高中生物胚胎工程、生态工程练习题(2)
高中生物胚胎工程、生态工程的专项练习解析
一、生态工程的原理
1.基本原理
(1)物质循环再生原理：物质在生态系统中循环往复、分层分级利用。
(2)物种多样性原理：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。
(3)协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。
(4)整体性原理：进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
(5)系统学和工程学原理：包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。
胚胎工程的基本原理及应用
1.受精与早期胚胎培养
(1)体内受精的过程：
精子穿越放射冠和透明带→精子进入卵细胞膜→原核形成→配子结合
(2)体外受精技术：
①卵母细胞的采集和培养。
②精子的采集和获能。
(3)早期胚胎发育：
①过程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚
②图示：
2.胚胎工程的操作流程
3.应用
(1)胚胎移植的应用
①加速育种工作和品种改良。
②可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。
(2)胚胎分割技术的应用
加速繁殖速度，为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。
【归纳总结】
胚胎移植中两次使用激素及两次检查的作用
1.胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素等对受、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。
2.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。
生物技术的安全性和伦理问题
1.转基因生物安全性问题
(1)食物安全方面：可能合成出毒蛋白，出现新的过敏原，改变食物的营养成分。
(2)生物安全方面：有可能造成“基因污染”，危害生物的多样性。
(3)环境安全方面：有可能打破物种界限，改变生态系统的能量流动和物质循环;造成二次污染或产生出危害动、植物和人类的生物或产物。
2.转基因生物存在安全性的原因
(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。
(2)目的基因往往是异种生物的基因。
(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
3.生物技术的伦理问题
(1)克隆人技术
①违反人类伦理道德。
②冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。
③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
①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。
②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
①对个人隐私权提出挑战。
②制造基因歧视。
考点一 胚胎工程
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①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。②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)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_______。
(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是：克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
【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】阅读如下资料：
资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到________种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为________体，兔乙称为________体。
【答案】(3)同 供 受
考点二 生态工程
例2、现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(填“生态系统”、“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的________能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、________和________等原理。
(4)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)依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物;流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物;流经兼氧池后，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。(2)据本小题提供的信息可推知，植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级;植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。(4)根据本小题中提供的信息可推测出，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损的生态系统进行修复。
【答案】(1)无氧和有氧(或细胞) (2)群落 一 生产者 太阳 (3)物质循环再生 物种多样性 (4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)
【变式探究】如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)。
【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
(2016·江苏单科分)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( )
步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割
诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营
D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
(2015·江苏卷)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述正确的是( )
乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行
采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质
【答案】C
(2015·山东卷)[生物——现代生物科技专题]
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________技术过程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O和CO其中CO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
(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)核移植 早期胚胎培养 (2)pH (3)限制酶
连接酶 标记 (4)内细胞团 B
(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( )
该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿
三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核
三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术
【解析】A正确;红绿色盲位于细胞核内的染色体上捐献者只是提供了细胞质所以捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿正确;染色体全部位于细胞核内从图中可知三亲婴儿的染色体一半来自母亲、一半来自父亲错误;从图中可知体外受精完成后还需要进行早期胚胎培养当培养到桑椹胚或囊胚时再通过胚胎移植移植到母亲D正确。
【答案】C
1.[2014·江苏卷] 杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，相关叙述正确的是( )
A.为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理
B.从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精
C.为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂
D.为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同卵双胎
D
19.[2014·山东卷] 【生物——现代生物科技专题】
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。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。
(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)
【解析】 (1)基因工程中，重组表达载体构建时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，以得到相同的黏性末端便于连接。检测目的基因是否插入受体细胞DNA的常用方法是DNA分子杂交技术(或核酸探针技术)。
(4)基因工程中，目的基因是否成功表达的标志是转基因生物是否产生了目的基因控制合成的蛋白质。
.[2014·福建卷] [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①中，在核移植前应去除卵母细胞的________。
(2)步骤②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③中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。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HindⅢ和PstⅠ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。
(1)细胞核
(2)囊胚
(3)核苷酸序列 HindⅢ和PstⅠ
(4)蛋白质
【解析】 (1)步骤①是核移植过程，是将上皮细胞的细胞核移植到去核卵母细胞。
(2)重组胚胎培养到囊胚期，可从其内细胞团分离出 ES 细胞。
21.[2014·江苏卷] 下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是( )
A.通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化
B.胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡
C.随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加
D.发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加
A 【解析】 蛙受精卵经过细胞分裂形成早期胚胎，在早期胚胎发育过程中从囊胚期就开始出现分化，A项正确。胚胎发育过程中细胞不断分裂，但是到一定时期部分细胞就不再分裂而分化为有特定形态、结构及功能的细胞，行使功能一段时间后就会衰老和凋亡，B项错误。在胚胎发育的早期，有机物在不断分解为细胞分裂供能，所以有机物总量减少，C项错误。蛙胚胎发育过程中始终由卵黄提供营养，D项错误。
2. [2014·重庆卷] 生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述，错误的是( )
A.应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
D 【解析】在应用基因工程技术培育转基因植物时，应避免选择可能产生对人类有害物质的目的基因，A
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