二轮专题复习整合训练·高中生物(16)胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程（含解析）

二轮专题复习整合训练·高中生物(十六)
胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程
?全员必做题
1．[2021·山西省高三三模]科学家采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以通过乳腺生物反应器生产人α 抗胰蛋白酶，其技术路线如图：
回答下列问题：
(1)基因表达载体应当包括________________________________，构建基因表达载体常用的酶是________________________，常用载体有________________________。
(2)核移植的受体应选用________期卵母细胞，之后通过________(写出一种具体方法)激活受体细胞使其完成细胞分裂和发育进程。
(3)进行胚胎移植时，胚胎应发育到________阶段，移植的方法有________。为一次性获得多个体，可使用胚胎分割技术，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意________。
2．[2021·贵州省贵阳市高三摸底]Ⅰ.胰岛素自1922年用于临床以来，就成为治疗糖尿病的特效药物。最初用于临床的胰岛素几乎都是从猪、牛胰脏中提取的。随着基因工程技术的发展，人们通过大肠杆菌、酵母菌生产重组人胰岛素逐渐取代了动物胰岛素。这种胰岛素的结构与人体自身分泌的胰岛素结构完全相同，但无法完全模拟生理胰岛素曲线，容易导致血糖波动，甚至导致低血糖发生。
(1)利用大肠杆菌生产重组人胰岛素时，常用反转录法合成目的基因，与从基因组文库获得的基因相比，此方法获得的目的基因不含________________。
(2)与大肠杆菌相比，利用酵母菌生产胰岛素的优势有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上世纪90年代，科学家通过改变胰岛素的氨基酸序列和结构，研制出能更好模拟生理胰岛素分泌特点的胰岛素类似物，该技术属于____________。对胰岛素的结构进行设计改造，最终还必须通过________来完成。改造得到的基因完成表达时，遗传信息的传递过程可表示为____________________。
Ⅱ.哺乳动物的胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。回答下列问题：
(1)胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为卵裂期，其特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(答出两点即可)。
(2)做DNA分析性别鉴定时，一般选用囊胚中的细胞________(填图中字母)进行操作，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)胚胎干细胞是研究体外细胞分化的理想材料。在培养胚胎干细胞的培养液中加入______________，可以得到细胞c、d、e。从功能特性上看，胚胎干细胞与细胞c、d、e的区别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．[2020·宁夏银川一中高三考试]某基因研究院培育出了转基因克隆绵羊，该绵羊能合成深海鱼体内富含的不饱和脂肪酸omega 3。
(1)在培育转基因克隆绵羊过程中，运用________法除去的卵母细胞的细胞核，通过化学试剂________使该细胞与供体细胞融合，进而构建重组胚胎。
(2)为保证胚胎移植顺利进行，需要在合适的季节对供、受体母羊进行________处理，培育过程中，科研人员同时将omega 3合成酶的基因片段转移到了该羊基因组中，使目的基因进入受体细胞并维持稳定和表达的过程，称为________。利用PCR技术进行扩增目的基因的前提是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)目前，人们主要通过食用深海鱼肉摄取omega 3，人们过度捕杀深海鱼而严重破坏了海洋生态系统，使生态系统的________稳定性下降。
(4)建造海底人工鱼礁，其目的是改善海洋环境，是实现海洋渔业可持续发展的举措之一，这体现了生态工程所遵循的________原理。十九大提出“绿水青山就是金山银山”，要实现这一目标不仅需要对破坏的生态环境进行恢复，还要考虑当地人的经济发展和生活需要，这主要遵循了生态工程的________原理。
4．[山东卷]治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：
(1)过程①采用的是细胞工程中的________技术，过程②采用的是胚胎工程中的________________________________________________________________________
技术。
(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的________。
(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用______________和______________两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有____________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。
(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体______(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。
5．[2021·宁夏石嘴山市高三月考]科学家们利用CRISPR Cas9基因编辑技术创造出了12只健康猪，其体内脂肪比普通猪约低24%。低脂肪的动物有一个基因能通过燃烧脂肪控制体温，创造出的低脂肪猪能节省养殖户的大量保温费用，减少寒冷冬季造成的损失。回答下列问题：
(1)为了能获得更多的猪卵(母)细胞，在取卵(母)细胞前，通常需要注射____________来促进排卵。注射的该物质是由猪的________(器官)分泌的。
(2)判断卵细胞在体外是否受精的标志是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在获得的早期胚胎移植到胚胎受体前，需要对胚胎受体进行________处理。对暂时不移植的早期胚胎，可采用________法进行保存。
(4)胚胎移植的实质是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)创造出12只健康猪的过程，运用到的胚胎工程技术有______________________________(答两种即可)。
6．[2021·甘肃省兰州一中高三模拟]如图是运用生物工程技术培育“转基因试管牛”的图解。请回答下列相关问题：
(1)图中①过程之前通常采用________法对采集的良种公牛精子进行获能处理。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)图中③过程通常选择发育到________阶段的胚胎进行移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)构建药用蛋白基因表达载体需要将药用蛋白基因与________的启动子等调控组件重组在一起，通过________方法导入到性染色体组成为________的受精卵中。
(4)若得到的药用蛋白不稳定，在体外保存期短。为解决这一问题，可通过对药用蛋白基因进行________来实现对现有药用蛋白的改造。
?重点选做题
7．[2021·四川省高三三模]设施生态农业是实现农业高效生产和可持续发展的重要途径，下图为种养结合型设施生态农业模式图。
请回答下列问题：
(1)发酵处理中的生物属于________(填“生产者”“消费者”或“分解者”)，其分解产生的无机盐被植物吸收利用，进入植物细胞的无机盐大多数以________的形式存在。
(2)为了降低该系统的虫害，可利用黑光灯传递的________信息诱捕昆虫，降低种群密度；也可用性信息素干扰害虫的正常交配，使种群的________降低，从而降低种群密度。
(3)种养结合型设施生态农业模式需要科学的设置方案，否则会影响经济效益，那你认为该系统中的“设施养殖”需要考虑的主要因素有哪些？________________(答出两点即可)。
(4)与传统农业相比，生态农业模式可实现农业的可持续发展，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出一点即可)。
8．[2021·江西省高三二模] 2018年11月，一对名为“露露”和“娜娜”的基因编辑婴儿的诞生引发了国内巨大的争议。基因编辑过程的实质是用特殊的引导序列将“基因剪刀——Cas9酶”精准定位到所需修饰的基因上然后进行编辑。回答下列问题：
(1)科学家用________法将特殊的引导序列与“基因剪刀——Cas9酶”导入目的细胞，上述实例中目的细胞为________。
(2)“露露”与“娜娜”其实也是试管婴儿，试管婴儿需让成熟且________的精子与成熟的卵细胞结合形成受精卵，然后进行早期胚胎培养。该时期所用培养液中含有的物质有无机盐和有机盐类、氨基酸、维生素、________、________、水和血清等。
(3)一个处于囊胚期的早期胚胎经过________技术可形成两个甚至多个胚胎，该技术操作的关键是要做到将________________，若科学家想在早期胚胎时就知道“露露”的性别，可通过__________________________________________实现。
9．[2021·黑龙江省哈尔滨市宾县高三期末]长期以来优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近年来发展起来的细胞工程技术和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法，请据图回答：
(1)在试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须用到的两项技术是____________和胚胎移植。
(2)E牛的产生属于有性生殖吗？________，为什么？________________________________。
(3)重构卵在试管培育过程中需要为其提供哪些外界条件呢？________________________________(只写两个条件)。
(4)试管牛E的性别为____________，而克隆牛G的性状和____________最接近。
(5)大豆种子中蛋白质含量高于牛乳，但对人体而言牛乳蛋白的营养价值却高于大豆蛋白，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
二轮专题复习整合训练·高中生物(十六)答案详解
胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程
1．解析：(1)基因表达载体的组成包括：目的基因、启动子、终止子、标记基因等；构建基因表达载体常用的工具酶是限制酶和DNA连接酶；常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。(2)动物细胞的核移植到一个去核的MⅡ卵母细胞中；核移植的过程中，用物理或化学方法(如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。(3)进行胚胎移植时，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段，移植的方法有手术法和非手术法。为一次性获得多个体，可使用胚胎分割技术，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
答案：(1)启动子、终止子、目的基因、标记基因　限制性核酸内切酶、DNA连接酶　质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
(2)MⅡ　电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂
(3)桑椹胚或囊胚　手术法和非手术法　将内细胞团均等分割
2．解析：Ⅰ.(1)由于基因中的启动子、内含子等结构不表达，因此与从基因组文库中获得的基因相比，反转录法获得的目的基因少了启动子、内含子等结构。(2)大肠杆菌属于原核生物，酵母菌属于真核生物，因此与大肠杆菌相比，酵母细胞含有内质网和高尔基体，利用酵母菌生产胰岛素，可对核糖体合成的蛋白质进行加工。(3)胰岛素类似物是通过改变胰岛素的氨基酸序列和结构研制出来的，则该技术属于蛋白质工程。由于基因控制蛋白质的合成，因此对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成。基因表达包含转录和翻译，则遗传信息的传递过程可表示为DNA→RNA→蛋白质。
Ⅱ.(1)卵裂期的特点是细胞分裂方式为有丝分裂；细胞的数量不断增加；胚胎的总体积不增加或略有缩小。(2)胚胎发育到囊胚时期，出现细胞分化，有了滋养层和内细胞团的区别，滋养层的细胞发育成胎儿的胎盘和胎膜，内细胞团的细胞发育成胎儿的幼体，因此做DNA分析性别鉴定时，为了不影响胚胎的恢复和进一步发育，应取滋养层部位细胞b。(3)在培养胚胎干细胞的培养液中加入分化诱导因子，会诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化，可以得到细胞c、d、e。从功能特性上看，胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞，而细胞c、d、e不能再分裂分化；胚胎干细胞具有发育的全能性，细胞c、d、e具有的是特定的功能。
答案：Ⅰ.(1)启动子和内含子　(2)酵母菌含有内质网和高尔基体，可对核糖体合成的蛋白质进行加工　(3)蛋白质工程　基因　DNA→RNA→蛋白质
Ⅱ.(1)细胞分裂方式为有丝分裂；细胞的数量不断增加；胚胎的总体积不增加或略有缩小(合理即可)
(2)b　该细胞将来发育成胎膜和胎盘，用其做鉴定，不会影响胚胎的恢复和进一步发育
(3)分化诱导因子　胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞，而细胞c、d、e不能再分裂分化(或胚胎干细胞具有发育的全能性，细胞c、d、e具有的是特定的功能)
3．解析：(1)核移植技术的受体细胞为处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，通过显微操作去除其核，使该细胞与供体细胞融合有物理或化学方法，化学方法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂使两细胞融合，进而构建重组胚胎。(2)为保证胚胎移植顺利进行，需要在合适的季节对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理，以保证胚胎移植入相同的生理环境；使目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化；利用PCR技术进行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。(3)人们过度捕杀深海鱼，导致生物多样性降低，生态系统的自我调节能力下降，抵抗力稳定性降低。(4)建造海底人工鱼礁，目的是改善海洋环境，增大环境承载力，实现海洋渔业可持续发展，所以体现了生态工程建设要遵循的协调与平衡原理；十九大提出“绿水青山就是金山银山”，要实现这一目标不仅需要对破坏的生态环境进行恢复，更重要的是还要考虑当地人的经济发展和生活需要，这主要遵循了生态工程的整体性原理。
答案：(1)显微操作去核　聚乙二醇　(2)同期发情　转化　要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物　(3)抵抗力　(4)协调与平衡　整体性
4．解析：(1)由流程图知，个体A提供去核卵母细胞，个体B提供体细胞核，二者通过①得到重组细胞，重组细胞经②得到囊胚，故①是核移植，②是早期胚胎培养。(2)动物细胞培养时，要通入含有的空气，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)构建基因表达载体时，要用同种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、复制原点、标记基因等，标记基因的作用是便于目的基因的检测和筛选。(4)胚胎干细胞是从早期胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。囊胚中的内细胞团细胞为胚胎干细胞。图中获得的组织器官，其细胞的细胞核来自个体B，故将组织器官移植给个体B时，不会发生免疫排斥反应。
答案：(1)核移植　早期胚胎培养　(2)pH　(3)限制酶　DNA连接酶　标记　(4)内细胞团　B
5．解析：(1)为了能获得更多的猪卵(母)细胞，在取卵(母)细胞前，通常需要注射促性腺激素，作用于性腺，以促进排卵，促性腺激素是垂体分泌的。(2)判断卵细胞在体外是否受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙是否可以观察到两个极体。(3)在获得的早期胚胎移植到胚胎受体前，需要对胚胎受体进行同期发情处理。对暂时不移植的早期胚胎，可采用冷冻法进行保存。(4)胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境下，空间位置的转移，胚胎能在受体的子宫内存活，并可以正常发育。(5)创造出12只健康猪的过程，运用到的胚胎工程技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。
答案：(1)促性腺激素　垂体　(2)在卵细胞膜和透明带的间隙是否可以观察到两个极体　(3)同期发情　冷冻　(4)早期胚胎在相同生理环境下，空间位置的转移　(5)体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植(任写两种)
6．解析：(1)对精子进行获能处理时，对于牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法。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。(2)图中③为胚胎移植过程，该过程通常选择发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎进行移植；移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是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)要使目的基因只在乳腺中表达，在构建药用蛋白基因表达载体时需要将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；由于只有雌性个体能产生乳汁，因此要导入到性染色体组成为XX的受精卵中。(4)为了解决药用蛋白在体外保存期短的问题，可通过对药用蛋白基因进行基因修饰来实现对现有药用蛋白的改造。
答案：(1)化学诱导　出生前(或胎儿时期)　(2)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)乳腺蛋白基因　显微注射　XX　(4)基因修饰
7．解析：(1)分解者是指生态系统中细菌、真菌和放线菌等具有分解能力的生物，也包括某些原生动物和腐食性动物(蚯蚓、蜣螂等)。它们能把动植物残体中复杂的有机物分解成简单的无机物，释放到环境中，供生产者再一次利用。发酵处理中的生物属于分解者。其分解产生的无机盐被植物吸收利用，进入植物细胞的无机盐大多数以离子的形式存在。(2)黑光灯传递的是物理信息。性信息素干扰害虫的正常交配，使种群的性别比例降低，从而降低出生率，降低种群密度。(3)该系统中的“设施养殖”需要考虑的主要因素有资源状况、社会需求。(4)与传统农业相比，生态农业模式可实现农业的可持续发展，原因是实现了物质的良性循环。
答案：(1)分解者　离子　(2)物理　性别比例　(3)资源状况、社会需求　(4)实现了物质的良性循环
8．解析： (1) 将特殊的引导序列与“基因剪刀——Cas9酶”导入目的细胞是受精卵细胞，采用显微注射法。(2)体外受精需要将成熟的精子获能后与成熟的卵细胞结合形成受精卵；早期胚胎培养所用的培养基需要加入无机盐和有机盐类、氨基酸、维生素、激素、核苷酸、水和血清等。(3)将囊胚期的早期胚胎采用胚胎分割技术可形成两个甚至多个胚胎，该技术操作的关键是要做到将内细胞团均等分割，取囊胚期胚胎的滋养层细胞进行染色体(或DNA)分析可以判断胎儿的性别。
答案：(1)显微注射　受精卵　(2)获能　激素　核苷酸　(3)胚胎分割　内细胞团均等分割　取囊胚期胚胎的滋养层细胞进行染色体(或DNA)分析
9．解析：(1)试管牛E和克隆牛G的培育过程都涉及到的技术包括早期胚胎培养和胚胎移植。(2)试管牛E是由受精卵发育而来的，属于有性生殖。(3)重构卵是将乳腺细胞核移入去核的卵细胞获得的，重构卵在试管培育过程中需要无菌、培养液、适宜的温度等环境条件。(4)试管牛E是有性生殖产生的，其性别可能是雌性或雄性；克隆牛G的细胞核来自于良种母牛C，所以其性状与良种母牛C最接近。(5)大豆种子中蛋白质含量高于牛乳，但是牛乳蛋白中(必需)氨基酸种类齐全[或牛乳蛋白中(必需)氨基酸种类比例接近于人体蛋白]。所以对人体而言牛乳蛋白的营养价值却高于大豆蛋白。
答案：(1)早期胚胎培养　(2)属于　E牛是由受精卵发育而来的　(3)无菌、培养液、适宜的温度等(合理即可)　(4)雌性或雄性(不能确定)　良种母牛C　(5)牛乳蛋白中(必需)氨基酸种类齐全[或牛乳蛋白中(必需)氨基酸种类比例接近于人体蛋白]