专题18 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程-2014年高考生物考纲解读及热点难点试题演练 Word版含解析

1.胚胎工程：
(1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。
(2)胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。
(3)胚胎工程的应用(Ⅱ)。
2.生物技术的安全性和伦理问题：
(1)转基因生物的安全性(Ⅰ)。
(2)生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。
(3)生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。
3.生态工程：
(1)简述生态工程的原理(Ⅱ)。
(2)生态工程的实例(Ⅰ)。
一、胚胎工程及其应用
1．完善下面的早期胚胎发育过程
受精卵
　卵裂
桑椹胚：卵裂形成的包括32个细胞左右的胚，每个细胞都属于全能细胞
囊胚
原肠胚：出现内、中、外三个胚层的分化
　↓
幼体
2．梳理胚胎移植的培育流程(以牛胚胎移植为例)
第一步：对供、受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理。
第二步：用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。
第三步：超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行配种或人工授精。
第四步：胚胎的收集(冲卵)。
第五步：冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段，并培养或保存。
第六步：胚胎的移植。
第七步：对受体母牛进行是否妊娠的检查。
第八步：受体母牛产下胚胎移植的犊牛。
【特别提醒】冲卵是从供体母牛体内获得早期胚胎的过程，而不是获得受精卵或卵细胞。
3．胚胎移植与胚胎分割
(1)胚胎移植的几条规律：
①胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换；胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
②胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。
③胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
④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
③环境安全问题：打破自然物种的原有界限，破坏生态系统稳定性；重组微生物降解某些化合物过程中可能产生污染环境的中间产物；重组DNA与微生物杂交，产生有害的病原微生物；转基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中，最后进入其他动物和人体内。
(2)生物技术引发的伦理问题
①克隆人技术：违反人类伦理道德；冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念；人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。
②设计试管婴儿：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。
③基因检测：对个人隐私权提出挑战；制造基因歧视。
2．生物武器
与常规武器的不同特点
①致病力强，传染性强，死亡率高。
②有潜伏期。一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现。
③污染面积大，危害时间长。
④传染途径多。
⑤生物武器造价低，技术难度不大，隐秘性强，可以在任何地方研制和生产。
【易错点】
　比较试管婴儿与克隆人的不同
试管婴儿 克隆人
技术基础 体外受精、胚胎移植 核移植技术、胚胎移植
生殖方式 有性生殖 无性生殖
遗传物质 遗传物质来自两个个体 遗传物质主要来自核供体
三、生态工程及其原理、关注生态工程的实例
1．生态工程的基本原理
项目 理论基础 意义 实例
物质循环再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 无废弃物农业
物种多样性原理 生态系统的稳定性 生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性 “三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 生物的数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题
整体性原理 社会—经济—自然复合系统 统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式 改变和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘
系统整体性原理；整体大于部分 保持很高的系统生产力 珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系
2.提升分析解决问题的能力——生态工程的实例分析
(1)生态工程建设的基本过程
生态工程建设的基本过程包括拟定目标与摸底调查―→系统分析―→可行性评价与决策―→技术设
②生态恢复工程
a．举例：包括沙漠治理、草地改良、矿区开采后留下的废弃地的改造等。
b．林业生态建设对生态恢复具有重要意义
我国批建了十大林业生态工程：如三北防护林体系建设工程、长江中上游防护林体系建设工程、太行山绿化工程等。
③生态农业工程
在生态农业中采取的主要措施包括：
a．将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化。
b．将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来。
c．将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等结合起来。
考点1、胚胎工程及其应用
【例1】下图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。
(1)②阶段常用________激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。
(2)冲卵的生理基础是________________。
(3)③阶段对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到________或________阶段。
(4)若要通过④获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对③阶段检查合格的胚胎进行________技术处理，该过程中应注意对________进行均等分割。
(5)ES或EK细胞的形态特征是________，在培养液中加入________，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。
【变式探究】(2013·山东理综，35)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培养出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下：
(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为____________，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为________。
(2)图中2－细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为________，也可以从灰鼠体内取出卵子， 通过________后进行早期胚胎培养获得。
(3)图中重组囊胚通过________技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用________方法保存。
(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的________分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育的全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向________后用于疾病的细胞治疗。
【例2】下列有关生物技术安全性和伦理问题的观点，不合理的是(　　)。
A．对于转基因技术，我们应该趋利避害，理性看待
B．我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆
C．我国不发展、不生产、不储存生物武器，并反对其扩散
D．对于基因检测应该保护个人遗传信息隐私权
【变式探究】 供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图回答。
(1)过程A表示________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由①________细胞提供细胞质，进行人工重组，由此产生的重组细胞②的遗传物质主要来自图中的________。
(2)过程B表示的生物技术是________，C表示定向诱导技术，其诱导的对象是[　　]________细胞。
(3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果多种多样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是________________________________________________________________________。
(4)中国政府对“克隆人”的观点是_________________________________。
“有一男子患有白血病，经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复”，你认为这种做法符合伦理道德吗？为什么？______________________________________________________________。
【例3】 下图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于(　　)。
A．湿地生态恢复的生态工程
B．节水和废水处理与应用的生态工程
C．小流域综合治理与开发的生态工程
D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
【变式探究】
材料一　实施沼气工程，是我国政府为改善农村环境和发展农村经济大力推广的一种生态工程。
材料二　地衣中的真菌和蓝藻互利共生，当把它们分开时，两者都不能正常生长。
材料三　居住在林区的农民，“靠山吃山”是他们生活的根本。当进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑林区农民的生活问题，使改善生态和发展经济结合起来，才能真正做到造林护林。
生态工程的基本原理包括：①物质循环再生原理；②物种多样性原理；③协调与平衡原理；④整体性原理；⑤系统整体性原理；⑥系统的结构决定功能原理。
上述材料所依据的生态工程主要原理依次是(　　)。
A．①⑤④ B．②④⑥ C．③④⑤ D．①③④
1．(2013·江苏，13)软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是(　　)。
A．首先经超排卵处理后进行体外受精
B．从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型
C．根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎
D．将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫
2．(2013·福建理综，33)克隆猪成功率较低，与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。Bcl－2基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图。
请回答：
(1)图中重组细胞的细胞核来自________细胞，早期胚胎移入受体子宫后继续发育，经桑椹胚、囊胚和______胚最终发育为克隆猪。
(2)在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl－2 cDNA的分子数，进而计算总mRNA中Bcl－2mRNA的分子数，从而反映出Bcl－2基因的转录水平。
①图中X表示______过程。
②从基因组数据库中查询Bcl－2mRNA的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成________用于PCR扩增，PCR过程第一轮循环的模板是________。
3．如图表示利用胚胎干细胞(简称ES细胞)所做的一系列研究，请据图分析回答有关问题。
(1)过程Ⅰ表示胚胎干细胞的体外培养，在培养液中需要加入水、无机盐、葡萄糖、氨基酸以及天然成分________等物质。
(2)过程Ⅱ表示将带有遗传标记的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。在哺乳动物胚胎发育过程中，囊胚将进一步发育成________。
(3)过程Ⅲ中的褐毛基因转入胚胎干细胞前需构建________，需要的工具酶是________、________。
(4)克隆转基因小鼠常用的技术手段有________、细胞培养和________。
4．生态农业是21世纪农业发展的方向，它遵循可持续发展的原则，以不危及后人发展为前提，在人类生产活动干预下，用科学的发展观，获取生物群体共生，生态和谐，质量安全，优质高效的农业生产载体，也可称为人工生态系统。生态农业建设的核心是整体、协调、循环、再生、增效。面对整个国土进行科学规划；协调农业各业并使农业生产过程中的技术整合、生产与加工并重，销售与市场对接；循环是投入与产出及生产过程中物质、能量的良性利用；再生是向附加值递进；增效是指经济、生态、社会综合效应的可持续发展。
(1)生态工程应在________、________、________等方面取得最佳效果并达到预期目标。
(2)生态农业以________理论为依据，以________协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。生态农业以保持生态系统内的________为主导思想，促进物质在系统内________使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。
(3)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．科学家通过转入四种基因可将体细胞诱导形成多能干细胞(iPS细胞)，iPS细胞具有胚胎干细胞的类似功能。下图是设想用iPS细胞技术治疗镰刀型细胞贫血症的流程，请回答：
(1)胚胎干细胞来源于________，具有________，经诱导能发育成个体。
(2)iPS细胞培育过程中运用到的生物技术有过程①的________、过程②的________等。
(3)过程①的培养液中除合成培养基的成分外，还需添加________等天然成分。过程②进行时，需要先利用________技术将四种目的基因扩增，再将目的基因与逆转录病毒载体结合，以构建________，然后将其导入患者的体细胞，诱导形成iPS细胞。
(4)经过程③、④后，改造得到的A是________，再植入患者体内，使患者能够产生正常红细胞，这种治疗方法称为________。
(5)iPS细胞的诱导成功具有的医学价值是(答出两点即可)________________________________________________________________________。
1．因为猪的基因和人类的基因存在一定相似度。据报道经过特殊处理的猪皮可在人身上存活3周左右，起到保护创面免受感染的作用。为了使移植的猪皮存活时间更长，有人设法导入人的相关基因(用P表示)，获得转基因小白猪。其简单流程如图所示：
(1)过程①中形成重组DNA常用的酶有____________；将目的基因导入成纤维细胞常用的方法是__________。
(2)过程②中，常用________酶处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养成纤维细胞时需要满足的条件是无菌、无毒的环境、________、温度和pH、________。
(3)过程③中所用的胚胎工程技术是______________，然后将早期胚胎移入另一头与供体__________但未经配种的代孕母猪的相应部位。
(4)图中的卵母细胞应在体外培养到__________期。
2．哺乳动物的胚胎干细胞(ES)是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。请回答下列相关问题。
(1)ES在形态上表现为体积小和________等特点；在功能上表现为________特点。
(2)ES的体外培养通常在CO2培养箱中进行。在CO2培养箱中，除了应满足ES培养所需的营养、温度和pH条件外，还应满足__________、__________、__________等条件。
(3)通过基因工程可以对ES进行遗传改造。即向ES中插入目的基因，以期达到预期目的。在基因工程中，工具酶的作用主要是催化特定的________间磷酸二酯键的断裂或形成；基因工程的核心步骤是________，只有做好这一步，才有可能使目的基因进入受体细胞后，能够________________________________________________________________________。
3．第三十届奥运会在英国伦敦举行，其中的马术比赛被称为贵族的运动，英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种，其数量少，生育力低。现代生物技术能有效提高优质马的生育效率。请据此回答有关问题。
(1)用______________激素处理适龄纯血母马，可使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。将采集的卵母细胞人工培育至减数第二次分裂的中期，在显微镜下可观察到次级卵母细胞和__________。
(2)体外受精前要对精子进行一定的处理，使其______________。
(3)为获得同卵双胎或多胎，可以在胚胎发育的________期用机械方法将胚胎分割。
(4)随着动物克隆技术的发展，人们可以将纯血马的________移入其他马的________细胞中，将其激活并发育成胚胎，植入代孕母马体内。为保证胚胎移植的成功，胚胎的供体和受体应保持________________。
(5)克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成了极大冲击，我国政府的态度是禁止__________性克隆人。
(6)把含有某外源基因的受体细胞培育成为一匹优质马还需要用到的技术有________(至少写出两种)。
4．以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，请据图回答下列有关问题：
(1)图中对良种奶牛进行处理时用到的激素是________，①过程必须用到________酶，②过程使用的是________酶。③表示________技术，若方法C是最常用的将目的基因导入动物细胞的方法，则方法C是________。
(2)如果转基因牛D的牛奶中含有________________，则说明血清白蛋白基因在个体水平已表达成功，其他细胞中不含血清白蛋白是________________的结果。
(3)图中A和B分别指______________和______________。
(4)图中奶牛的牛粪可以用于生产沼气，沼气工程利用的是生态工程的________原理。
5．利用转基因动物生产一些特殊药品的技术，因成本低、污染小，深受科研单位和制药公司的重视。科学家培育出可产生乳铁蛋白的转基因山羊，根据所学知识回答下列有关问题。
(1)培育可产生乳铁蛋白的转基因山羊时，首先用到了基因工程技术。基因工程的核心是________________，此过程用到的工具有________。
(2)为获得稳定遗传的转基因山羊，应将产乳铁蛋白基因转移到________上。常用的受体细胞是________。
(3)将含有产乳铁蛋白基因的受体细胞进行________，获得下图中最左侧的结构，该结构的名称是________。图中结构B、C分别指的是________、________。图中①、②过程分别指的是________、________。
6．被认为是生命基石的胚胎干细胞可以复制成人体内200多种细胞中的任意一种，因而它可以被用来取代出现缺陷的组织。2007年11月20日美国和日本的研究人员分别发表论文，宣布已成功地把人体皮肤细胞改造成类似胚胎干细胞的“万能细胞”。下图是“万能细胞”的诞生过程，图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因，将改造后的万能细胞植入小鼠身体上，植入的细胞长成了“肿瘤”，“肿瘤”中出现了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题。
(1)胚胎干细胞又称ES细胞，是由________中分离出来的一类细胞，如果胚胎发育到了囊胚期，这时的________细胞就是ES细胞。
(2)图中过程①常用的方法有________。过程②是构建________的过程。
(3)图中逆转录病毒的作用是作为基因工程中的________，过程③利用了逆转录病毒的________特性。
(4)万能干细胞经体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，这样培育的特殊细胞或器官移回病人体内与异体器官移植相比，最大的优点是____________________________________________________。
(5)植入小鼠体内的“万能细胞”长成了“肿瘤”，“肿瘤”中现出了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞是________的结果。
7．研究人员在一些果树种植区，构建了如下图所示“果—草—牧—菌—沼”生态农业模式。请分析回答。
(1)人工构建的“果—草—牧—菌—沼”生态系统中，分解者包括________，沼气池中的能量主要来自生态系统结构中的________。果树和牧草可从菌土中获取________用于生长发育。此生态农业模式的建立实现了________。
(2)研究人员调查了生态果园及对照果园中某些昆虫的密度，结果如下表所示。
昆虫种类 害虫 害虫天敌 金纹细蛾幼虫体内有姬小蜂卵的百分率(%)
蚜虫(头/枝) 雌成螨(头/叶) 小花蝽(头/枝) 瓢虫、(头/枝) 食蚜盲蝽(头/枝)
生态果园 39.3 0.34 0.47 0.29 0.33 40～60
对照果园 79.1 2.58 0.15 0.26 0.02 3～6
①在两类果园中调查昆虫种群密度常采用的方法是________________。
②果园中的________有捕食关系，姬小蜂和金纹细蛾幼虫的关系是________。
(3)从表中结果可知，生态果园的建立形成了有利于________生存的生态环境，减少了农药的使用，对提高果品的品质和________有重要意义。
②食蚜盲蝽与蚜虫、瓢虫与蚜虫(答出一组即可)　寄生
(3)害虫天敌　减少污染