高中生物胚胎工程、生態(tài)工程練習(xí)題(2)
高中生物胚胎工程、生態(tài)工程的專項練習(xí)解析
一、生態(tài)工程的原理
1.基本原理
(1)物質(zhì)循環(huán)再生原理：物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)、分層分級利用。
(2)物種多樣性原理：物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。
(3)協(xié)調(diào)與平衡原理：處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境承載力。
(4)整體性原理：進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時，不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力。
(5)系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理：包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理和系統(tǒng)整體性原理。
胚胎工程的基本原理及應(yīng)用
1.受精與早期胚胎培養(yǎng)
(1)體內(nèi)受精的過程：
精子穿越放射冠和透明帶→精子進(jìn)入卵細(xì)胞膜→原核形成→配子結(jié)合
(2)體外受精技術(shù)：
?、俾涯讣?xì)胞的采集和培養(yǎng)。
?、诰拥牟杉瞳@能。
(3)早期胚胎發(fā)育：
?、龠^程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原腸胚
?、趫D示：
2.胚胎工程的操作流程
3.應(yīng)用
(1)胚胎移植的應(yīng)用
①加速育種工作和品種改良。
?、诳沙浞职l(fā)揮優(yōu)秀個體的繁殖潛能，縮短繁殖周期，增加一生繁殖的后代數(shù)量。
(2)胚胎分割技術(shù)的應(yīng)用
加速繁殖速度，為轉(zhuǎn)基因技術(shù)、性別控制技術(shù)提供活胚材料。
【歸納總結(jié)】
胚胎移植中兩次使用激素及兩次檢查的作用
1.胚胎移植過程中兩次使用激素，第一次常用孕激素等對受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理;第二次用促性腺激素對供體做超數(shù)排卵處理。
2.胚胎移植過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進(jìn)行檢查;第二次對受體母牛是否妊娠進(jìn)行檢查。
生物技術(shù)的安全性和倫理問題
1.轉(zhuǎn)基因生物安全性問題
(1)食物安全方面：可能合成出毒蛋白，出現(xiàn)新的過敏原，改變食物的營養(yǎng)成分。
(2)生物安全方面：有可能造成“基因污染”，危害生物的多樣性。
(3)環(huán)境安全方面：有可能打破物種界限，改變生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán);造成二次污染或產(chǎn)生出危害動、植物和人類的生物或產(chǎn)物。
2.轉(zhuǎn)基因生物存在安全性的原因
(1)目前對基因的結(jié)構(gòu)、調(diào)控機(jī)制及基因間的相互作用了解有限。
(2)目的基因往往是異種生物的基因。
(3)外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機(jī)的。
3.生物技術(shù)的倫理問題
(1)克隆人技術(shù)
?、龠`反人類倫理道德。
?、跊_擊現(xiàn)有婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)倫理道德觀念。
③人為地制造在心理上和社會地位上都不健全的人。
(2)設(shè)計試管嬰兒
?、侔言嚬軏雰寒?dāng)作人體零配件工廠，是對生命的不尊重。
②拋棄或殺死配型不合適的多余胚胎，無異于“謀殺”。
(3)基因檢測
?、賹€人隱私權(quán)提出挑戰(zhàn)。
?、谥圃旎蚱缫?。
考點一 胚胎工程
例1.(2016·高考全國甲卷)下圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。
回答下列問題：
(1)圖中A表示正常細(xì)胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為________。過程①表示去除細(xì)胞核，該過程一般要在卵母細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時期再進(jìn)行，去核時常采用________的方法。②代表的過程是________。
(2)經(jīng)過多次傳代后，供體細(xì)胞中________的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關(guān)注傳代次數(shù)。
(3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是
________________________________________________________________________。
(4)與克隆羊“多莉(利)”培育成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了_______。
(3)獲得的克隆動物性狀與供體動物基本相同，但不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析，性狀不完全相同的原因是：克隆動物細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響。(4)高度分化的動物體細(xì)胞的全能性受到限制，但其細(xì)胞核的全能性在卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)的作用下仍能得以表達(dá)。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆動物的培育成功，證明了高度分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。
【答案】(1)XX或XY 顯微操作 胚胎移植 (2)遺傳物質(zhì) (3)卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響 (4)動物已分化體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性
【變式探究】閱讀如下資料：
資料丙：兔甲和兔乙是同一物種的兩個雌性個體，科學(xué)家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內(nèi)，成功產(chǎn)出兔甲的后代，證實了同一物種的胚胎可在不同個體的體內(nèi)發(fā)育。
回答下列問題：
(3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到________種的、生理狀態(tài)相同的另一個雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成新個體的技術(shù)。在資料丙的實例中，兔甲稱為________體，兔乙稱為________體。
【答案】(3)同 供 受
考點二 生態(tài)工程
例2、現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng)，處理流程為“厭氧沉淀池→曝氣池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經(jīng)凈化處理后，可用于澆灌綠地。回答問題：
(1)污水流經(jīng)厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個過程中，微生物通過________呼吸將有機(jī)物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆蟲、魚類、蛙類和底泥中的微生物共同組成了________(填“生態(tài)系統(tǒng)”、“群落”或“種群”)。在植物池的食物網(wǎng)中，植物位于第________營養(yǎng)級。植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于________所固定的________能。
(3)生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性、協(xié)調(diào)與平衡、________和________等原理。
(4)一般來說，生態(tài)工程的主要任務(wù)是對________進(jìn)行修復(fù)，對造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。
【解析】(1)依據(jù)題干提供的信息分析，污水流經(jīng)厭氧沉淀池時，有些微生物能通過無氧呼吸分解有機(jī)物;流經(jīng)曝氣池時，有些微生物能通過有氧呼吸分解有機(jī)物;流經(jīng)兼氧池后，微生物能通過有氧呼吸和無氧呼吸分解有機(jī)物。(2)據(jù)本小題提供的信息可推知，植物池中所有的生物構(gòu)成了群落。植物處于食物鏈的第一營養(yǎng)級;植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于生產(chǎn)者所固定的太陽能。(3)生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理等。(4)根據(jù)本小題中提供的信息可推測出，生態(tài)工程的主要任務(wù)是對已被破壞的生態(tài)環(huán)境或受損的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)。
【答案】(1)無氧和有氧(或細(xì)胞) (2)群落 一 生產(chǎn)者 太陽 (3)物質(zhì)循環(huán)再生 物種多樣性 (4)已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng))
【變式探究】如圖是我國南方開始嘗試的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖，它利用雛鴨旺盛的雜食性，吃掉稻田里的雜草和害蟲，利用鴨不間斷的活動產(chǎn)生中耕渾水效果，刺激水稻生長，用作物養(yǎng)豬、養(yǎng)鴨，用稻稈培育蘑菇、生產(chǎn)沼氣，豬鴨糞、沼渣肥田，生產(chǎn)出無公害的大米與蛋肉類。請據(jù)圖回答下列問題：
(1)該生態(tài)系統(tǒng)中最主要的成分是________，鴨在該生態(tài)系統(tǒng)中屬于第______營養(yǎng)級。
(2)若該生態(tài)系統(tǒng)中有鼠，調(diào)查鼠的種群密度，常用的方法是________;調(diào)查該生態(tài)系統(tǒng)中雜草中稗草的種群密度，一般采用的方法是________。
(3)在生態(tài)系統(tǒng)中，基本組成元素能在生物群落和無機(jī)環(huán)境中不斷循環(huán)，為什么還要往農(nóng)田中不斷施加氮肥?
_______________________________________________________________________。
(4)寫出該生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)用的生態(tài)工程原理：______________________(至少2種)。
【答案】(1)水稻、雜草、蔬菜(生產(chǎn)者) 二、三
(2)標(biāo)志重捕法 樣方法
(3)氮元素不斷通過農(nóng)產(chǎn)品輸出該生態(tài)系統(tǒng)
(4)物質(zhì)循環(huán)再生、整體性、協(xié)調(diào)與平衡、物種多樣性等原理
(2016·江蘇單科分)印度沙漠貓是一種珍稀貓科動物通過胚胎工程技術(shù)可以讓家貓代孕而繁育主要步驟如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是( )
步驟甲、乙分別是指精子獲能、胚胎分割
誘導(dǎo)超數(shù)排卵所注射的激素只能作用于特定細(xì)胞
受精卵發(fā)育成早期胚胎所需營養(yǎng)主要來源于營
D.步驟甲使用的培養(yǎng)液和早期胚胎培養(yǎng)液成分基本相同
(2015·江蘇卷)下列關(guān)于動物細(xì)胞工程和胚胎工程的敘述正確的是( )
乳腺細(xì)胞比乳腺癌細(xì)胞更容易進(jìn)行離體培養(yǎng)
細(xì)胞核移植主要在同種動物、同種組織的細(xì)胞之間進(jìn)行
采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的數(shù)量是有限的
培養(yǎng)早期胚胎的培養(yǎng)液中含維生素、激素等多種能源物質(zhì)
【答案】C
(2015·山東卷)[生物——現(xiàn)代生物科技專題]
治療性克隆對解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應(yīng)具有重要意義。流程如下：
(1)過程采用的________技術(shù)過程采用的是胚胎工程中的________技術(shù)。
(2)體細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)時所需氣體主要有O和CO其中CO的作用是維持培養(yǎng)液(基)的________。
(3)如果克隆過程中需進(jìn)行基因改造在構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組載體)時必須使用________和________兩種工具酶?；虮磉_(dá)載體上除目的基因外還需有________基因以便選出成功導(dǎo)入基因表達(dá)載體的細(xì)
(4)胚胎干細(xì)胞可以來自于囊胚中的________。在一定條件下胚胎干細(xì)胞可以分化形成不同的組織器官。若將圖中獲得的組織器官移植給個體________(填“A”或“B”)則不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。
【答案】(1)核移植 早期胚胎培養(yǎng) (2)pH (3)限制酶
連接酶 標(biāo)記 (4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán) B
(2015·天津卷，6)2015年2月3日英國議會下院通過一項歷史性法案允許以醫(yī)學(xué)手段培育“三親嬰兒”。三親嬰兒的培育過程可選用如下技術(shù)路線。
據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是( )
該技術(shù)可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代
捐獻(xiàn)者攜帶的紅綠色盲基因不能遺傳給三親嬰兒
三親嬰兒的染色體全部來自母親提供的細(xì)胞核
三親嬰兒的培育還需要早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)
【解析】A正確;紅綠色盲位于細(xì)胞核內(nèi)的染色體上捐獻(xiàn)者只是提供了細(xì)胞質(zhì)所以捐獻(xiàn)者攜帶的紅綠色盲基因不能遺傳給三親嬰兒正確;染色體全部位于細(xì)胞核內(nèi)從圖中可知三親嬰兒的染色體一半來自母親、一半來自父親錯誤;從圖中可知體外受精完成后還需要進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)當(dāng)培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚時再通過胚胎移植移植到母親D正確。
【答案】C
1.[2014·江蘇卷] 杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點，被稱為“鉆石級”肉用綿羊?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示，相關(guān)敘述正確的是( )
A.為了獲得更多的卵母細(xì)胞，需用雌激素對雌性杜泊羊進(jìn)行處理
B.從卵巢中采集的卵母細(xì)胞可直接與獲能的精子進(jìn)行體外受精
C.為避免代孕綿羊?qū)χ踩肱咛ギa(chǎn)生排斥反應(yīng)，應(yīng)注射免疫抑制劑
D.為了進(jìn)一步擴(kuò)大繁殖規(guī)模，可通過胚胎分割技術(shù)獲得同卵雙胎
D
19.[2014·山東卷] 【生物——現(xiàn)代生物科技專題】
人組織纖溶酶原激活物(htPA)是一種重要的藥用蛋白，可在轉(zhuǎn)htPA基因母羊的羊乳中獲得。流程如下：
(1)htPA基因與載體用________切割后，通過DNA連接酶連接，以構(gòu)建重組表達(dá)載體。檢測目的基因是否已插入受體細(xì)胞DNA，可采用____________技術(shù)。
(2)為獲取更多的卵(母)細(xì)胞，要對供體母羊注射促性腺激素，使其________。采集的精子需要經(jīng)過________，才具備受精能力。
(3)將重組表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵常用的方法是________。為了獲得母羊，移植前需對已成功轉(zhuǎn)入目的基因的胚胎進(jìn)行________。利用胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可獲得多個轉(zhuǎn)基因個體，這體現(xiàn)了早期胚胎細(xì)胞的________。
(4)若在轉(zhuǎn)htPA基因母羊的羊乳中檢測到__________，說明目的基因成功表達(dá)。
(1)同種限制性核酸內(nèi)切酶(或同種限制酶) DNA分子雜交(或核酸探針) (2)超數(shù)排卵 獲能(處理) (3)顯微注射法 性別鑒定 全能性 (4)htPA(或人組織纖溶酶原激活物)
【解析】 (1)基因工程中，重組表達(dá)載體構(gòu)建時，需用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體，以得到相同的黏性末端便于連接。檢測目的基因是否插入受體細(xì)胞DNA的常用方法是DNA分子雜交技術(shù)(或核酸探針技術(shù))。
(4)基因工程中，目的基因是否成功表達(dá)的標(biāo)志是轉(zhuǎn)基因生物是否產(chǎn)生了目的基因控制合成的蛋白質(zhì)。
.[2014·福建卷] [生物——現(xiàn)代生物科技專題] Rag2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Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療。其技術(shù)流程如圖：
(1)步驟①中，在核移植前應(yīng)去除卵母細(xì)胞的________。
(2)步驟②中，重組胚胎培養(yǎng)到________期時，可從其內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分離出ES細(xì)胞。
(3)步驟③中，需要構(gòu)建含有Rag2基因的表達(dá)載體。可以根據(jù)Rag2基因的__________設(shè)計引物，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ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______________酶的酶切位點。
(4)為檢測Rag2基因的表達(dá)情況，可提取治療后小鼠骨髓細(xì)胞的________，用抗Rag2蛋白的抗體進(jìn)行雜交實驗。
(1)細(xì)胞核
(2)囊胚
(3)核苷酸序列 HindⅢ和PstⅠ
(4)蛋白質(zhì)
【解析】 (1)步驟①是核移植過程，是將上皮細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核卵母細(xì)胞。
(2)重組胚胎培養(yǎng)到囊胚期，可從其內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分離出 ES 細(xì)胞。
21.[2014·江蘇卷] 下列關(guān)于蛙胚胎發(fā)育過程的敘述，正確的是( )
A.通過細(xì)胞分裂不斷增加細(xì)胞數(shù)量，并在一定時期發(fā)生細(xì)胞分化
B.胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞不斷分裂，但不發(fā)生凋亡
C.隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加，蛙胚的有機(jī)物總量不斷增加
D.發(fā)育過程中蛙胚從環(huán)境中獲得的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)逐漸增加
A 【解析】 蛙受精卵經(jīng)過細(xì)胞分裂形成早期胚胎，在早期胚胎發(fā)育過程中從囊胚期就開始出現(xiàn)分化，A項正確。胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞不斷分裂，但是到一定時期部分細(xì)胞就不再分裂而分化為有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)及功能的細(xì)胞，行使功能一段時間后就會衰老和凋亡，B項錯誤。在胚胎發(fā)育的早期，有機(jī)物在不斷分解為細(xì)胞分裂供能，所以有機(jī)物總量減少，C項錯誤。蛙胚胎發(fā)育過程中始終由卵黃提供營養(yǎng)，D項錯誤。
2. [2014·重慶卷] 生物技術(shù)安全性和倫理問題是社會關(guān)注的熱點。下列敘述，錯誤的是( )
A.應(yīng)嚴(yán)格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因，避免產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì)
B.當(dāng)今社會的普遍觀點是禁止克隆人的實驗，但不反對治療性克隆
C.反對設(shè)計試管嬰兒的原因之一是有人濫用此技術(shù)選擇性設(shè)計嬰兒
D.生物武器是用微生物、毒素、干擾素及重組致病菌等來形成殺傷力
D 【解析】在應(yīng)用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物時，應(yīng)避免選擇可能產(chǎn)生對人類有害物質(zhì)的目的基因，A
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