第一部分 知识落实篇专题九 现代生物科技
第2讲 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程
1．(2010·陕西宝鸡质量检测二)克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了疾病克隆性治疗的基础又解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展图和应用。请据图回答问题。
(1)图中所涉及的现代生物技术有________、________和________等。
(2)下列有关胚胎移植的叙述正确的有( )
A．冲卵指的是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子
B．只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育
C．供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应
D．不同动物其胚胎移植的时间不同，人的胚胎移植最好在四细胞阶段进行
(3)图中婴儿长大后，外貌、性格和其他特征与原型男人相同，这说明________具有全能性。
(4)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入________等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的________；早期胚胎发育在________阶段以前的细胞是全能细胞。
(5)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，必须用________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。干细胞形成组织、器官必须要进行_____和______。
(6)在体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？________。为什么？__________________________________________________________________。
解析：(1)该图利用了细胞核移植、动物细胞培养、胚胎分割移植等技术。(2)冲卵一般是指胚胎收集中的冲卵——早期胚胎。供体和受体只有保证具有相同的生理状态，才能保证胚胎的正常发育。(3)克隆过程说明动物细胞核具有全能性。(4)动物细胞培养液的成分包括葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。动物细胞培养的条件：无菌、无毒的环境；营养物质(合成培养基)；温度和pH(36.5±0.5℃，7.2～7.4)；气体环境(氧气和二氧化碳)等。(5)动物细胞培养过程常用胰蛋白酶处理组织，以使之分散成单个细胞。(6)胚胎干细胞在体外培养条件下一般只能增殖进行细胞分裂，不能发生细胞分化。
答案：(1)核移植 胚胎移植 细胞培养(另外写细胞融合、胚胎分割也对，写了三个则给满分) (2)ABD (3)动物体细胞核 (4)血清 温度和pH 桑椹胚 (5)胰蛋白酶细胞的分裂 分化 (6)不能 胚胎干细胞在体外培养条件下可以增殖而不发生分化
2．(2010·江苏南通二模)下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究，请据图分析
回答：
(1)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的滋养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中，滋养层提供干细胞增殖所需的________，加入抗生素是为了________________，这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(2)过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有________________的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是________。
(3)过程Ⅲ中目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是________，将目的基因转入胚胎干细胞前须构建基因表达载体，其目的__________________________。
(4)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。
实验时，必须用X射线照射去除胸腺的小鼠，获得免疫缺陷小鼠，其目的是_________________________________________________________________________，
该过程研究的意义在于解决________________________________________________________________________________________________________________问题。解析：(1)培养胚胎干细胞使用的物质主要是滋养层和动物血清等，说明滋养层主要是给胚胎干细胞提供营养物质；抗生素能杀细菌，在细胞培养中加入抗生素能防止杂菌污染。
(2)胚胎干细胞能发育成该动物的各种器官，说明具有发育的全能性。囊胚的后一个阶段是原肠胚。
(3)将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法。
(4)目前，器官移植面临的难题主要是供体的短缺和免疫排斥。器官移植过程中产生的免疫是细胞免疫，细胞免疫主要和胸腺中发育成熟的T细胞有关。
答案：(1)营养物质 防止杂菌污染
(2)发育的全能性 原肠胚
(3)显微注射法 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够发挥作用
(4)去除胸腺，不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等
3．(创新预测)下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。
(1)人类“治疗性克隆”属于生物工程的________技术。
(2)在正常情况下，去核的卵细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中的________期细胞。
(3)“治疗性克隆”中相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是基因________的结果，该过程的开始发生在________期。
(4)核移植成功后，用物理或化学方法激活受体细胞，目的是__________________________________________________________________________________。
(5)科学家将患者的体细胞核植入去核的卵细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是______________________________________________________。
(6)我国禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆。请谈谈为什么要反对生殖性克隆人？(两点即可)______________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)人类“治疗性克隆”是一种无性繁殖，属于生物工程的细胞工程技术。
(2)在正常情况下，去核的卵细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中发育到减数第二次分裂中期细胞，减数第一次分裂得到的是次级卵母细胞而非卵细胞。
(3)基因选择性表达是指在同一遗传物质下因其转录的mRNA不一样，导致翻译产生的蛋白质不相同，从而导致细胞的性状、功能不相同，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，该过程的开始发生在囊胚期。
(4)核移植成功后，用物理或化学方法激活受体细胞，目的是使其完成减数分裂和发育进程，完成从一个细胞到相关组织、器官、个体的使命。
(5)在进行动物克隆时，一般都选择去核的卵细胞作为受体细胞，原因是：卵细胞体积大，易操作；卵细胞中含有诱导体细胞核全能性表达的因子。
答案：(1)细胞工程 (2)MⅡ中 (3)选择性表达 囊胚
(4)使其完成减数分裂和发育进程 (5)体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵细胞的细胞质可以给它提供表达全能性的环境 (6)严重违反了人类伦理道德；冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念
4．(江苏淮安二模)1985年前，某地农村农作物秸秆都是当作燃料，而农户和家畜的粪便等均作为肥料直接施入农田。后来逐步开始进行农村产业结构调整，下图是2006年时当地生态工程示意图。
(1)试分析1985年前生产形式的不利影响(至少举两个方面)_____________________________________________________________________________________。
(2)该生态工程的建设遵循了_______________________________________________________________________________________________________等基本原理。
生态工程与传统工程相比较，具有________________等特点。
(3)当地人希望进一步提高该系统的经济效益和生态效益。专家经过考察后，建议他们增加一个奶牛养殖项目。村民接受了专家的建议，并对原有的生产项目做了一些调整。
他们需要调整的项目主要是__________________________________________________________________________________________________________________。
(4)现代生物技术可应用于生态建设，举例说明：______________________________________________________________________________________________。
解析：(1)农作物秸秆含有很多物质和能量，作为燃料燃烧造成能源和物质资源的浪费，也易引起环境污染。(2)生态工程的最大优点是实现了少消耗、多效益、可持续发展等特点。(3)增加奶牛养殖项目必然涉及奶牛牧草的种植和其他牲畜数量的改变。
答案：(1)能源和物质资源的浪费、引起环境污染、农业成本高等(2)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理、系统的结构决定功能原理少消耗、多效益、可持续
(3)种植的农作物种类和数量(或原养殖家畜的数量，只要求答出一项)
(4)基因工程中抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用；细胞工程中组织培养技术的应用，可对城市环境进行综合治理；胚胎工程中胚胎移植可以用于挽救濒危野生动物，保护生物多样性
5．(江苏苏州一模)研究性学习小组参观某市市郊建立的以沼气为中心，以保护生态环境为目标的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时绘出了如下模式图，请分析回答：
(1)构建以沼气为中心的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时所依据的生态学原_______________________________________________________________，该生态系统最大的优点是___________________________________________________。
(2)该生态系统的“基石”是________________，若要生产3 kg鸡肉最少需要水稻和大豆共________kg。
(3)沼气池中有产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物，其生态学作用主要是___________________________________________________________________________。
(4)若农田内有害虫发生，采用何种措施既能保护环境又能有效防治害虫？________________________________________________________________________。
(5)水稻、大豆的秸秆除了图中所示的用途外，还有哪些用途？(写出2个)__________________________________________________________________________。
解析：(1)构建生态农业所依据的生物学原理是物质的循环和能量的流动，构建农业生态系统的目的是实现物质和能量的多级利用，减少环境污染。(2)生态系统中生产者是基础，当能量以最高效率沿最短食物链传递时，需生产者最少，故生产3 kg鸡肉需要水稻和大豆最少3×5＝15 kg。(3)沼气池中的微生物的作用是完成有机物的分解、产生沼气。(4)采用生物防治法既能保护环境又能有效防治害虫。
答案：(1)生态系统的能量流动和物质循环 提高物质和能量利用率，减轻环境污染(或答实现物质和能量的多级利用，减轻环境污染) (2)水稻和大豆 15 (3)分解有机物，产生沼气 (4)引入害虫天敌防治、激素防治、培育转基因抗害虫农作物等 (5)①作为饲料养猪；②作为工业原料，广泛用于造纸、制造建材、酒精和一次性包装盒等；③在直燃锅炉中进行充分彻底的燃烧，最大限度地转换成电能(写出2个合理答案即可)6．乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，将外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺能够天然、高效合成分泌蛋白的能力。下图是利用生物工程技术让羊生产治疗心脏病药物tPA的大致过程。请据图回答：
(1)图中①表示基因表达载体的构建，该载体的组成通常有外源基因、________、________等。
(2)图中②过程选择受精卵作为tPA基因受体细胞的主要原因是________________(3)_________________________________________________________________；
受体细胞除受精卵外，还可以是________。(3)图中③过程的受体母羊事先应接受________处理。
(4)图中④表示检测和筛选过程，通常采用________技术进行。
(5)要快速扩大转基因羊群，除了让转基因羊进行有性杂交外，还可采取哪些方法？请列举两种。_____________________________________________________。
(6)乳腺生物反应器可用来生产多肽类药品、抗体、疫苗、酶制剂等。除乳腺生物反应器外，人们还可利用______、________等方法来生产上述物质。
解析：(1)一个基因表达载体的组成，主要包括外源基因、启动子、终止子标记基因、复制原点等。(2)培育转基因动物，往往选择受精卵作为基因受体细胞，主要原因是受精卵发育的全能性最高；胚胎干细胞发育的全能性也较高，也可以作为受体细胞。(4)接受胚胎移植的受体母羊，在胚胎移植前，应先接受同期发情处理。(4)目的基因的(5)检测和鉴定，通常采用分子杂交技术。如检测目的基因是否插入DNA上，可用(6)DNA—DNA分子杂交，检测目的基因是否转录出mRNA，可用DNA—RNA分子杂交，检测目的基因是否翻译成蛋白质，可用抗原—抗体杂交。
答案：(1)启动子 标记基因(或终止子) (2)受精卵发育的全能性最高 胚胎干细胞(3)同期发情 (4)分子杂交 (5)通过细胞核移植技术进行克隆；通过胚胎分割技术进行克隆 (6)工程菌培养 动物细胞培养
7．如图为某生物科技工程操作流程模式图，请据图回答：
(1)如果此图表示基因工程的操作流程，如A为质粒，则C表示 ；如果D为受体细胞，则C→D的过程采用________法。A为质粒，则B的获取一般采取________、________等方法。
(2)在植物体细胞杂交过程中，A和B形成C，属于植物 技术，形成的C称为 ；从C→D的过程采用________法。A为质粒，则B的获取一般采取
________、________等方法。(3)若A为骨髓瘤细胞，B为B淋巴细胞，则C为________细胞，C细胞在无限增殖过程中，还能产生________，这项技术叫动物细胞融合技术。
(4)若此图为试管牛的工厂化生产的技术流程图，则A(精子)需______，从C发育到D(胚胎)需经历卵裂、______、________等阶段，然后进行______，让它在受体牛内发育。
(5)若图中字母代表生态系统的各成分，“→”表示它们之间的关系。
解析：(1)若此图表示基因工程操作流程，图中A为质粒，则B为目的基因，C为重组质粒，D为受体细胞；(2)若此图表示植物体细胞杂交过程，图中A、B分别为两种植物细胞，C为融合的原生质体，D为新的杂种植物。A、B形成C的过程中，还要经纤维素酶等处理，才能得到原生质体。(3)若A为骨髓瘤细胞，B为B淋巴细胞，则A、B形成C的过程为动物细胞融合；(4)A、B形成C是体外受精过程，B的获得一般需先用促性腺激素处理后，从卵巢中采集卵母细胞，在体外进行人工培养，然后与获能的精子受精。
答案：(1)重组质粒 导入 鸟枪法、逆转录法(2)细胞融合 融合的原生质体(或杂种细胞) 分化(3)杂交瘤 特异性抗体 (4)体外获能 桑椹胚 囊胚
胚胎移植 (5)如图所示
