高考生物二輪限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練：專題07第2講《胚胎工程和生態(tài)工程》（含詳解）

1、限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 練思維練規(guī)范練就考場(chǎng)滿分1下圖是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)治療遺傳性糖尿病(基因缺陷導(dǎo)致胰島B細(xì)胞不能正常合成胰島素)的過程設(shè)計(jì)圖解。請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)圖中、所示的結(jié)構(gòu)分別是_、_。(2)圖中、所示的生物工程技術(shù)分別是_、_。(3)過程通常用去核卵細(xì)胞作受體細(xì)胞的原因除了它體積大、易操作，含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富外，還因?yàn)樗黖。(4)過程通常采用的方法是_。(5)過程的完成需要用到的非酶基因操作工具為_。(6)圖示方法與一般的異體移植相比最大的優(yōu)點(diǎn)是_。解析：(1)體細(xì)胞核移植利用體細(xì)胞的細(xì)胞核和去核卵細(xì)胞。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有發(fā)育的全能性，其中導(dǎo)入健康胰島B細(xì)胞基因，可以形成能正常分泌胰島素的胰

2、島B細(xì)胞群。(2)圖中是將體細(xì)胞的細(xì)胞核和去核卵細(xì)胞重組為一個(gè)細(xì)胞，為體細(xì)胞核移植技術(shù)。圖中是將健康胰島B細(xì)胞基因?qū)胧荏w細(xì)胞，為基因工程技術(shù)。(3)過程通常用去核卵細(xì)胞作為受體細(xì)胞，除了因?yàn)樗w積大，易操作，含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富外，還因?yàn)槠浜心軌蚣せ罴?xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。(4)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞通常用顯微注射法。(5)基因工程的基本工具為限制酶、DNA連接酶、載體，載體為非酶基因操作工具，通常為質(zhì)粒。(6)圖示方法與一般的異體移植相比可避免免疫排斥。答案：(1)細(xì)胞核內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(2)(體細(xì)胞)核移植技術(shù)基因工程(轉(zhuǎn)基因技術(shù)或DNA重組技術(shù))(3)含有促進(jìn)(或激活)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)(4

3、)顯微注射法(5)載體(6)不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)2Leigh氏綜合征是一種神經(jīng)障礙性疾病，其致病基因位于線粒體DNA中。一位母親約有1/4的線粒體攜帶這種致病基因，她的前兩個(gè)孩子因?yàn)榛加蠰eigh氏綜合征而夭亡。她的第三個(gè)孩子因?yàn)榻邮芰硪幻跃栀?zèng)的健康基因而成為全球首個(gè)擁有“三個(gè)父母”的男嬰。請(qǐng)根據(jù)男嬰孕育過程回答下面的問題：(1)該母親的前兩個(gè)孩子患病夭亡的原因是_，該健康男嬰孕育過程中依次使用了_、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。(2)圖示過程中代表該母親卵母細(xì)胞的是_(填“A”或“B”)。取卵之前，該母親需要注射_激素。(3)早期胚胎需經(jīng)過_(水平)檢測(cè)合格后才能植入母親的子宮繼續(xù)發(fā)育。(

4、4)在胚胎孕育過程中，醫(yī)療團(tuán)隊(duì)特意選擇了男性胚胎移入子宮發(fā)育，原因是_。解析：(1)根據(jù)題意可知，該母親約有1/4的線粒體攜帶這種致病基因，并且該母親可能產(chǎn)生含較多缺陷線粒體的卵細(xì)胞，而受精卵的線粒體幾乎全部來(lái)自卵細(xì)胞，這導(dǎo)致前兩個(gè)孩子患病夭亡；根據(jù)圖示信息可知，該健康男嬰孕育過程中依次使用了核移植、體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。(2)圖中首先對(duì)卵母細(xì)胞A去核，然后與卵母細(xì)胞B的細(xì)胞核融合，重組的卵細(xì)胞中含有卵母細(xì)胞A的細(xì)胞質(zhì)，說明A的細(xì)胞質(zhì)基因是正常的，因此代表該母親卵母細(xì)胞的是B。取卵之前，該母親需要注射促性腺激素，進(jìn)行超數(shù)排卵。(3)早期胚胎需經(jīng)過DNA分子水平檢測(cè)合格后才能植

5、入母親的子宮繼續(xù)發(fā)育。(4)在胚胎孕育過程中，由于男性的線粒體不會(huì)遺傳給后代，因此醫(yī)療團(tuán)隊(duì)特意選擇了男性胚胎移入子宮發(fā)育。答案：(1)該母親可能產(chǎn)生含較多缺陷線粒體的卵細(xì)胞，而受精卵的線粒體幾乎全都來(lái)自卵細(xì)胞，導(dǎo)致前兩個(gè)孩子患病夭亡核移植、體外受精(2)B促性腺(3)DNA分子水平(4)男性的線粒體不會(huì)遺傳給后代3Rag2基因缺失小鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞。科研人員利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)對(duì)Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療。其技術(shù)流程如圖：請(qǐng)回答：(1)步驟中，在核移植前應(yīng)去除卵母細(xì)胞的_。(2)ES細(xì)胞除來(lái)源于早期胚胎外，還可來(lái)源于_，它在形態(tài)上的特性_；在功能上的特性是_。(3)步驟中，

6、需要構(gòu)建含有Rag2基因的表達(dá)載體?？梢愿鶕?jù)Rag2基因的_設(shè)計(jì)引物，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增Rag2基因片段。用Hind和Pst限制酶分別在片段兩側(cè)進(jìn)行酶切獲得Rag2基因片段。為將該片段直接連接到表達(dá)載體，所選擇的表達(dá)載體上應(yīng)具有_的酶切位點(diǎn)。(4)為檢測(cè)Rag2基因的表達(dá)情況，可提取治療后小鼠骨髓細(xì)胞中的_，用抗Rag2蛋白的抗體進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。解析：(1)動(dòng)物細(xì)胞核移植是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，因此在核移植之前應(yīng)去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核。(2)ES細(xì)胞可來(lái)源于早期胚胎或者原始性腺。它在形態(tài)上的特性：體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯；在功

7、能上的特性是具有發(fā)育的全能性，即可以分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。(3)不同基因的核苷酸序列不同，而引物與核苷酸序列互補(bǔ)配對(duì)，因此設(shè)計(jì)引物可以根據(jù)基因的核苷酸序列進(jìn)行；因?yàn)橹亟M基因片段的連接需要有相同的黏性末端，因此所選擇的表達(dá)載體上應(yīng)具有Hind和Pst限制酶的酶切位點(diǎn)。(4)基因表達(dá)的最終產(chǎn)物為蛋白質(zhì)，因此要檢測(cè)該基因的表達(dá)情況，可提取治療后小鼠骨髓細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，用特異性抗體(抗蛋白的抗體)進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。答案：(1)細(xì)胞核(2)原始性腺體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯具有發(fā)育的全能性，即可以分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞(3)核苷酸序列Hind 和Pst 限制酶(4)蛋白質(zhì)4如圖、圖

8、分別表示兩項(xiàng)胚胎工程技術(shù)應(yīng)用圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中，細(xì)胞E的形成利用了_技術(shù)。圖和圖共同用到的生物工程技術(shù)有_、_和_。(2)圖中，首先要用激素對(duì)C羊和代孕羊H進(jìn)行_處理，然后用促性腺激素處理C羊獲得大量卵子，體外受精前應(yīng)對(duì)精子進(jìn)行_處理，選擇處于_期的卵母細(xì)胞與處理后的精子在體外完成受精得到受精卵F。(3)圖中，過程d的操作，在相應(yīng)酶處理后一般選用_作為外源基因的載體，通過顯微注射法導(dǎo)入受精卵F中。外源基因是否導(dǎo)入受精卵并穩(wěn)定遺傳，可以采用_方法對(duì)b過程產(chǎn)生的細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)。(4)細(xì)胞E和F一般在體外培養(yǎng)到_期即可移植到代孕母體子宮內(nèi)。解析：(1)圖中a表示核移植過程，b表示早期

9、胚胎培養(yǎng)過程，c表示胚胎移植過程，因此小羊X是采用核移植和胚胎移植技術(shù)等產(chǎn)生的克隆羊；圖中a表示體外受精過程，b表示早期胚胎培養(yǎng)過程，c表示胚胎移植過程，d過程采用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)，因此小羊Y是采用體外受精、基因工程和胚胎移植技術(shù)等產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因試管羊。圖與圖均采用了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)。(2)圖中，首先要用激素對(duì)C羊和代孕羊H進(jìn)行同期發(fā)情處理；后用促性腺激素實(shí)現(xiàn)超數(shù)排卵，M中期的卵母細(xì)胞具備與獲能精子在體外完成受精的能力。(3)圖中，過程d表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，該過程一般選用質(zhì)粒作為外源基因的載體，顯微注射法是將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的最有效方法；檢測(cè)外源基因是否導(dǎo)入受精卵

10、，可采用DNA分子雜交技術(shù)(基因探針技術(shù))。(4)早期胚胎需在體外培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚期才可移植到代孕母體子宮內(nèi)。答案：(1)動(dòng)物體細(xì)胞核移植動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植(2)同期發(fā)情獲能M中(3)質(zhì)粒DNA分子雜交(4)桑椹胚或囊胚5下圖表示培育轉(zhuǎn)基因克隆羊和胚胎工程的部分操作流程，其中字母代表有關(guān)結(jié)構(gòu)或個(gè)體，數(shù)字代表過程、方法。請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)圖中過程所涉及的生物技術(shù)有_(兩種即可)。(2)通過、過程獲取分散的細(xì)胞時(shí)，用到的酶是_，培養(yǎng)的細(xì)胞在充滿培養(yǎng)皿底時(shí)停止分裂，這種現(xiàn)象稱為_。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中應(yīng)將細(xì)胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是_。此培養(yǎng)過程中為防止雜菌感染

11、，需要添加一定量的_。(4)早期胚胎可通過_技術(shù)移入代孕母體子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，該技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的意義在于_。(5)通常用去核的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞。此時(shí)的卵母細(xì)胞應(yīng)該培養(yǎng)到_(細(xì)胞分裂方式及時(shí)期)。f細(xì)胞在形態(tài)上的特點(diǎn)是_。解析：(1)圖中為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)獲得細(xì)胞群，是用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理獲得單個(gè)細(xì)胞，、為體細(xì)胞核移植獲得重組細(xì)胞的過程，是早期胚胎培養(yǎng)過程，為胚胎移植，為從早期胚胎中獲取胚胎干細(xì)胞。(2)培養(yǎng)的細(xì)胞在充滿培養(yǎng)皿底時(shí)會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，細(xì)胞分裂會(huì)停止。(3)圖中動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中應(yīng)將細(xì)胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH，為細(xì)胞培養(yǎng)提供穩(wěn)定的環(huán)境。培養(yǎng)

12、過程中為防止雜菌感染，需要添加一定量的抗生素。(4)早期胚胎可通過胚胎移植技術(shù)移入受體子宮內(nèi)進(jìn)行發(fā)育，胚胎移植技術(shù)可以提高優(yōu)良母畜的繁殖率。(5)用去核卵母細(xì)胞作為受體，此時(shí)的卵母細(xì)胞應(yīng)處于減數(shù)第二次分裂中期。f細(xì)胞是胚胎干細(xì)胞，在形態(tài)上的特點(diǎn)是體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。答案：(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、細(xì)胞核移植(2)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)接觸抑制(3)維持培養(yǎng)液的pH抗生素(4)胚胎移植提高優(yōu)良母畜的繁殖率(5)減數(shù)第二次分裂的中期體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯6廣東佛山質(zhì)檢)下圖是利用­乳球蛋白(BLG)基因5端調(diào)控序列和人乳鐵蛋白(hLF)基因構(gòu)建能在羊乳腺細(xì)

13、胞特異性表達(dá)的運(yùn)載體的簡(jiǎn)要流程圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)為PCR過程，除了要加入引物、原料外，還需要加入_，在此過程中引物的作用是_。(2)BamH的識(shí)別序列為GGATTC，Hind 的識(shí)別序列為AAGCTT，選用這兩種酶進(jìn)行操作的意義是_，除此之外，過程還需要_酶。(3)BLG基因5端調(diào)控序列能使hLF基因在羊的乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)，這是因?yàn)開。(4)要獲得能表達(dá)目的基因的羊，應(yīng)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入羊的_(填“乳腺細(xì)胞”“去核卵細(xì)胞”或“受精卵”)，獲得優(yōu)良胚胎后，為了提高胚胎的利用率，常采用_的方法來(lái)處理胚胎。解析：(1)PCR過程中，除了要加入引物、原料外，還需要加入耐高溫的DNA聚合酶和

14、模板，引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3端開始連接脫氧核苷酸。(2)BamH和Hind 切割形成的黏性末端不同，選用這兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒，目的是避免目的基因和運(yùn)載體產(chǎn)生的末端任意連接(環(huán)化連接)。構(gòu)建基因表達(dá)載體還需要DNA連接酶。(3)BLG基因5端調(diào)控序列作為啟動(dòng)子，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)hLF基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，所以能使hLF基因在羊的乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)。(4)高度分化的動(dòng)物細(xì)胞難以表達(dá)全能性，而受精卵易于表達(dá)全能性，要獲得能表達(dá)目的基因的羊，應(yīng)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入羊的受精卵，獲得優(yōu)良胚胎后，為提高胚胎的利用率，常采用胚胎分割的方法來(lái)處理胚胎。答案：(1)耐高溫的

15、DNA聚合酶、模板使DNA聚合酶能夠從引物的3端開始連接脫氧核苷酸(2)避免目的基因和運(yùn)載體產(chǎn)生的末端任意連接(環(huán)化連接)DNA連接(3)BLG基因5端調(diào)控序列作為啟動(dòng)子，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)hLF基因轉(zhuǎn)錄出mRNA(4)受精卵胚胎分割7下面是繁育良種奶牛的示意圖，據(jù)圖回答下列問題：(1)對(duì)供體母牛用_處理可獲得更多的卵母細(xì)胞，經(jīng)人工授精后可得到早期胚胎。在胚胎移植前，若對(duì)胚胎進(jìn)行性別鑒定，可以在分子水平上對(duì)早期胚胎進(jìn)行性別鑒定，也可以在細(xì)胞水平上通過對(duì)_的分析進(jìn)行性別鑒定。體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，培養(yǎng)液中提供CO2的目的是_。若要對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割，其操作過程中需要注意的問

16、題是_。(2)對(duì)受體母牛要進(jìn)行同期發(fā)情處理是為了_，圖示流程中沖卵的“卵”是指_。實(shí)際生產(chǎn)中常利用體細(xì)胞克隆保持供體母牛的許多優(yōu)良性狀，操作中用于核移植的體細(xì)胞一般選用_代以內(nèi)的細(xì)胞，其原因是_。解析：(1)對(duì)供體母牛用促性腺激素處理可使其超數(shù)排卵，以獲得更多的卵母細(xì)胞。若在細(xì)胞水平上對(duì)胚胎進(jìn)行性別鑒定，可通過對(duì)性染色體分析加以鑒別。體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，培養(yǎng)液中提供CO2用于維持培養(yǎng)液的pH。若要對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割，需要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(2)對(duì)受體母牛要進(jìn)行同期發(fā)情處理是為了給供體的胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。題圖過程中的沖卵實(shí)際上是獲得早期胚胎。實(shí)際生產(chǎn)中常利用體細(xì)胞克隆保持

17、供體母牛的許多優(yōu)良性狀，操作中用于核移植的體細(xì)胞一般選用10代以內(nèi)的細(xì)胞，其原因是10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。答案：(1)促性腺激素性染色體維持培養(yǎng)液的pH將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割(2)使供體、受體的生理變化相同早期胚胎1010代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型8請(qǐng)回答下列與基因工程、胚胎工程、生態(tài)工程有關(guān)的生物學(xué)問題：(1)基因工程技術(shù)中獲得目的基因后，利用PCR技術(shù)將該基因擴(kuò)增，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成_。培育抗病轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，使用最多的抗病基因是_基因和病毒復(fù)制酶基因。(2)在胚胎工程中，早期胚胎發(fā)育到_階段即可移植到代孕母體子宮中，移植

18、后的胚胎能在受體子宮內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是_。(3)與傳統(tǒng)方法生成的抗體相比，單克隆抗體具有很多優(yōu)點(diǎn)。在癌癥治療時(shí)，把抗癌細(xì)胞的單克隆抗體與放射性同位素、化學(xué)藥物或_相結(jié)合，制成“生物導(dǎo)彈”，借助單克隆抗體的_作用，將藥物帶到癌細(xì)胞位置，將其在原位殺死。單克隆抗體的制備過程應(yīng)用了_技術(shù)。(4)我國(guó)西北一些地區(qū)年降雨量較少，適宜種植灌木和草，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹，致使許多地方的楊樹長(zhǎng)成半死不活狀，結(jié)果防護(hù)林成為殘敗的“灰色長(zhǎng)城”，其失敗的原因主要是違背了_原理。解析：(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。培育抗病轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，使

19、用最多的抗病基因是病毒外殼蛋白基因和病毒復(fù)制酶基因。(2)在胚胎工程中，早期胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段即可移植到代孕母體子宮中；由于受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，所以移植后的胚胎能在受體子宮內(nèi)存活。(3)在癌癥治療時(shí)，把抗癌細(xì)胞的單克隆抗體與放射性同位素、化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合，制成“生物導(dǎo)彈”?！吧飳?dǎo)彈”借助的是單克隆抗體的導(dǎo)向(或定向、定位)作用；單克隆抗體的制備過程應(yīng)用了動(dòng)物細(xì)胞融合、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。(4)我國(guó)西北一些地區(qū)年降雨量較少，適宜種植灌木和草，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹，致使許多地方的楊樹長(zhǎng)成半死不活狀，結(jié)果防護(hù)林成為殘敗的“灰色長(zhǎng)城”，其失敗的原因主要是違背了協(xié)調(diào)與平衡原理。答案：(1)引物病毒外殼蛋白(2)桑椹胚或囊胚受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)(3)細(xì)胞毒素導(dǎo)向動(dòng)物細(xì)胞融合和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(4)協(xié)調(diào)與平衡9.我國(guó)科研人員克隆了100多個(gè)重要基因，取得了抗蟲棉、抗蟲玉米、耐除草劑大豆等一批重大轉(zhuǎn)基因成果。請(qǐng)回答下列問