2021版高考生物一轮复习 课时规范练39 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题（含解析）新人教版.docx

1、课时规范练39胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题 1.2016年9月英国新科学家杂志披露,美国华裔科学家张进团队利用“三父母婴儿”技术,使一对约旦夫妇成功产下了一个健康男婴(婴儿母亲的线粒体携带有亚急性坏死性脑病基因,曾导致多次流产,婴儿夭折)。所谓“三父母婴儿”技术,是指利用线粒体基因缺陷的女性卵子中的健康细胞核和捐赠者去掉细胞核的卵子,“拼装”一个新的卵子,再通过一系列现代生物技术,最终培育出正常婴儿的技术。请回答下列问题。(1)为重新“拼装”卵子,需要通过显微操作进行。接下来他们又使用电脉冲方法来“拼装”的卵子。(2)在对“拼装”卵子体外受精前,需要对收集的精子进行处理,哺乳动物的处理

2、方法有化学诱导法和两种。(3)受精卵形成后,应将其移入中继续培养。人的体外受精胚胎,即试管胚胎,可在816个细胞阶段进行。(4)张进告诉记者:他们碰巧、也是故意要“制造”男孩。因为男性的线粒体(填“会”或“不会”)传给下一代,理由是。2.(2019湖北武汉武昌1月调研)电影中,“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝,现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”,该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白,高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域。请回答下列相关问题。(1)实验中,通常用ES细胞作为目的基因的受体细胞,这是因为ES细胞在功能上具有。这种细胞一般可以从哺乳动物的中分离出来。(2)在培养重组细胞时,为了维持不分化

3、的状态,在培养液中要加入;为防止杂菌污染,可以在细胞培养液中添加一定量的抗生素。(3)胚胎移植时,通常将早期胚胎移植到同种且与供体相同的动物体内,受体对外来胚胎基本上不发生;正常发育后产出“蜘蛛羊”,这种生殖方式为;若需要一次产生两头转基因“蜘蛛羊”可将阶段的胚胎进行分割。(4)科学家为保证乳汁中有蛛丝蛋白,应该用技术来检测蛛丝蛋白基因是否整合到了染色体上。3.(2019山西五地市期末联考)自然情况下,牛的生育率很低,通过胚胎工程的技术手段,可以实现良种牛的快速繁殖。回答下列问题。(1)自然条件下,哺乳动物的受精作用是在雌性动物的内完成的。当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到时,说明卵子已经完

4、成受精。(2)釆用胚胎移植的方法,可使一头良种雌性黄牛一年生下数十头自己的后代。该方法的操作过程中需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行处理。一般来说,胚胎移植的适宜时期是胚胎发育至阶段。在胚胎移植过程中,移入子宫的胚胎能在受体内存活的生理学基础是。(3)釆用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和早期胚胎培养。采集的精子需要经过处理,才具备受精能力。一般情况下,符合受精要求的精子和卵子可以在溶液中完成受精过程。培养早期胚胎时,所用培养液的成分除了一些类外,还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及动物血清等物质。4.(2019

5、江西南昌二中段考)回答下列有关胚胎工程的相关问题。(1)哺乳动物卵子发生过程中,减数第二次分裂是在过程中完成的,哺乳动物卵子和精子在发生上的重要区别是。在实施体外受精时,获能的精子与培养成熟的卵子,通常都可以在中完成受精作用,在体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养,以检查。(2)胚胎移植需收集胚胎,收集胚胎时冲卵的生理学基础是。胚胎分割时用分割针取样的滋养层的用途是。(3)ES细胞是研究细胞分化的理想材料,ES细胞在饲养层细胞上,或在的培养液中,能够维持不分化的状态。5.(2019山东潍坊二模)基因剔除动物模型一直以来是开展基因功能研究的重要工具,其原理是通过导入外源分子使动物的某特

6、定基因失活,进而培养出有基因缺陷的动物来研究相应基因的功能。下图是制作某类基因剔除小鼠流程示意图。请据图回答相关问题。(1)图中过程常用的技术是,过程是。(2)体外受精时需要对精子进行处理,然后与处于期的卵母细胞在专用的受精溶液中完成受精过程。(3)为更多地获得基因剔除小鼠,可对囊胚阶段的胚胎进行分割移植,此时要对进行均等分割。请说明理由:。(4)研究发现人的SP1基因与乳腺癌细胞的异常表达和增殖密切相关。你认为基因剔除技术可以为乳腺癌的治疗提供怎样的新思路:。6.(2019河南郑州第二次质量预测)HIV通过识别T细胞表面特有的蛋白质来侵染T细胞。2018年11月,有学者宣布,一对经过基因编辑

7、的婴儿在中国健康诞生,这对婴儿的一个基因被切除,使其出生后即能抵抗HIV。其使用的是CRISPR-Cas9基因编辑技术,下图为Cas9蛋白依据sgRNA片段切割DNA示意图(不同的sgRNA可以识别不同的DNA序列)。请回答下列问题。(1)DNA重组技术主要用到的工具酶包括DNA连接酶和,图中充当该酶的物质是。(2)Cas9-sgRNA复合体能够精准识别某核苷酸序列的原因可能是。(3)经基因编辑过的婴儿出生后能够免遭HIV侵染的直接原因是。(4)在获得转基因动物时一般对受精卵进行操作,通过技术将含有目的基因的表达载体直接注入,目的基因进入受体细胞并表达的过程称为。(5)操作后的受精卵需要先在发

8、育培养液中继续培养以检查其,培养液必须添加等天然成分,后经一段时间后,再经胚胎移植到雌性动物体内发育。移植胚胎能在受体内存活的原因是反应。(6)基因编辑技术有着广泛的应用前景,如果将西红柿细胞中与乙烯合成的相关基因编辑切除,则这种西红柿的果实将,从而获得耐储存的西红柿新品种。7.(2019山东潍坊一模)干细胞技术在再生医学中具有广阔的应用前景。我国科学家利用胚胎干细胞通过靶向编辑单个长寿基因(FOXO3)产生了世界上首例遗传增强的人类血管细胞。这些血管细胞与野生型血管细胞相比,能延缓细胞衰老和增强心血管稳态。请回答下列问题。(1)胚胎干细胞可从获取,在功能上具有的特点是。(2)研究人员利用基因

9、编辑技术置换了人类胚胎干细胞中FOX03基因的两个核苷酸,从而使FOX03蛋白结构改变,使其磷酸化和降解过程受到抑制。这一研究属于的范畴;由此推断经过基因编辑的胚胎干细胞能延缓衰老的直接原因最可能是。(3)胚胎干细胞在培养时除了必需的营养条件外,还需要的气体环境是;为防止代谢产物对细胞造成危害,应采取的措施是。(4)研究人员在培养液中加入,可以诱导胚胎干细胞形成不同的血管细胞,这一过程的实质是。8.(2019江西南昌二模)回答下列问题。(1)1890年,英国剑桥大学的生物学家将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移入一只纯种比利时兔的输卵管内,成功得到两只纯种安哥拉子兔,这种技术叫作,是胚胎工程的最后

10、一道工序,这个实验首次证实。(2)移入的胚胎可以通过体外受精获得,在体外受精前,精子需要进行处理,处理后的精子(选填“可以”或“不可以”)直接和屠宰场已屠宰的母畜卵巢中采集的卵母细胞完成受精过程。(3)移入的胚胎还可以通过核移植获得,以牛体细胞核移植为例:将供体注入去核的期的卵母细胞,通过电刺激使两细胞融合,用物理或化学方法受体细胞,使其完成分裂和发育进程,形成胚胎。课时规范练39胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题1.答案:(1)核移植激活(2)获能培养法(3)发育培养液胚胎移植(4)不会线粒体位于精子的尾部,受精作用进行时通常是含有细胞核的头部进入卵细胞,而尾部留在外面解析:由题干信息分析

11、,“三父母婴儿”的三父母分别为捐赠者(提供去掉细胞核的卵子)、母亲(提供一半细胞核基因)、父亲(提供一半细胞核基因)。(1)重新“拼装”卵子指的是将母亲卵细胞的细胞核通过核移植技术移植到捐赠者的去核卵细胞中,而后还需要用电脉冲方法来激活“拼装”的卵子。(2)精子获能后才能与“拼装”的卵子进行体外受精,诱导精子获能常用的方法有化学诱导法和培养法两种。(3)受精卵形成后,应将其移入发育培养液中继续培养,培养到大约816个细胞的胚胎时,进行胚胎移植。(4)线粒体位于精子的尾部,受精作用进行时通常是含有细胞核的头部进入卵细胞,而尾部留在外面,所以受精时男性的线粒体不会传给下一代。2.答案:(1)发育的

12、全能性原始性腺或早期胚胎(2)抑制因子(3)生理状态免疫排斥反应无性生殖囊胚或桑椹胚(4)DNA分子杂交解析:(1)胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性,这种细胞一般可以从哺乳动物的原始性腺或早期胚胎中分离出来。(2)在培养重组细胞时,为了维持不分化的状态,在培养液中要加入抑制因子。为防止杂菌污染,可以在细胞培养液中添加一定量的抗生素。(3)胚胎移植的生理基础:供体与受体相同的生理变化,为供体的胚胎植入受体提供了相同的生理环境;胚胎在早期母体中处于游离状态,这就为胚胎的收集提供了可能;子宫不对外来胚胎发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能;胚胎遗传性状不受受体任何影响。转基因工程产生

13、的重组细胞正常发育后产出“蜘蛛羊”,这种生殖方式为无性生殖。胚胎分割一般选择囊胚或桑椹胚阶段进行。(4)科学家为保证乳汁中有蛛丝蛋白,应该用DNA分子杂交技术,先检测蛛丝蛋白基因是否整合到了染色体上。3.答案:(1)输卵管两个极体(2)同期发情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)获能获能(或专用的受精)无机盐和有机盐解析:(1)自然条件下,哺乳动物的受精作用是在雌性动物的输卵管内完成的。受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。(2)在胚胎移植的操作过程中,需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行同期发情处理,以便使供受体处于相同的生理条件。牛、羊胚胎移

14、植的适宜时期是胚胎发育至桑椹胚或囊胚阶段。大量的研究已经证明,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。(3)采集的精子需要通过获能处理才具有受精能力。获能的精子和培养成熟的卵子,一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。动物早期胚胎培养需要“两盐”(无机盐和有机盐)、“两素”(激素和维生素)、“两酸”(核苷酸和氨基酸)和动物血清等。4.答案:(1)精子和卵子结合卵泡的形成和在卵巢内储备,是在出生前完成的获能溶液或专用的受精溶液受精状况和受精卵的发育能力(2)早期胚胎形成后处于游离状态,未与母体子宫建立联系做DNA分析性别鉴定(3)添加

15、抑制因子解析:(1)哺乳动物卵子发生过程中,减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的,其结果是产生一个次级卵母细胞和第一极体,进入输卵管,准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的,哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内储备,是在出生前(即胎儿时期)完成的,这是卵子和精子在发生上的重要区别。在实施体外受精时,获能的精子与培养成熟的卵子,一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用,在体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。(2)哺乳动物的早期胚胎形成后,在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系,而是处于游离状态,这就为胚胎的收集提

16、供了可能。胚胎分割后,可取滋养层细胞做DNA分析进行性别鉴定。(3)ES细胞在饲养层细胞上,或在添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态,而在培养液中加入分化诱导因子,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。5.答案:(1)显微注射早期胚胎培养(2)获能减数第二次分裂中(3)内细胞团内细胞团将来发育成胎儿的组织器官,若不均等分割,会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育(4)通过基因剔除技术使SP1基因失活,从而阻止乳腺细胞癌变解析:(1)分析题图:图示是制作某类基因剔除小鼠流程示意图,其中表示将体外转录后mRNA导入受精卵,表示早期胚胎发育过程,此外还采用了体外受精技术和胚胎移植技术。图中

17、过程常用显微注射技术,是早期胚胎培养过程。(2)精子需要经过获能才能与成熟的卵母细胞(减数第二次分裂中期的卵母细胞)结合形成受精卵。(3)对囊胚阶段的胚胎进行分割移植时要对内细胞团进行均等分割,因为内细胞团将来发育成胎儿的组织器官,若不均等分割,会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(4)由于人的SP1基因与乳腺癌细胞的异常表达和增殖密切相关,则可通过基因剔除技术使SP1基因失活,从而阻止乳腺细胞癌变。6.答案:(1)限制性核酸内切酶(限制酶)Cas9-sgRNA复合体(2)sgRNA能与特定的DNA片段发生碱基互补配对(3)T细胞表面缺少被HIV识别的蛋白质(4)显微注射转化(5)受精状况和发

18、育能力血清早期胚胎培养子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥(6)不能成熟解析:(1)DNA重组技术主要用到的工具酶包括DNA连接酶和限制性核酸内切酶(限制酶),图中Cas9-sgRNA复合体可充当该酶的物质。(2)Cas9-sgRNA复合体能够精准识别某核苷酸序列的原因可能是sgRNA能与特定的DNA片段发生碱基互补配对。(3)经基因编辑过的婴儿T细胞表面缺少被HIV识别的蛋白质,所以出生后能够免遭HIV侵染。(4)真核细胞中没有编码Cas9的基因,可利用基因工程的方法构建基因表达载体,通过显微注射技术将Cas9基因导入真核细胞。(5)操作后的受精卵需要先在发育培养液中继续培养以检查受精状况和发育

19、能力,其培养液必须添加血清等天然成分,后经早期胚胎培养一段时间,再经胚胎移植到雌性动物体内发育。移植胚胎能在受体内存活的原因是子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。(6)乙烯具有促进果实成熟的作用。如果将西红柿细胞中与乙烯合成的相关基因编辑切除,则这种西红柿不能合成乙烯,其果实将不能成熟,从而获得耐储存的西红柿新品种。7.答案:(1)早期胚胎或原始性腺具有发育的全能性(2)蛋白质工程细胞中FOXO3蛋白的磷酸化和降解受到了抑制,发挥作用的时间延长(3)95%的空气和5%的二氧化碳定期更换培养液(4)分化诱导因子基因的选择性表达解析:(1)胚胎干细胞(ES细胞)可从早期胚胎或原始性腺中获得,在功

20、能上具有发育的全能性。(2)由题意可知,研究人员置换了人类胚胎干细胞中FOXO3基因的两个核苷酸,对基因进行了修饰,属于蛋白质工程;改变后的FOXO3基因控制的FOXO3蛋白结构发生改变,使其磷酸化和降解过程受到抑制,因此可使细胞延缓衰老。(3)早期胚胎培养的气体环境是95%的空气和5%的二氧化碳,因细胞在培养过程中不断代谢产生细胞产物会对细胞造成危害,因此需要定期更换培养液。(4)培养液中加入分化诱导因子,才能诱导胚胎干细胞形成不同的血管细胞,否则培养过程中将维持分裂不分化的状态。细胞分化实质是基因的选择性表达。8.答案:(1)胚胎移植同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性(2)获能不可以

21、(3)(体)细胞M中激活解析:(1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。可见,将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移入一只纯种比利时兔的输卵管内,成功得到两只纯种安哥拉子兔,这种技术叫作胚胎移植,该实验首次证实同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性。(2)在体外受精前,要对精子进行获能处理,从而使精子具有与卵细胞受精的能力。从屠宰场已屠宰的母畜卵巢中采集的卵母细胞,需在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。可见,获能处理后的精子不可以直接和屠宰场已屠宰的母畜卵巢中采集的卵母细胞完成受精过程。(3)在进行核移植时,获取的卵母细胞需培养到减数第二次分裂中期(M中期)才能进行去核操作,然后将供体细胞注入去核的卵母细胞中,通过电刺激使两细胞融合。之后,用物理或化学方法激活受体细胞,使其完成分裂和发育进程,形成胚胎。