高考分类练+模考预测(明考向|强能力)
第2讲 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程
题组一 高考分类练 明考向
类型1 翻阅教材,原味品高考非选择题
1.[2020·全国卷Ⅲ,38]W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路,制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。
回答下列问题:
(1)步骤①中需要使用的工具酶有__________________________。步骤②和③所代表的操作分别是__________和__________。步骤④称为________________________________________________________________________。
(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的____________________(答出2点即可)的限制。
(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息________(填“相同”或“不同”),原因是____________________________________________。
(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有________________________________(答出2点即可)。
高考VS教材
[人教选修3]P13
[人教选修3]P69
2.[2020·全国卷Ⅱ,38]植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题:
(1)在植树造林时,一般认为,全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比,按照种植一种植物方式所构建的生态系统,其抵抗力稳定性 。抵抗力稳定性的含义是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式,其做法是收集有机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们转变为有机肥料,再施用到农田中。施用有机肥料的优点是 (答出3点即可)。在有机肥料的形成过程中,微生物起到了重要作用,这些微生物属于生态系统组分中的 。
(3)在污水净化过程中,除发挥污水处理厂的作用外,若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素,请提供一个方案:________________________________________________________________________。
高考VS教材
[人教必修3]P110
[人教选修3]P103
3.[2018·全国卷Ⅲ,38]2018年《细胞》期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题:
(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指 。通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目 (填“减半”“加倍”或“不变”)。
(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度 (填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________________________________________________________________________
(填“相同”或“不同”),性染色体组合 (填“相同”或“不同”)。
高考VS教材
[人教选修3]P47
【借题发挥】理清教材,突破高考的瓶颈——长句描述类题型
问题1:在胚胎发育过程中,细胞分化是从哪个时期开始的?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
问题2:试管婴儿与设计试管婴儿的不同?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
问题3:生态工程设计的常用方法有哪些?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
类型2 整体对比历年同类题,找共性和趋势
4.[全国卷Ⅱ,40]下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
回答下列问题:
(1)图中A表示正常细胞核,染色体数为2n,则其性染色体的组成可为 。过程①表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行,去核时常采用 的方法。②代表的过程是 。
(2)经过多次传代后,供体细胞中 的稳定性会降低。因此,选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)与克隆羊“多利”培养成功一样,其他克隆动物的成功获得也证明了________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5.[经典高考]某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题,引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。
(1)拟进行如下杂交:
♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)―→C
选择B作为母本,原因之一是胚胎能在母体内正常 。若C中的母牛表现为适宜本地生长,但产奶量并未提高,说明高产奶是 性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛,根据现有类型,最佳杂交组合是 ,后代中出现这种母牛的概率是 (假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。
(2)用以上最佳组合,按以下流程可加速获得优良个体。
精子要具有受精能力,需对其进行 处理;卵子的成熟在过程 中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖,其作用是 。为筛选出具有优良性状的母牛,过程⑤前应鉴定胚胎的 。子代母牛的优良性状与过程 的基因重组有关。
(3)为了提高已有胚胎的利用率,可采用 技术。
类型3 它山之石——亦可攻玉
6.[2021·湖南卷]M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验,将外源DNA片段F插入M基因的特定位置,再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A,流程如图所示。回答下列问题:
(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中,切割质粒DNA的工具酶是 ,这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的 断开。
(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时,需要定期更换培养液,目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功率更低,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞,在形态上表现为 (答出两点即可),功能上具有 。
(4)鉴定转基因动物:以免疫小鼠的 淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合,筛选融合杂种细胞,制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7.[2021·浙江1月,节选]回答下列(二)小题:
(二)三叶青为蔓生的藤本植物,以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻,以及生态环境的破坏和过度的采挖,目前我国野生三叶青已十分珍稀。
(1)为保护三叶青的 多样性和保证药材的品质,科技工作者依据生态工程原理,利用 技术,实现了三叶青的林下种植。
(2)依据基因工程原理,利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片,叶片产生酚类化合物,诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成 和限制性核酸内切酶等,进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T-DNA)。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上,T-DNA上rol系列基因表达,产生相应的植物激素,促使叶片细胞持续不断地分裂形成 ,再分化形成毛状根。
(3)剪取毛状根,转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次 培养,培养基中添加抗生素的主要目的是 。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养,通过控制摇床的 和温度,调节培养基成分中的 ,获得大量毛状根,用于提取药用成分。
8.[2019·江苏卷]利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:
(1)对1号猪使用 处理,使其超数排卵,收集并选取处在 时期的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块,用 处理获得分散的成纤维细胞,放置于37 ℃的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是 。
(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行 。产出的基因编辑猪的性染色体来自于 号猪。
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有 (填序号)。
①DNA测序 ②染色体倍性分析 ③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交
[命题揭秘]
往年并未专项考查胚胎工程,只是将胚胎移植、胚胎分割、体外受精等技术渗透于动物细胞工程或基因工程中予以考查,以胚胎干细胞培养的最新研究成果为背景考查胚胎工程的应用。生态工程也未单独考查,多与细胞工程、基因工程相结合进行命题,以非选择题形式考查。
[命题趋势]
往年对本考点单独直接命题的频度较低,但由于我们国家当前特别重视生态、重视环境污染的治理与防范,故可能会结合生态环境保护、生态农业、推进环境污染治理,能量多级利用、物质循环再生原理及提高生态系统稳定性等方面命制考题。备考需要的是“万全之策”故仍需重视,尤其应重视胚胎移植及干细胞应用等技术。预计2022年高考可能会结合科研实践情境,将本部分知识与其他模块内容相结合,分层设置问题,体现高考试题的综合性和应用性。另外,生态农业、胚胎工程在医疗方面的应用等知识要引起考生关注。
题组二 模考预测练 强能力
预测一 聚焦胚胎工程
1.如图是利用高等哺乳动物的生殖细胞进行的体外受精技术培育试管动物的大致流程。请回答下列问题。
(1)在体外受精前,要对精子进行 处理,从而使精子具有与卵细胞受精的能力。
(2)体外培养受精卵时,需给予一定量的O2和CO2。受精卵进行细胞呼吸产生CO2的场所是 ,消耗的O2是用于 的产生。
(3)从重组细胞到早期胚胎过程中所利用的胚胎工程技术是 ,胚胎移植前通过 技术可获得较多胚胎。
[易错警示]
1.区别2种标志
(1)受精的标志:在卵细胞膜和透明带的间隙看到两个极体。
(2)受精完成的标志:雌雄原核的融合。
2.把握“冲卵”的2个不同
(1)胚胎移植过程:冲出的是早期胚胎。
(2)体外受精过程:冲出的是卵子。
3.胚胎移植成功的关键
(1)供体、受体同期发情处理。
(2)供体用促性腺激素做超数排卵处理。
4.区别胚胎移植的生殖类型
胚胎移植是有性生殖还是无性生殖,取决于胚胎是由受精卵形成的,还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。
2.[2021·河北省衡水中学高三三模]通过胚胎工程建立的转基因动物模型,常用于基因表达调控的研究、良种动物的筛选以及基因药物的生产等。制备转基因鼠的流程如图所示,请回答下列有关问题:
(1)体外受精时,人工采集的动物精子必须经过 处理才能完成图示中的①过程,完成②过程常采用的方法是 。
(2)图示中甲为处于 期的去核卵母细胞。以体细胞为供体进行⑤过程成功率较低,而以胚胎干细胞为供体成功率会显著提高,原因是 。
(3)图中重组细胞需要利用 技术培养到适宜时期才能进行移植,胚胎移植过程中,是否需要通过注射免疫抑制剂以避免代孕鼠对植入的胚胎产生排斥反应? (填“是”或“否”)。为获得更多转基因鼠,可在胚胎移植前对胚胎进行 。
(4)进行胚胎移植的优势是可以________________________________________________________________________。
预测二 聚焦生物技术的安全性和伦理问题
3.[经典高考]生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述,错误的是( )
A.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
预测三 聚焦生态工程
4.[经典高考]现有一生活污水净化处理系统,处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”,其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后,可用于浇灌绿地。回答问题:
(1)经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中,微生物通过 呼吸将有机物分解。
(2)植物池中,水生生物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了 (填“生态系统”“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中,植物位于第________________________________________________________________________
营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于 所固定的 能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、 和 等原理。一般来说,生态工程的主要任务是对 进行修复,对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力。
5.[2021·百师联盟高三冲刺]现代生物科技可广泛应用于动植物新品种的培育、生物制药及环境保护等领域,与此同时,由于科技水平及认知水平有限,可能会给人类带来意想不到的负面影响。回答下列有关生态工程的问题:
(1)生态工程的主要目的是 。生态经济主要是通过实行 的原则实现废弃物的资源化。
(2)北京郊区窦店村将种植业、养殖业、屠宰场、沼气池、食用菌养殖基地等整合在一起,创造了更多的就业机会,大大增加了农民收入。该案例主要运用了哪些生态工程的基本原理?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(至少说出3项)。
(3)我国科技人员创造了浮床生态工艺法来净化富营养化水体,说出浮床上的植物通过 、 ,抑制了水体中浮游植物的生长。
(4)2019年是我国在垃圾处理方面改革力度最大的一年,上海成为我国第一个垃圾分类试点城市,试说出垃圾分类的意义 (至少说出2项)。
预测四 综合考查基因工程、细胞工程和胚胎工程
6.[2021·黑龙江省哈师大附中高三模拟]请利用所学知识回答基因工程、胚胎工程、细胞工程和生态工程的有关问题。
(1)目的基因的获取方法有:从基因文库中获取、 、利用PCR技术扩增。扩增的过程是:DNA在 下变性、引物与单链相应互补序列结合、子链延伸,如此重复循环多次。基因工程核心步骤的名称是: 。
(2)胡萝卜组织培养的实验中要注意将外植体进行 (填“消毒”或“灭菌”)。愈伤组织形成后,要将生长良好的愈伤组织转接到 (填“脱分化”或“分化”)培养基上,一段时间后诱导出试管苗再移栽大田,培养成正常植株。
(3)对于小鼠、兔和家畜可用 处理使其排出更多的卵子,这种获得卵母细胞的方法叫 。
(4)“三北”防护林在最初阶段单一种植了大片的樟子松,导致偶然滋生的松毛虫肆虐一时,原因是没有遵循生态工程的 原理。
第2讲 胚胎工程、生物技术的安全性
和伦理问题、生态工程
题组一
1.解析:(1)在基因表达载体的构建过程中需要使用限制性核酸内切酶切割W基因和载体,同时需要DNA连接酶进行连接。将重组表达载体导入受精卵常用显微注射法,从受精卵到早期胚胎需要进行体外培养,将获得的早期胚胎通过胚胎移植移至代孕母体体内。(2)乳腺生物反应器和膀胱生物反应器都属于动物反应器。前者受动物性别(只能是雌性)和年龄(哺乳期)限制,后者不受动物性别和年龄限制。(3)题述两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵,所以其细胞核中染色体DNA所含遗传信息相同。(4)胚胎工程中所用到的技术主要有体外受精、胚胎移植。
答案:(1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植 (2)性别、年龄 (3)相同 两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵 (4)体外受精、胚胎移植
2.解析:(1)生态系统的抵抗力稳定性取决于生态系统中物种组成的复杂程度,种植一种植物,生态系统的生物种类过少,抵抗力稳定性较低;所谓抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力。(2)由于有机肥料中有机物较多,故施用有机肥料可以改善土壤结构、培育土壤微生物、实现了土壤养分的循环利用。分解人畜粪便、枯枝败叶中的有机物质的微生物属于分解者。(3)要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素,可以通过种植能吸收这些金属元素的水生植物,来吸收污水中的金属元素,然后再从植物中回收金属元素。
答案:(1)低 生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力 (2)改善了土壤结构;培育了土壤微生物;实现了土壤养分的循环利用 分解者 (3)种植能吸收这些金属元素的水生植物,再从植物中回收金属
3.解析:(1)核移植是指将动物的一个体细胞的细胞核,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,这个胚胎最后发育成为动物个体;通过核移植方法获得的克隆猴的细胞核来自供体,因此克隆猴体细胞的染色体数目和供体一致。(2)动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,因此胚胎细胞核移植的难度小于体细胞核移植。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞中常染色体相同,性染色体前者是XX,后者是XY,因此分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目相同,性染色体组合不同。
答案:(1)将动物的一个体细胞的细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 不变 (2)小于 胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易 (3)相同 不同
【借题发挥】
问题1:答案:细胞分化开始的时期:桑椹胚的形成没有经过细胞分化,细胞分化开始于囊胚,但囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性。
问题2:答案:与试管婴儿相比,设计试管婴儿在胚胎移植前需对胚胎进行遗传学诊断。
问题3:答案:①生态工程设计的常用方法之一是食物链(网)的“相接”。②生态工程设计的常用方法之二是食物链(网)的“加环”——“加环”可为未被利用的部分找到出路。例如,用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等,其残余物用来培养食用菌,栽培食用菌后的残余物再用来养殖蛆蛹,蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等。
4.解析:(1)提供体细胞的供体可能为雌性,也可能为雄性,因此图中A(正常细胞核)的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。②表示将早期胚胎移入受体,该过程为胚胎移植。(2)取供体动物的体细胞培养,一般选用传代10代以内的细胞,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养,则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。(3)克隆动物的细胞核基因来自供体细胞,因此大部分性状与供体相同,但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体),即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响,这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术,核移植技术的原理是:已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
答案:(1)XX或XY 显微操作(去核法) 胚胎移植 (2)遗传物质
(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响
(4)已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
5.解析:(1)由于胚胎能在母体内正常生长发育,所以选择B作为母本。若子代母牛表现为适宜本地生长,但产奶量并未提高,说明适宜本地生长是显性性状(设基因为M),高产奶是隐性性状(设基因为n)。则♂A基因型是mmnn,♀B基因型是MMNN,♀C基因型是MmNn,为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛(M_nn),可选择♂A和♀C进行杂交,后代出现该种母牛的概率是1/2×1/2×1/2=1/8。(2)精子经过获能处理才具有受精能力,卵子的成熟发生在受精过程中,即过程③。胚胎培养过程的培养基中含有葡萄糖,葡萄糖氧化分解为该过程提供能量。具有优良性状的母牛含有高产奶和适宜本地生长的基因,则胚胎移植前应进行鉴定,同时还需鉴定性别。基因重组发生在减数分裂过程中,控制不同性状的基因重新组合,由于供体公牛是纯合子,不会发生基因重组,供体母牛是杂合子,则子代母牛的优良性状与供体母牛产卵过程中的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎的利用率,可采用胚胎分割技术,增加胚胎的数量。
答案:(1)生长发育(或胚胎发育) 隐性 ♂A×♀C 1/8
(2)获能 ③ 供能 性别、高产奶和适宜本地生长的基因 ②
(3)胚胎分割
6.解析:(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶),故在构建含有片段F的重组质粒过程中,切割质粒DNA的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶)。限制性核酸内切酶是作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。不同的限制酶可以获得不同的末端,主要分为黏性末端和平末端。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时,需要定期更换培养液,目的是清除代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害,同时给细胞提供足够的营养。(3)由于动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难,故与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功率低。胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小,细胞核大,核仁明显;在功能上具有发育的全能性,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外,在体外培养的条件下,可以增殖而不发生分化,可进行冷冻保存,也可进行遗传改造。(4)先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,制备M蛋白的单克隆抗体;若要利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活,如果M基因已经失活,则克隆动物A中无法产生M蛋白的单克隆抗体,则可利用抗原—抗体杂交技术进行检测。故实验思路为:取动物A和克隆动物A的肝组织细胞,分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交。
答案:(1)限制性核酸内切酶(限制酶) 磷酸二酯键 (2)清除代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害,同时给细胞提供足够的营养 (3)动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难 细胞体积小,细胞核大,核仁明显(任选两点作答) 发育的全能性 (4)B 取动物A和克隆动物A的肝组织细胞,分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交
7.解析:(二)(1)生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性,由“目前我国野生三叶青已十分珍稀”可知,应保护三叶青的遗传多样性。依据生态工程原理,实现三叶青的林下种植,可利用间种技术。(2)DNA的复制需要DNA聚合酶,DNA片段的切割需要限制性核酸内切酶,因此要从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T-DNA),需诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成DNA聚合酶和限制性核酸内切酶。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上,T-DNA上rol系列基因表达,产生相应的植物激素,促使叶片细胞持续不断地分裂形成愈伤组织,经诱导后再分化形成毛状根。(3)毛状根在培养基上生长一段时间后,营养物枯竭,水分散失,并积累了一些代谢产物,此时需要将其转移到新的培养基上继续培养,这种转移培养称为继代培养,在培养基中添加抗生素的主要目的是杀灭在整合T-DNA过程中添加的发根农杆菌,因此,剪取毛状根,转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次继代培养,可获得无发根农杆菌感染的毛状根。取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养,通过控制摇床的转速和温度,并调节培养基成分中的营养元素以及生长调节剂的种类和浓度,获得大量毛状根,用于提取药用成分。
答案:(二)(1)遗传 间种 (2)DNA聚合酶 愈伤组织 (3)继代 杀灭发根农杆菌 转速 营养元素以及生长调节剂的种类和浓度
8.解析:(1)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母猪注射促性腺激素,使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂的中期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块,使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2,O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪,可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本,即2号猪。(4)为了判断目的基因是否被导入受体,可采用DNA分子杂交、DNA测序等技术进行检测;判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质,通常采用抗原—抗体杂交法从分子水平进行检测。
答案:(1)促性腺激素 减数第二次分裂中期 (2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶) 维持培养液的pH (3)分割 2 (4)①④
题组二
1.解析:(1)获得的精子需要进行获能处理后才具有受精能力。(2)受精卵进行的细胞呼吸是有氧呼吸,有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质;有氧呼吸第三阶段氧气与[H]结合形成水。(3)将重组细胞培养成早期胚胎需要利用早期胚胎培养技术。将早期胚胎分割(囊胚的内细胞团要均等分割)后,可以获得多个胚胎。
答案:(1)获能 (2)线粒体基质 H2O(水) (3)早期胚胎培养 胚胎分割
2.解析:(1)体外受精时,人工采集的精子必须经过获能处理才能完成受精作用。②过程表示将目的基因导入受体细胞,由于受体细胞是动物细胞,故常用方法是显微注射法。(2)⑤表示动物体细胞核移植,故甲应为处于减数第二次分裂中期的去核卵母细胞。胚胎干细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,故胚胎干细胞核移植的成功率要比体细胞核移植成功率高。(3)重组细胞需要通过早期胚胎培养技术培养到囊胚或桑椹胚时期才能进行移植,胚胎移植过程中,供体胚胎与受体子宫不发生免疫排斥反应,故不需要注射免疫抑制剂来避免代孕鼠对植入的胚胎产生排斥反应。为获得更多转基因鼠,可在胚胎移植前对胚胎进行分割。(4)胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
答案:(1)获能 显微注射技术 (2)减数第二次分裂中(MⅡ中) 胚胎干细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易 (3)早期胚胎培养 否 分割 (4)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
3.解析:培育转基因植物时,要根据目的基因的产物是否对人类有害来确定该目的基因能否用于转基因植物的培育,A正确;克隆人会给社会带来伦理上的问题,所以当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验;治疗性克隆对于一些重大疾病的治疗具有积极的意义,所以并不反对治疗性克隆,B正确;科学地设计试管婴儿对于治疗不孕不育及一些难治之症具有积极的意义,但有人却滥用此技术选择性设计婴儿,所以设计试管婴儿遭到反对,C正确;干扰素并不能用于制造生物武器,多用于治疗一些病毒性疾病,D错误。
答案:D
4.解析:(1)在厌氧沉淀池,微生物进行无氧呼吸;在曝气池,微生物主要进行有氧呼吸;在兼氧池,微生物既能进行有氧呼吸,又能进行无氧呼吸。(2)群落是栖息于一定地域或环境中各种生物种群通过相互作用而有机结合的集合体,包括给定区域的所有生物。(3)生态工程的基本原理包括物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理。
答案:(1)有氧和无氧(或细胞) (2)群落 一 生产者 太阳 (3)物种多样性 物质循环再生 已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)
5.解析:(1)生态工程的主要目的是:对遭到破坏的生态环境进行修复和重建(或对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善)生态经济主要是通过实行循环经济的原则实现废弃物的资源化。(2)北京郊区窦店村将种植业、养殖业、屠宰场、沼气池、食用菌养殖基地等整合在一起,该生态工程涉及的基本原理是: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(或系统学和工程学原理)。(3)浮床上的植物由于吸收水体中的矿质元素、阻挡射入水体的光照,进而起到抑制水体中浮游植物生长的作用。(4)垃圾分类的意义在于:减少垃圾处理量从而降低处理成本、减少土地资源的占用和消耗、有用物质回收(变废为宝或废物资源化)、减少环境污染等。
答案:(1)对遭到破坏的生态环境进行修复和重建(或对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善) 循环经济
(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(或系统学和工程学原理)
(3)吸收水体中的矿质元素 阻挡射入水体的光照
(4)减少垃圾处理量从而降低处理成本、减少土地资源的占用和消耗、有用物质回收(变废为宝或废物资源化)、减少环境污染等
6.解析:(1)目的基因的获取方法有:从基因文库中获取、人工合成、利用PCR技术扩增。扩增的过程是:DNA在90 ℃~95 ℃下变性、引物与单链相应互补序列结合、子链延伸,如此重复循环多次。基因工程核心步骤是基因表达载体的构建。(2)胡萝卜组织培养的实验中要注意将外植体进行消毒。愈伤组织形成后,要将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上,一段时间后诱导出试管苗再移栽大田,培养成正常植株。(3)用促性腺激素处理小鼠、兔和家畜可以使其排出更多的卵子,这种获得卵母细胞的方法叫超数排卵。(4)一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。“三北”防护林在最初阶段单一种植了大片的樟子松,导致偶然滋生的松毛虫肆虐一时,原因是没有遵循生态工程的物种多样性原理。
答案:(1)人工合成 90 ℃~95 ℃ 基因表达载体的构建 (2)消毒 分化 (3)促性腺激素 超数排卵 (4)物种多样性