1、专题17 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程【考向解读】 1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()2.胚胎干细胞的移植()3.胚胎工程的应用()4.转基因生物的安全性()5.生物武器对人类的威胁()6.生物技术中的伦理问题()7.简述生态工程的原理()8.生态工程的实例()高频考点：胚胎移植的基本技术、过程及其应用中频考点：胚胎干细胞的移植及其应用低频考点：结合生态系统的知识考查生态工程的原理【命题热点突破一】从胚胎移植的基本程序、生理学基础及应用等角度命题胚胎移植的几个易错点1实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。2优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。3两
2、次使用激素：第一次：同期发情处理；第二次：促性腺激素，供体超数排卵处理。4“冲卵”的不同：胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。体外受精过程冲出的是卵子。5两次检查：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。6可移植时期：桑椹胚或囊胚。例1(2016高考全国甲卷)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。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、(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“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_。【答案】(1)XX或XY显微操作胚胎移植(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)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性【变式探究】(2015重庆高考)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，用A(含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛)与C(适应性强但产奶量不高的母牛)这样的最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。(1)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。在过程的培养基中含有葡
4、萄糖，其作用是_。为筛选出具有优良性状的母牛，过程前应鉴定胚胎的_。(2)为了提高已有胚胎的利用率，可采用_技术。【解析】(1)在体外受精过程中，从供体公牛获得的精子获能处理后，才具有受精能力。从供体母牛采集的卵子经培养达到M中期后在与精子受精过程中最终成熟。由于受精作用的随机性，为筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植前应鉴定胚胎的性别、是否具有高产奶基因和适应本地生长的基因。(2)提高已有胚胎利用率的最好措施是胚胎分割。【答案】(1)获能或增强活力供能性别、高产奶和适应生长的基因(2)胚胎分割【变式探究】 部分哺乳动物的繁殖能力相对比较低，要提高繁殖能力，可利用胚胎工程。请回答以下问题：(1
5、)利用胚胎移植快速繁殖一些大型优良雌性哺乳动物的步骤包括：对供、受体的选择和处理。对供体的处理方法是_，该处理能使供体进行超数排卵。配种或人工授精。如受精作用在体外进行，则精子必须进行获能处理，通常采用的方法是_和_。获能后的精子与卵子相互识别后，首先发生_反应，使顶体内的酶释放出来。为防止多精子入卵受精的两道屏障依次_。对胚胎的收集、检查、培养或保存。对胚胎进行培养时，所用的培养基为_(填“固体”或“液体”)培养基，其中有一种天然成分，即_，为了保证被培养的胚胎处于无菌无毒的环境，要在培养基中添加_，并进行灭菌处理。胚胎保存的方法是_。对胚胎进行移植，以及移植后的检查等步骤。(2)在培养试管
6、动物和克隆动物时，都需要把卵母细胞培养到_，所不同的是在培养克隆动物时要对卵母细胞进行_处理。【答案】(1)注射促性腺激素培养法化学诱导法顶体透明带反应和卵细胞膜反应液体动物血清或血浆抗生素冷冻保存或者196 的液氮中保存(2)减数第二次分裂中期去核【命题热点突破二】从胚胎干细胞移植进行命题例2、在治疗人类某些疾病时，人的体细胞核移植技术得到的胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织器官后，可用于组织器官的移植，操作流程如图所示。请回答：(1)进行图中过程时，需将体内取出的卵母细胞在体外培养至_期，该期卵母细胞核的位置靠近_，可用微型吸管将之与细胞核一并吸出。(2)图中过程表示将用物理或化学方法激
7、活重组细胞，使其在发育培养液中完成_，最终形成囊胚的过程。(3)图中过程表示从囊胚中取出_细胞，将其培养在_细胞上，形成大量胚胎干细胞的过程。胚胎干细胞在形态上的特性表现为_。(4)图中过程表示在培养液中加入_，就可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化，用于患者的组织器官移植。【答案】(1)M中第一极体(或极体)(2)分裂和分化(3)内细胞团饲养层细胞体积小，细胞核大，核仁明显(4)分化诱导因子【命题热点突破三】基因工程、细胞工程及胚胎工程的综合考查例3(2015山东高考)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)过程采用的是细胞工程中的_技术，过程
8、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。【答案】(1)(体细胞)核移植(早期)胚胎培养(2)pH(或：酸碱度)(3)限制性(核酸)内切酶(或限制酶)DNA连接酶(注：两空可颠
9、倒)标记(4)内细胞团B【变式探究】组织型纤溶酶原激活剂(tPA)在人体纤溶和凝血的平衡调节中发挥着关键性的作用，如图是利用奶牛乳汁生产组织型纤溶酶原激活剂(tPA)的图解，据图回答下列问题：(1)过程在构建的基因表达载体中，应将tPA基因首端与_基因的启动子等调控组件结合，过程常用的方法是_。(2)要获得单个成纤维细胞，过程需用_处理奶牛胎儿皮肤组织块。在单个组织细胞的培养过程中，为了防止杂菌污染，通常还要在细胞培养液中添加一定量的_。(3)成功进入成纤维细胞的tPA基因，最终在转基因牛C中维持稳定和表达的过程称为_，涉及到的生物技术为_，得到的转基因牛C称之为转基因克隆动物。(4)从A到B
10、过程中所用的胚胎工程技术是_。从个体水平上看，若_，则可确定转基因牛培育成功。 (3)tPA基因导入后维持稳定并表达的过程称为转化。过程中，成纤维细胞核导入到未受精的卵细胞中，构成重组细胞，该技术为细胞核移植。(4)从A(重组细胞)分裂分化成B(早期胚胎)的过程中所用的胚胎工程技术是早期胚胎的培养。进行个体生物学水平的鉴定是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交，即转基因牛的乳汁中能分泌组织型纤溶酶原激活剂(tPA)，则可确定转基因牛培育成功。【答案】(1)乳腺蛋白显微注射法(2)胰蛋白酶或胶原蛋白酶(只答一个也得分)抗生素(3)转化细胞核移植技术(4)早期胚胎培养转基因牛的乳
11、汁中分泌组织型纤溶酶原激活剂(tPA)【命题热点突破四】从生态工程的原理及应用等方面进行考查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。这表现在鱼类摄食杂草，减少了杂草在阳光、养分方面与水稻的竞争；鱼粪中含有丰富的氮、磷，增加了水稻的肥源；滤食性和杂食性鱼能摄食稻田中的浮游生物、底栖动物等。2生态工程设计的常用方法之二是食物链(网)的“加
12、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。例4、2015年3月，柴静的纪录片穹顶之下引发了全国人民对雾霾的关注和讨论。生态环境与生态经济再次推上舆论的焦点。建设社会主义新农村的关键是构建和谐社会，发展生态农业，走可持续发展之路。下图为某地一生态工程建设模式图，请据图回答有关问题：(1)生态经济：使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。“无废弃物农业”体现了生态工程的_原理。(2)该生态工程模式的最大优点是_。该生态工程种
13、植不同的农作物、果树、苗木，饲养牛、猪、鸡等多种畜禽，这体现了生态工程的_原理。(3)该生态工程中，处于第二营养级的生物除鸡、奶牛、鱼外还有_(写全才能给分)，该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其_。【解析】(1)无废弃物农业体现的是物质循环再生原理。【答案】(1)物质循环再生(2)实现能量和物质的分层次多级利用(或提高物质和能量的利用率)，减少环境污染物种多样性(3)猪、人环境容纳量(K值)【变式探究】我国珠江三角洲地区，为充分利用土地，创造了一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统桑基鱼塘，如图所示。据图回答有关问题。(1)生态工程遵循的基本原理有_、
14、_、_、整体性原理和系统学与工程学原理等。(2)该生态工程能将蚕沙、蔗叶、滤泥等变成鱼类的饵料，塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物，为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养，这一过程不但实现了废弃物的_，而且体现了_的“循环经济”原则。(3)蚕沙是蚕食桑叶后排泄出来的粪便，蚕沙富含粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维等营养物质，是上等的肥料，也是猪、鱼、羊的理想饲料。某种鱼专以蚕沙为食，假设某一时间段蚕从上一个营养级固定的能量为1.5105 kJ，那么这部分能量最多有_kJ被这种鱼所同化。(4)该生态系统向外输出的物质主要有_。(5)该生态系统与一般的自然生态系统相比较，_稳定性较低，所以需要人们不断输入物质
15、与能量。(6)桑基鱼塘的生产方式与改造前的传统耕作方式比较，主要的优点有_(至少答2点)。【答案】(1)物质循环再生原理物种多样性原理协调与平衡原理(2)资源化生态经济(3)0(4)蚕丝、鱼、糖等(5)抵抗力(6)减轻水患、提高经济效益、减少环境污染等(答案合理即可)【高考真题解读】1(2016江苏单科，11，2分)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是()A步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液D步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基
16、本相同【答案】B1.(2015北京卷，5)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是()A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融台D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽【解析】农杆菌侵染细菌是基因工程中常常用到的把目的基因导入植物细胞的方法，A正确；目的基因是否导入了细胞，需要在选择培养基上进行筛选，B正确；在植物细胞组织培养的过程中，需要调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例，来达到对其脱分化和再分化的控制，D正确；在农杆菌侵染植物细胞的过程中并没有涉及到原生质体的融合，所以C错误。
17、【答案】C2.(2015天津卷，6)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。据图分析，下列叙述错误的是()A.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B.捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D.三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术【答案】C3.(2015江苏卷，3)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是()A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养B.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有
18、限的D.培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质【解析】本题主要考查动物细胞工程和胚胎工程，意在考查识记、理解与运用能力。难度较小。A项错，癌细胞比成熟动物细胞更易进行离体培养，体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞；B项错，移植的细胞核可以来自胚胎细胞和体细胞，受体细胞是去核的卵母细胞；C项对，随着胚胎分割次数的增多，分割胚的发育能力明显降低，获取同卵多胚的数量有限；D项错，维生素和激素都不能提供能量。【答案】C4.(2014浙江卷，3)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()A.连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型B.某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞C.由多个祖细
19、胞培养形成的细胞群为一个克隆D.未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状【解析】连续细胞系的细胞其核型已发生改变，A项错误；一个祖细胞培养形成的细胞群才为一个克隆，C项错误；未经克隆化培养的细胞系细胞可能是不同细胞分裂形成的，其性状可能不同，D项错误。【答案】B5.(2013浙江理综，6)实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是()A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化C.丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型D.丁过程得到的细胞具有异质性【答案】C6.(2015天津卷，7)DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用
20、细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。亲本藻优势代谢类型固体培养基上藻落直径A藻自养0.06小0.7B藻异养0.14大无据表回答：(1)选育的融合藻应具有A藻_与B藻_的优点。(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得_。(3)通过以下三步筛选融合藻，步骤_可淘汰B藻，步骤_可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤_生产所需的融合藻。步骤a：观察藻落的大小步骤b：用不含有机碳源(碳源生物生长的碳素来源)的培养基进行光照培养步骤c：测定DHA含量(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验，结果如下图。甲组条件下，融合藻产生H的细胞器是_；丙组条件下产生ATP的细胞器是_
21、。与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下_。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是_。【答案】(1)产生DHA、自养特性快速增长(2)原生质体(3)bac(4)线粒体、叶绿体线粒体融合藻既能光能自养又能异养融合藻利用光能和简单的无机物能较快生长，不需要添加葡萄糖，既可降低成本，也可防止杂菌生长7.(2014重庆卷，7)为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如题图所示。t0t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的_转化为无机物，使土壤条件得到
22、改善；同时由于人工林土壤中存在_，导致群落中植物物种数增加；t1t3，人工林抵抗力稳定性的变化是_；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间_加剧。(2)通过人工林建设的园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的_原理。【答案】(1)分解者种子或繁殖体增强竞争(2)整体性(系统论)8.(2014课标卷，40)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的免疫B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外
23、培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题。(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过_次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是_小鼠，理由是_。(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有_，体系中出现多种类型细胞的原因是_。(3)杂交瘤细胞中有_个细胞核，染色体数目最多是_条。(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原
24、因是_。【答案】(1)4YY小鼠的抗体效价最高(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)1100(4)不能无限增殖9.(2014福建卷，33)生物现代生物科技专题Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：(1)步骤中，在核移植前应去除卵母细胞的_。(2)步骤中，重组胚胎培养到_期时，可从其内细胞团分离出ES细胞。(3)步骤中，需要构建含有基因Rag2的表达载体。可以根据Rag2基因的_设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用Hind和Pst限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有_酶的酶切位点。(4)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的_，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。【答案】(1)细胞核(2)囊胚(3)核苷酸序列Hind和Pst(4)蛋白质
