5)發(fā)育良好、形態(tài)正常3中科院動(dòng)物研究所已培育出中國(guó)首例轉(zhuǎn)基因獼猴。這一研究成果標(biāo)志著中國(guó)科學(xué)家在靈長(zhǎng)類轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究方面達(dá)到世界領(lǐng)先水平。如圖是轉(zhuǎn)基因獼猴培育過(guò)程，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)過(guò)程中常用_技術(shù)將目的基因?qū)胧芫?，在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，為了維持無(wú)菌環(huán)境，通常向培養(yǎng)液中添加_。(2)如果過(guò)程在體外進(jìn)行，那么卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到_期，精子需要獲能。受精過(guò)程中通過(guò)_反應(yīng)，以防止多精入卵。(3)受精卵發(fā)育到_期，開(kāi)始發(fā)生分化。(4)圖中過(guò)程稱為_(kāi)，胚胎在代孕雌猴子宮中能夠存活的原因是_。(5)若要同時(shí)獲得多只與此轉(zhuǎn)基因獼猴相同的小猴，可采用_技術(shù)。解析：(1)過(guò)程表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，當(dāng)受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞(受精卵)時(shí)，常采用顯微注射法。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，通常向培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以維持無(wú)菌環(huán)境。(2)過(guò)程在體外進(jìn)行，需要將所采集到的卵母細(xì)胞在體外培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期(M中期)，才可以與精子完成受精作用，對(duì)精子進(jìn)行獲能處理方法包括培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。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)。(3)受精卵發(fā)育到囊胚期，開(kāi)始出現(xiàn)分化。(4)圖中為胚胎移植過(guò)程，移入的胚胎能夠存活，是因?yàn)榇凶訉m并不會(huì)對(duì)其發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，同時(shí)能夠在子宮內(nèi)建立正常的生理和組織聯(lián)系。(5)來(lái)自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，若要同時(shí)獲得多只與此轉(zhuǎn)基因獼猴相同的小猴，可對(duì)早期胚胎進(jìn)行胚胎分割。答案：(1)顯微注射抗生素(2)M中透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜(3)囊胚(4)胚胎移植受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)(5)胚胎分割4(2017吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)杜泊羊以其生長(zhǎng)速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，被稱為“鉆石級(jí)”肉用綿羊。科研工作者通過(guò)胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如圖所示，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)此過(guò)程用到的生物技術(shù)有_(答出兩個(gè)即可)。(2)為了獲得更多的卵母細(xì)胞，需用_對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行處理。進(jìn)行體外受精前，需將卵母細(xì)胞培養(yǎng)到_期；精子需進(jìn)行_處理。受精時(shí)防止多精入卵的兩道屏障分別是_和_。(3)生產(chǎn)上常用_期的胚胎進(jìn)行胚胎移植，移植的胚胎在受體綿羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是_。解析：(1)分析圖示可知：從采集卵母細(xì)胞、精子到受精卵的形成用到了體外受精技術(shù)；將受精卵培養(yǎng)成早期胚胎用到了早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)；將早期胚胎移入當(dāng)?shù)仄胀ňd羊子宮，采用了胚胎移植技術(shù)。(2)用促性腺激素處理雌性杜泊羊，使其超數(shù)排卵，可以獲得更多的卵母細(xì)胞。進(jìn)行體外受精前，需將卵母細(xì)胞培養(yǎng)到M中期；精子需進(jìn)行獲能處理。受精時(shí)防止多精入卵的兩道屏障分別是透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。(3)生產(chǎn)上常用桑椹胚或囊胚期的胚胎進(jìn)行胚胎移植，移植的胚胎在受體綿羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。答案：(1)體外受精技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植等(2)促性腺激素M中獲能透明帶反應(yīng)卵細(xì)胞膜反應(yīng)(3)桑椹胚或囊胚受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)5如圖是通過(guò)胚胎工程培育試管牛的過(guò)程。據(jù)圖回答以下關(guān)于細(xì)胞工程和胚胎工程的問(wèn)題：(1)在牛體細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到細(xì)胞表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的_。此時(shí)，瓶壁上形成的細(xì)胞層數(shù)是_。要使貼壁的細(xì)胞從瓶壁上分離下來(lái)，需要用酶處理，可用的酶是_。(2)隨著細(xì)胞傳代次數(shù)的增多，絕大部分細(xì)胞分裂停止；但極少數(shù)細(xì)胞可以連續(xù)增殖，其中有些細(xì)胞會(huì)因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而變成不死的細(xì)胞，該種細(xì)胞的黏著性降低，這是由細(xì)胞膜表面_的量減少造成的。(3)從良種母牛采集的卵母細(xì)胞，都需要進(jìn)行體外培養(yǎng)，其目的是_；從良種公牛采集的精子需_后才能進(jìn)行受精作用。(4)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，除了給予一定量的氧氣以維持細(xì)胞呼吸外，還需要提供二氧化碳?xì)怏w以維持_，圖中過(guò)程A稱為_(kāi)。(5)如暫時(shí)不進(jìn)行A過(guò)程，通常在_條件下保存受精卵。因?yàn)樵谶@種條件下，細(xì)胞中_的活性降低，細(xì)胞新陳代謝的速率降低。解析：(1)在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到細(xì)胞表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。此時(shí)，瓶壁上會(huì)形成單層(或一層)細(xì)胞。要使貼壁細(xì)胞從瓶壁上分離下來(lái)，需要用胰蛋白酶處理。(2)細(xì)胞發(fā)生癌變后，細(xì)胞間的黏著性降低，與細(xì)胞膜表面糖蛋白含量減少有關(guān)。(3)從良種母牛采集的卵母細(xì)胞，都需要進(jìn)行體外培養(yǎng)，其目的是使卵母細(xì)胞成熟；從良種公牛采集的精子需進(jìn)行處理，使其獲能后才能進(jìn)行受精作用；對(duì)精子進(jìn)行獲能處理：包括培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。(4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，除了給予一定量的O2以維持細(xì)胞呼吸外，還需要提供CO2，以維持培養(yǎng)液的pH。由以上分析可知，圖中過(guò)程A為胚胎移植。(5)題圖中過(guò)程A為胚胎移植，如暫時(shí)不進(jìn)行A過(guò)程，通常在冷凍(或超低溫、液氮)條件下保存受精卵，此時(shí)細(xì)胞中酶的活性降低，細(xì)胞新陳代謝的速率降低。答案：(1)接觸抑制單層(或一層)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)(2)糖蛋白(3)使卵母細(xì)胞成熟(或使卵母細(xì)胞獲得受精能力)獲能(4)培養(yǎng)液(基)的pH胚胎移植(5)冷凍(或超低溫、液氮)酶6(2017天津河西二模)Leigh氏綜合征是一種攻擊神經(jīng)系統(tǒng)的嚴(yán)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的線粒體攜帶這種致病基因，她的前兩個(gè)孩子因?yàn)榛加蠰eigh氏綜合征而夭亡。她的第三個(gè)孩子因?yàn)榻邮芰硪幻跃栀?zèng)的健康基因而成為全球首個(gè)擁有“三個(gè)父母”的男嬰。請(qǐng)根據(jù)男嬰孕育過(guò)程回答下面的問(wèn)題：(1)該母親的前兩個(gè)孩子患病夭亡的原因是_，該健康男嬰孕育過(guò)程中依次使用了_、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。(2)圖示過(guò)程中代表該母親卵母細(xì)胞的是_(填“A”或“B”)。取卵之前，該母親需要注射_激素。(3)早期胚胎需經(jīng)過(guò)_(水平)檢測(cè)合格后才能植入母親的子宮繼續(xù)發(fā)育。(4)在胚胎孕育過(guò)程中，醫(yī)療團(tuán)隊(duì)特意選擇了男性胚胎移入子宮發(fā)育，原因是_。解析：(1)根據(jù)題意可知，該母親約有1/4的線粒體攜帶這種致病基因，并且該母親可能產(chǎn)生含較多缺陷線粒體的卵細(xì)胞，而受精卵的線粒體幾乎全部來(lái)自卵細(xì)胞，這導(dǎo)致前兩個(gè)孩子患病夭亡；根據(jù)圖示信息可知，該健康男嬰孕育過(guò)程中依次使用了核移植、體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。(2)圖中首先對(duì)卵母細(xì)胞A去核，然后與卵母細(xì)胞B的細(xì)胞核融合，重組的卵細(xì)胞中含有卵母細(xì)胞A的細(xì)胞質(zhì)，說(shuō)明A的細(xì)胞質(zhì)基因是正常的，因此代表該母親卵母細(xì)胞的是B。取卵之前，該母親需要注射促性腺激素，進(jìn)行超數(shù)排卵。(3)早期胚胎需經(jīng)過(guò)DNA分子水平檢測(cè)合格后才能植入母親的子宮繼續(xù)發(fā)育。(4)在胚胎孕育過(guò)程中，由于男性的線粒體不會(huì)遺傳給后代，因此醫(yī)療團(tuán)隊(duì)特意選擇了男性胚胎移入子宮發(fā)育。答案：(1)該母親可能產(chǎn)生含較多缺陷線粒體的卵細(xì)胞，而受精卵的線粒體幾乎全都來(lái)自卵細(xì)胞，導(dǎo)致前兩個(gè)孩子患病夭亡核移植、體外受精(2)B促性腺(3)DNA分子水平(4)男性的線粒體不會(huì)遺傳給后代7(1)下列有關(guān)現(xiàn)代生物技術(shù)的敘述正確的是()ADNA連接酶和DNA聚合酶都能使核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，屬于同一種酶B體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞需要在培養(yǎng)液中添加動(dòng)物血清和抗生素C動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)一定都需要添加血清D作為運(yùn)載體必備的條件之一是具有多個(gè)相同的限制酶切割位點(diǎn)(2)植物組織培養(yǎng)的主要原理是植物細(xì)胞具有_，具體過(guò)程是在_和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的條件，誘導(dǎo)其組織經(jīng)過(guò)_產(chǎn)生愈傷組織進(jìn)而長(zhǎng)出叢芽、生根，最終形成完整的植株。植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中，誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的化學(xué)試劑一般是_。(3)試管動(dòng)物技術(shù)是指通過(guò)人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過(guò)培養(yǎng)發(fā)育為_(kāi)后，再經(jīng)過(guò)_產(chǎn)生后代的過(guò)程。(4)生態(tài)工程是實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的手段之一，請(qǐng)寫(xiě)出與沼氣工程結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)遵循的主要基本原理(至少答兩項(xiàng))：_。解析：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶都能使核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，但屬于不同種酶，A錯(cuò)誤；體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞，需要在培養(yǎng)液中添加動(dòng)物血清，還需添加抗生素以防止雜菌污染，B正確；動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，通常需要添加血清，C錯(cuò)誤；作為運(yùn)載體必備的條件之一是具有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，而不是多個(gè)相同的限制酶切割位點(diǎn)，D錯(cuò)誤。(2)植物組織培養(yǎng)的主要原理是植物細(xì)胞具有全能性，具體過(guò)程是在無(wú)菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的條件，誘導(dǎo)其組織經(jīng)過(guò)脫分化產(chǎn)生愈傷組織進(jìn)而長(zhǎng)出叢芽、生根，最終形成完整的植株。植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中，誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的化學(xué)試劑一般是聚乙二醇。(3)試管動(dòng)物技術(shù)是指通過(guò)人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過(guò)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)過(guò)胚胎移植產(chǎn)生后代的過(guò)程。(4)與沼氣工程結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)遵循的主要基本原理是物質(zhì)循環(huán)再生原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、物種多樣性原理等。答案：(1)B(2)全能性無(wú)菌脫分化聚乙二醇(3)早期胚胎胚胎移植(4)物質(zhì)循環(huán)再生原理(必答)、協(xié)調(diào)與平衡原理(或物種多樣性原理)(必須答全兩個(gè))8我國(guó)是受荒漠化危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。近年來(lái)，京津冀地區(qū)頻受沙塵暴之苦，故保護(hù)生態(tài)環(huán)境，大力開(kāi)展植樹(shù)種草活動(dòng)，治理水土流失，防止土地沙漠化等是當(dāng)前的緊要任務(wù)。(1)據(jù)研究，形成京津冀沙塵暴的沙主要來(lái)自黃土高原和內(nèi)蒙古高原，西部生態(tài)環(huán)境的改變首先要解決的非生物因素是_。(2)在退耕還林、還草過(guò)程中，要注意樹(shù)種、草種不要過(guò)于單一。這種做法所依據(jù)的主要生態(tài)工程原理是_，其目的是提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。(3)近年來(lái)大力推廣的生態(tài)農(nóng)業(yè)是一個(gè)自我維持的生態(tài)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是保持和完善系統(tǒng)內(nèi)的生態(tài)平衡，其設(shè)計(jì)的原則是能量的_和物質(zhì)的_，以求得最大的生產(chǎn)力和可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)農(nóng)民收集一切可能的有機(jī)物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料，保持土壤肥力的做法稱為_(kāi)農(nóng)業(yè)。(4)某科研小組想利用基因工程技術(shù)培育抗旱植物用于治理水土流失。將抗旱基因?qū)胫参锛?xì)胞時(shí)采用最多的方法是_。要檢測(cè)抗旱基因是否插入到受體細(xì)胞的DNA中，采用的是_技術(shù)。若檢測(cè)結(jié)果表明抗旱基因已經(jīng)插入到受體細(xì)胞的DNA中，則培育的植株_(填“一定”或“不一定”)具有抗旱性狀。解析：(1)西部生態(tài)環(huán)境的改變首先要解決的非生物因素是水。(2)在退耕還林、還草過(guò)程中，要注意樹(shù)種、草種不要過(guò)于單一。這種做法所依據(jù)的主要生態(tài)工程原理是物種多樣性原理，其目的是提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。(3)生態(tài)農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)的原則是能量的多級(jí)利用和物質(zhì)的循環(huán)再生，以求得最大的生產(chǎn)力和可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)農(nóng)民收集一切可能的有機(jī)物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料，保持土壤肥力的做法稱為無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)。(4)將抗旱基因?qū)胫参锛?xì)胞時(shí)采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，要檢測(cè)抗旱基因是否插入到受體細(xì)胞的DNA中，采用的是DNA分子雜交技術(shù)；若檢測(cè)結(jié)果表明抗旱基因已經(jīng)插入到受體細(xì)胞的DNA中，但培育的植株不一定具有抗旱性狀。答案：(1)水(2)物種多樣性原理(3)多級(jí)利用循環(huán)再生無(wú)廢棄物(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法DNA分子雜交不一定