2016届《优化探究》二轮复习第一部分专题突破方略 专题八胚胎工程与生态工程.doc

第2讲 胚胎工程与生态工程

1．早期胚胎发育

受精卵

卵裂?

????分裂方式：有丝分裂分裂特点：只分裂、不生长，总体积基本不变 桑椹胚：卵裂形成的包括大约32个细胞的胚胎细胞，

每个细胞都具有发育的全能性

囊胚?????组成：内细胞团细胞、滋养层细胞、囊胚腔特点：细胞已分化，内细胞团细胞具有发育的全能性，将来发育为胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘

原肠胚：出现内、中、外三个胚层的分化

幼体

2．胚胎工程的操作流程

3

命题点1胚胎工程

[学生用书P93]

如图是通过培育转基因牛，继而从转基因牛的乳汁中获得人血清白蛋白的示意图，请回答下列相关问题：

(1)人的血清白蛋白基因可从________中获取，也可通过化学方法人工合成。如要在体外迅速扩增人血清白蛋白基因可采用________技术，此技术需要耐高温的________。要使血清白蛋白基因在奶牛的乳腺细胞中特异性表达，需在其前面加上________________的启动子。

(2)图内B中培养的细胞的体积小，细胞核、核仁明显，为胎儿的________，在功能上具有____________。

(3)在过程①培养重组细胞的过程中，需要在培养液中添加的特殊成分是________________________________________________________________________。

(4)过程②中用于移植的胚胎是______________。移入的胚胎能够在受体母牛体内存活，原因是代孕子宫不会对其发生______________，同时能够在子宫内建立正常的________。

[解析](1)人的血清白蛋白基因可以从基因文库中直接获取，也可通过化学方法人工合

成。如果要在体外迅速扩增人血清白蛋白的基因(目的基因)，可采用PCR 技术，此技术需要耐高温的Taq 酶。要使目的基因在奶牛的乳腺细胞中特异性表达，需在其前面加上乳腺蛋白基因的启动子。(2)胎儿的原始性腺细胞具有发育的全能性。(3)①过程为动物细胞培养过程，细胞体外培养所需的营养物质与体内基本相同，例如，需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素外，还需要添加血清、血浆等一些天然成分。(4)胚胎移植选用的是桑椹胚或囊胚。移入的胚胎能在受体母牛体内存活的原因是代孕子宫不会对其发生免疫排斥反应，同时能够在子宫内建立正常的生理和组织上的联系。

[答案] (1)基因文库 PCR Taq 酶 乳腺蛋白基因 (2)原始性腺细胞 发育的全能性

(3)动物血清、血浆等一些天然成分 (4)桑椹胚或囊胚 免疫排斥反应 生理和组织上的联系

1．区别两种标志及可移植时期

(1)受精的标志：看到两个极体。

(2)受精完成的标志：雌雄原核融合成合子。

(3)可以移植或分割的阶段：桑椹胚和囊胚。

2．“冲卵”的不同

(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．克隆动物与试管动物认识的误区

(1)误区一：试管动物与克隆动物的产生都是无性生殖。纠正：试管动物的产生是有性生殖，克隆动物的产生是无性生殖。

(2)误区二：试管动物(哺乳类)的产生是在体外进行的，克隆动物(哺乳类)的产生是在体内进行的。

纠正：试管动物(哺乳类)和克隆动物(哺乳类)早期胚胎之前都是在体外进行的，早期胚胎经过胚胎移植之后都是在体内进行的。

(3)误区三：胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因此胚胎移植的胚胎只能来自体内受精的胚胎。

纠正：胚胎移植的胚胎有三个来源：体内正常受精产生的胚胎、核移植产生的重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生的早期胚胎。

1．(2015·云南省高三统一检测，T40)如图是某科研小组设计的用“精子介导基因转移

法”培育转基因山羊(2n)的流程图。据图回答下列问题：

标记的外源基因――→①精子

卵母细胞 ――→②受精卵――→③早期胚胎――→④代孕母羊―→转基因

羊

(1)“精子介导基因转移法”是利用精子易于与外源基因结合的能力，通过图中的①过程，将精子作为外源基因的________，由________的精子经过②过程，将外源基因送入卵母细胞。

(2)进行②过程的卵母细胞应处于

________________________________________________________________________ 期，此时细胞中含________个染色体组。受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和____________。

(3)③过程需要在

________________________________________________________________________ (写出两点)等条件下进行。

(4)胚胎工程是指对动物的早期胚胎或____________所进行的多种显微操作和处理技术。④过程涉及的胚胎工程技术是____________。

答案：(1)载体 获能 (2)减数第二次分裂中 1 卵细胞膜封闭作用 (3)无菌无毒、适宜的温度和pH 、营养充足、含95%空气加5%CO 2的混合气体 (4)配子 胚胎移植

2．(2015·新疆维吾尔自治区第一次适应性检测，T40)对试管牛的早期胚胎进行性别鉴定，可选择某种性别的牛进行繁殖。牛的性别决定方式为XY型，雄牛Y染色体上含SRY 基因，其中含127 bp特定片段。β珠蛋白基因普遍存在于牛的体细胞中，该基因含250 bp 特定片段。

(1)无菌条件下，从牛卵巢中取出卵母细胞，在培养液中进行成熟培养，获得________期的卵母细胞。将已经________的精子和培养成熟的卵母细胞共同放入受精液中进行体外受精，形成受精卵。此时，可利用________法将外源基因导入受精卵。

(2)将受精卵置于胚胎发育培养液中继续培养，为防止细菌等污染，培养液中需加入________。

(3)将培养至桑椹胚期的8枚胚胎编为1～8号，分别取胚胎的5～6个细胞，提取DNA，设计引物，利用PCR技术扩增SRY基因和β珠蛋白基因特定片段，对扩增产物进行凝胶电泳，结果如图所示，图中M为100 bp梯度DNA分子量标记。图中标记为10、11电泳带的作用是______________，编号为____________胚胎性别鉴定为雄性。

(4)将经过胚胎鉴定的8枚胚胎移植于经________处理的受体母牛子宫内，随胚胎发育和牛犊出生，可进一步验证所鉴定的性别。

答案：(1)MⅡ获能显微注射(2)抗生素

(3)对照1、4、5、7、8(4)同期发情

胚胎移植过程中的三个重要环节

(1)两次使用激素：第一次对供、受体进行同期发情处理(利用性激素，种类较多)；第二次用于供体的超数排卵(利用促性腺激素)。

(2)两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体是否妊娠进行检查。

(3)产下的子代性状取决于所用父本和供体，性别取决于父本提供何种类型的精子，二者与受体没有关系。

命题点2生态工程

[学生用书P94]

如图是我国常见的一种生态农业示意图，请据图回答下列问题：

(1)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、________________、________________、______________原理。农作物、苍蝇分别属于该生态系统成分中的____________、____________，沼气池中微生物的异化作用类型主要是________。

(2)画出该生态系统中由生产者与消费者构成的食物网。

(3)该生态系统建立的意义在于人为调整生态系统的能量流动关系，使能量______________________________________，其最大生态效益是通过多层次分级利用有机废弃物中的物质，既充分利用了有机物中的________，又__________________________。

(4)从能量流动特点分析，若使地球以有限的资源供养更多的人，人的食物结构应增加________性食物的比例。

(5)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。

[解析](1)由图示可知苍蝇和蚯蚓以秸秆为食物来源，属于分解者。(2)依据图中能量流动关系即可绘制食物网。(3)生态农业可将废物资源化，实现能量的多级利用，既充分利用了能量，又减少了环境污染。(4)食物链越长，消耗的能量越多，因此增大植物性食物的比例，可减少能量的消耗，以供养更多的人。(5)生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善。

[答案](1)物质循环再生物种多样性系统学和工程学生产者分解者厌氧型(2)如图所示：

(3)尽可能流向对人类最有益的部分能量减少了环境污染(4)植物(5)已被破坏的生态环境(或受损的生态环境)

整体性原理和系统整体性原理的比较

1．整体性原理

指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡。例如，林业工程建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。

2．系统整体性原理

指整体大于部分之和。目的是保持系统有很高的生产力。例如，互利共生的生物体现系统整体性原理。

下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题：

(1)该生态系统中最主要的成分是________________，鸭在该生态系统中属于第________营养级。

(2)若该生态系统中有鼠，调查鼠的种群密度，常用的方法是________；调查该生态系统中杂草中稗草的种群密度，一般采用的方法是________。

(3)在生态系统中，基本组成元素能在生物群落和无机环境中不断循环，为什么还要往农田中不断施加氮肥？____________________________。

(4)写出该生态系统运用的生态工程原理：____________________________(至少2种)。

解析：(1)每个生态系统中的主要成分都是生产者，从图中看，鸭在不同的食物链中所处的营养级不同，分别处于第二、三营养级。(2)鼠的活动能力较强，所以一般采用标志重捕法调查种群密度；调查植物种群密度一般采取样方法。(3)农田生态系统中生产的产品，不断被运出，所以在农田中要不断施加氮肥，补充氮元素才能保证农田生态系统不断输出产品。(4)该农田生态系统利用的生态工程原理有物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理。

答案：(1)水稻、杂草、蔬菜(生产者)二、三(2)标志重捕法样方法(3)氮元素不断通过农产品输出该生态系统(4)物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理

生态工程设计的常用方法

(1)生态工程设计的常用方法之一是食物链(网)的“相接”。例如，在稻田养鱼的农业生态工程中，鱼与稻原属于不同生态系统的食物链(网)，但在人为调控下，将一些草食性鱼、滤食性鱼和杂食性鱼(如草鱼、鲢鱼和罗非鱼等)的鱼苗放养在稻田中，使稻田生态系统的结构有所改变，物质循环和能量流动更为合理。

(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。

(建议用时：45分钟)

1．(2015·贵州省七校联考)请回答有关下图的问题：

甲

(1)图甲中①～⑤所示的生物工程为____________。该工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过________或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

(2)图甲中序号④所示过程叫做________。

(3)

如图乙，一个基因表达载体的组成除了目的基因外，还要有______、________和标记基因，标记基因的作用是______________________________________________。

(4)为获得较多的受精卵进行研究，图甲中⑥过程一般用激素对供体做________处理；为提高培育成功率，进行⑩过程之前，要对供、受体动物做________处理。若图甲中的卵母细胞来自从屠宰场收集的卵巢，则其在⑧之前需进行体外培养到____________________期方能受精。

(5)用________技术处理发育到桑椹胚期或囊胚期的早期胚胎，可获得同卵双胎或多胎。若是对囊胚进行处理，要注意将____________均等分割。

答案：(1)蛋白质工程基因修饰(2)逆转录

(3)启动子终止子鉴别受体细胞中是否含有目的基因(4)超数排卵同期发情减数第二次分裂中(5)胚胎分割内细胞团

2．人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。其操作流程如下：

(1)htPA基因与载体用________________切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用________________技术。

(2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其________________。采集的精子需要经过________，才具备受精能力。

(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是________________。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________________。利用胚胎分割和胚胎移植技术可

获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的________。

(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到________________，说明目的基因成功表达。

解析：(1)用同种限制酶切割质粒和含有htPA基因的DNA片段可产生相同的黏性末端，便于构建基因表达载体；通常采用DNA分子杂交技术来检测目的基因是否已插入受体细胞DNA。(2)为获得更多的卵母细胞，通常对供体母羊注射促性腺激素使其超数排卵；采集的精子需要经过获能处理才具备受精能力。(3)通常用显微注射法将重组表达载体导入动物的受精卵；为了获得母羊，移植前需要对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定；早期胚胎细胞具有全能性，可利用胚胎分割和胚胎移植技术获得多个转基因个体。(4)htPA基因的表达产物为人组织纤溶酶原激活物，若在转基因母羊的羊乳中检测到人组织纤溶酶原激活物，说明目的基因成功表达。

答案：(1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶)DNA分子杂交(或核酸探针)(2)超数排卵获能(处理)(3)显微注射法性别鉴定全能性(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)

3．(2015·宁夏五校联考)回答以下问题：

(1)胚胎工程是对动物早期胚胎或________所进行的多种显微操作和处理技术。胚胎工程中通过任何一项技术获得的胚胎，都必须通过____________给受体才能获得后代。

(2)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、________________和受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射________________，使其排出更多的卵子。

(3)EK细胞来源于________________或________________。

(4)基因工程技术还可用于基因诊断和基因治疗，基因治疗包括________________两种方法。

答案：(1)配子胚胎移植(2)精子的获取(或精子的采集和获能)促性腺激素(3)早期胚胎原始性腺(4)体内基因治疗和体外基因治疗

4．(2015·甘肃兰州市高三实战)胚胎工程和基因工程目前在生物技术中发展较快，回答下列问题：

(1)在哺乳动物的核移植实验中，一般通过________(物理方法)将受体细胞激活，使其进行细胞分裂并发育，当胚胎发育到________阶段时，将胚胎植入另一雌性(代孕)动物体内。

(2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行______________处理。另外，培养的卵母细胞需要发育至

________________________________________________________________________。

(3)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎细胞进行核移植的原因是________________________________________________________________________。

(4)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、____________ 、终止子、标记基因和复制原点等。目前常用的措施是将该基因表达载体导入牛的________(填“受精卵”或“乳腺细胞”)，导入方法是________________。

答案：(1)电脉冲(或电刺激)桑椹胚或囊胚

(2)获能MⅡ中期(减数第二次分裂中期)(3)体细胞分化程度高，不容易恢复全能性(4)人干扰素基因(或目的基因)受精卵

显微注射法

5．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。请据图回答下列问题：

(1)图中所涉及的现代生物技术有____________、________________等。

(2)图中两只幼羊长大后，其特征与雄山羊相似，这说明______________________具有全能性。

(3)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________和________；早期胚胎发育到________阶段以前的细胞是全能细胞。

答案：(1)核移植胚胎移植(或胚胎分割、动物细胞培养)(2)动物体细胞核(3)血浆、血清温度pH桑椹胚

6．(2015·吉林长春高三摸底考试)下图为人类“治疗性克隆”的简要过程，请据图回答下列问题：

(1)过程A表示____________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，正常情况下，去核的卵细胞①取自女性卵巢排卵后在输卵管中的________细胞。

(2)C表示定向诱导技术，其诱导的对象是[]________细胞。若要鉴别胚胎的性别，要取囊胚期胚胎的[]________细胞([]内填数字，________填名称)。

(3)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。

(4)在体外培养条件下，为维持胚胎干细胞的不分化状态，通常在培养皿中铺上一层________细胞，或在培养液中添加抑制因子。

(5)给某白血病病人进行骨髓移植，若供体血型与患者血型不同，则该病人的血型________(填“改变”或“不变”)，基因型________(填“改变”或“不变”)。

答案：(1)细胞核移植卵母(2)④内细胞团③滋养层(3)胰蛋白酶(4)饲养层(或输卵管上皮)(5)改变不变

7．下图表示培育转基因克隆羊和胚胎工程的部分操作流程，其中字母代表有关结构或个体，数字代表过程、方法。请据图回答下列问题：

(1)图中过程1～7所涉及的生物技术有____________________________(两种即可)。

(2)通过1、2过程获取分散的细胞时，用到的酶是________________________。

(3)图中动物细胞培养过程中应将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是__________________。此培养过程中为防止杂菌感染，需要添加一定量的____________________。

(4)早期胚胎可通过[]________技术移入代孕母体子宫内继续发育，该技术在生产实践中的意义在于______________________。

(5)通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它______________________________。f细胞在形态上表现为____________________。

答案：(1)动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植、细胞核移植(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)(3)维持培养基(液)的pH抗生素(4)6胚胎移植提高优良母畜的繁殖率(可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力)(5)含有促进细胞核全能性表达的物质体积小，细胞核大、核仁明显

8．中国首例转基因猕猴的成功培育标志着中国科学家在非人灵长类转基因动物研究方面达到世界领先水平，为未来人类重大疾病及非人灵长类动物模型的深入研究奠定了坚实的基础。下图是转基因猕猴培育过程示意图，据图回答下列问题：

(1)在构建基因表达载体过程中，它的组成除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及____________。过程②中常用____________的方法将目的基因导入受精卵。

(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2维持细胞呼吸外，还需要提供CO2气体以维持____________。

(3)图中⑦过程称为____________，为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同，此前需用激素对代孕雌猴作____________处理。

(4)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴，可对早期胚胎进行____________，操作时选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎进行。若选用囊胚期的胚胎，操作过程中要特别注意的问题是____________。

(5)下列关于现代生物工程技术的安全性和伦理问题的分析，不合理的观点是()

A．转基因生物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏原或者引起中毒

B．运用DNA重组技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器

C．我国的政策是禁止进行生殖性克隆人

D．转基因生物进入自然界后不会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存

解析：(1)基因表达载体组成除包括目的基因外，还必须有启动子、终止子、标记基因。过程②为将目的基因导入受体细胞，对于动物细胞常用显微注射技术。(2)动物细胞培养常用CO2气体以维持培养液的pH。(3)图中⑦过程为胚胎移植，移植前需要用激素对代孕雌猴作同期发情处理，使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同，保证胚胎处于相同生理环境。(4)对早期胚胎进行胚胎分割，可以同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴。(5)某些新的蛋白质人体可能识别为异物，进行免疫排斥，或者引起内环境失调，A正确。DNA 重组技术可以将目的基因导入细菌和病毒，使之具有前所未有的性状，B正确。我国的政策是禁止进行生殖性克隆人，以免引起社会伦理道德混乱，甚至犯罪，C正确。转基因生物进入自然界后会与野生物种杂交，导致该基因扩散，引起基因污染，D错误。

答案：(1)标记基因显微注射(2)培养液的pH

(3)胚胎移植同期发情(4)胚胎分割均等分割内细胞团(5)D

9．第41个世界地球日的主题为“珍惜地球资源，转变发展方式，倡导低碳生活”，实质就是实现经济与生态环境的可持续发展，如图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，其中利用植物秸秆生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”，可减少对石油资源的依赖，适应低碳经济发展要求。请据图回答下列问题：

(1)沼气池发酵产生的沼气能成为人类的能源物质，提高了该生态系统的能量利用率，这主要遵循了生态工程的________________________原理。

(2)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)“低碳生活”正在成为全社会的共识，成为人们所期待的最为主导的生存和发展方式，“低碳”指________________________。指出图中体现“低碳”的一个做法：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)若此图为碳循环的部分示意图，与碳循环有直接关系的细胞器是________________________；在农业生产上，若将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量，试分析其增产的原因：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案：(1)物质循环再生(2)实现生态系统内能量和物质的多级利用，提高农产品的产量，减少环境污染(合理地调整生态系统中的能量流动关系，提高能量利用率，减少环境污染)(3)较低(更低)的温室气体(二氧化碳等)排放秸秆不作燃料，用于培育蘑菇、生产沼气

(4)叶绿体和线粒体蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强