1、第第 39 讲讲 胚胎工程与生态工程胚胎工程与生态工程 1.（2019 山东聊城模拟）随着生活水平的提高，更多的人们喜欢食用深海鱼，原 因是深海鱼体内富含不饱和脂肪酸。omega3。某研究所欲培育转基因绵羊从 其乳汁中提取脂肪酸 omega3。 （1）基因表达载体构建时，将与 omega3 合成有关的目的基因和 基 因的启动子等调控组件重组在一起， 通常使用 方法导入绵羊的受精卵中。 （2）在培育转基因绵羊过程中，需要对早期胚胎进行性别鉴定。目前，最有效 最准确的方法是对 SRY 基因进行诊断来确定性别，即从待测的囊胚中取出几个 细胞，从中提取 DNA 后用 （工具名称）对其进行检测，其遵循的
2、原理 是_。 （3）为保证胚胎移植顺利进行，需要在合适的季节对供、受体母羊进行 处 理 。 转 基 因 绵 羊 的 胚 胎 在 代 孕 母 体 内 能 够 存 活 的 生 理 学 基 础 是 。 （4）目前，人们主要通过食用深海鱼肉摄取 omega3。为了实现海洋渔业可持 续发展，防止海洋生态系统的严重破坏，人们通过建造海底人工鱼礁来改善海洋 环境。这主要体现了建设生态工程所应遵循的 原理。 答案 （1）乳腺蛋白基因 显微注射 （2）滋养层 SRY 基因探针 碱基互补配对原则 （3）同期发情 代孕母体对供体胚胎不发生免疫排斥反应 （4）协调与平衡 2.（2019 石家庄模拟）科研人员把猪卵母细
3、胞进行人为的孤雌激活处理，使其发 育成胚胎，将胚胎移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆 猪。这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪，现将两种技术进行比较。 （1）图中过程是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克 隆猪的技术流程是（填序号） 。 （2） 孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物， 但可能由于缺失 方亲本基因， 其生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。 （3）卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪说明卵母细胞具有 。 （4） 体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞， 需要选择 期的卵母细胞， 并用微型吸管吸出 。 （5）早期胚胎移植时，必须移植到同种且 的其他雌
4、性动物子宫中，才 可能移植成功。 （6）可以从两种不同的克隆猪中提取 mRNA 进行研究，也可通过 方法 得到多种 cDNA，并通过 技术扩增产物。 解析 （1）通过细胞核移植获得克隆动物的过程包括：体细胞核移植获得重组 细胞，将重组细胞进行细胞培养获得早期胚胎，然后进行胚胎移植，在子宫内发 育成为成熟胚胎等过程。 （2）通过孤雌生殖获得的个体，没有经受精过程，因此 缺失其父方的遗传物质。 （3）卵母细胞能经培养发育成完整个体，说明它具有全 能性。（4） 在体细胞核移植过程中， 需要用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞， 并用微型吸管一并吸出细胞核和第一极体。 （5）胚胎移植时，需要移植到同种且
5、 生理状态相同的雌性个体中，因此需要作同期发情处理。 （6）获取目的基因时， 可以通过反转录法得到 cDNA，然后通过 PCR 技术扩增目的基因。 答案 （1） （2）父 （3）全能性 （4）减数第二次分裂中（或 M 中） 细胞核和第一极体 （5）生理状态相同 （6）反转录 PCR 3.（2019 陕西省高三教学质检）请回答下列与基因工程、胚胎工程、生态工程有 关的生物学问题： （1）基因工程技术中获得目的基因后，利用 PCR 技术将该基因扩增，前提是要 有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成 。培育抗病 转基因植物时，使用最多的抗病基因是 基因和病毒复制酶基因。 （2）在胚胎工
6、程中，早期胚胎发育到 阶段即可移植到代孕母 体 子 宫 中 ， 移 植 后 的 胚 胎 能 在 受 体 子 宫 内 存 活 的 生 理 基 础 是 _。 （3）与传统方法生成的抗体相比，单克隆抗体具有很多优点。在癌症治疗时， 把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或 相结合，制成 “生物导弹”，借助单克隆抗体的 作用，将药物带到癌细胞位置，将其 在原位杀死。单克隆抗体的制备过程应用了 技术。 （4）我国西北一些地区年降雨量较少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植 属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成为残败的 “灰色长城”。其失败的原因主要是违背了 原理。 解析
7、 （1） PCR 技术中需要根据一段已知目的基因的核苷酸序列合成所需引物。 培育抗病转基因植物时， 使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶 基因。 （2）早期胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段即可移植到代孕母体子宫内。受体 对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应是移植后的胚胎能在受体子宫 内存活的生理基础。 （3）在癌症治疗时，将抗癌细胞的单克隆抗体与化学药物、 细胞毒素等结合，制成“生物导弹”，借助单克隆抗体的导向作用，可将药物带 到癌细胞位置，并将癌细胞杀死。单克隆抗体制备时利用了动物细胞融合、动物 细胞培养的技术。 （4）硬性种植乔木，没有考虑生物与环境的协调与平衡，即违 背了协调
8、与平衡原理。 答案 （1）引物 病毒外壳蛋白 （2）桑椹胚或囊胚 受体对移入子宫的外来 胚胎基本不发生免疫排斥反应 （3）细胞毒素 导向 动物细胞融合和动物细胞培养 （4）协调与平衡 4.利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示： （1） 重组质粒导入受精卵的常用方法是 ， 重组质粒的本质是 。 （2）过程后在分子水平上检测目的基因是否导入到受精卵的方法是 _。 （3）过程所用的精子需要达到 状态。过程胚胎的早期培养中，培 养液中除一些无机盐和有机盐类外，还需添加“两素、两酸”以及血清等，其中 “两酸”是指 。 （4）早期胚胎发育到适宜的阶段时，若暂时不移植给受体，可使用 法
9、保存。 （5）在胚胎移植过程中，需要对受体动物进行 处理，以保证胚胎能够 在受体的子宫着床、继续生长发育。受体对外来的胚胎基本不发生 ，这 使外来胚胎在其体内存活成为了可能。 答案 （1）显微注射法 双链环状 DNA 分子 （2）DNA 分子杂交技术 （3） 获能 氨基酸、核苷酸 （4）冷冻 （5）同期发情 免疫排斥 5.（2019 广东茂名五校联考）科研人员利用基因工程、细胞工程、胚胎工程等培 育出了乳汁中含有人凝血因子医用蛋白的二倍体转基因绵羊， 简易流程如图所 示。请回答下列问题： （1） 图中过程为基因工程的核心步骤， 该步骤用到的工具有 。 该步骤得到的“A”中应具有一些特殊的 DN
10、A 片段，其中 用于 过程。 （ 2 ） 进 行 图 中 过 程 前 ， 卵 母 细 胞 要 进 行 去 核 处 理 的 原 因 是 _。 （3）为了获得绵羊胎儿的单个成纤维细胞， （填“能”或“不能”） 使用胃蛋白酶处理绵羊组织块，理由是 _。 （4）图中过程所用培养液的成分比较复杂，除一些无机盐和有机盐，还需添 加_（答出三种即可） 。 （5） 在进行图中过程前 （填“需要”或“不需要”） 进行性别鉴定， 理由是_。 答案 （1）限制酶、DNA 连接酶、载体 标记基因 （2）保证二倍体转基因 绵羊的核遗传物质全部来自含有目的基因的成纤维细胞 （3）不能 胃蛋白酶 的最适 pH 为 2.0
11、左右，在接近中性的环境中胃蛋白酶基本没有活性 （4）维生 素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清 （5）不需要 胎儿成纤维细胞来自雌 绵羊，最终获得的转基因绵羊均为雌性 6.（山东卷）科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞（iPS） ， 继而利用 iPS 细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下： （1）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为 ， 培 养 的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为 _。 （2）图中 2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称 为 ；也可从灰鼠体内取出卵子，通过 后进行 早期胚胎培养获得。 （3）图中重组囊胚通过 技术移
12、入白鼠子宫内继续发育，暂不 移入的胚胎可使用 方法保存。 （4）小鼠胚胎干细胞（ES）可由囊胚的 分离培养获得。iPS 与 ES 细胞同样 具有发育全能性，有望在对人类 iPS 细胞进行定向 后用于疾病的细胞治疗。 答案 （1）原代培养 接触抑制 （2）冲卵（或冲胚） 体外受精（或核移植） （3）胚胎移植 冷冻（或低温） （4）内细胞团 诱导分化 7.（2019 河南八市第二次质量测评）科技人员利用基因工程、胚胎工程等将哺乳 动物转变成“批量生产药物的工厂”。 下图为利用奶牛生产抗病毒的特效药 干扰素的基本流程。请回答： （1） 由干扰素 mRNA 形成 cDNA 的过程称作 。 过程获得大量
13、干扰 素基因的方法有 、PCR 技术扩增和人工合成。过程中用到 的“工具酶”有 。过程中采用最多最为有效的方法 为 。 （2）形成受精卵的过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞 膜， 。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障 有 。 （3）过程中由受精卵形成的“早期胚胎”为 ，该胚胎可用 于过程，也可放入 中保存。 （ 4 ） 若 转 基 因 牛 的 体 细 胞 中 只 携 带 了 一 个 干 扰 素 基 因 ， 常 采 用 的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。 解析 本题主要考查基因工程和胚胎工程， 考查考生的理解能力及综合运用能力。 （4）若转基因牛的体细胞中只携带
14、了一个干扰素基因，即相关的一对同源染色 体上，只有一条染色体上有干扰素基因，另一条染色体上没有，要想获得体细胞 中含有两个干扰素基因的纯合个体，可通过多代杂交并筛选。 答案 （1）反转录 从 cDNA 文库中获取（从基因文库中获取） 限制性核酸 内切酶（限制酶） 、DNA 连接酶 显微注射技术 （2）原核形成和融合 透明带反应和卵细胞膜反应 （3）桑椹胚或囊胚 196 的液氮 （4）多代杂交并筛选 8. （2018 江西临川二中月考） 传统经济模式正在毁坏水、 大气、 土壤和生物资源， 消耗地球赠给我们的自然资本。为实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规 律，改变“人类能征服自然”的错误观念
15、，走生态经济之路。 2016 年 11 月，南昌市政府提出不仅要解决交通拥堵问题，还要打造海绵城市。 海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带 来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。 （1）人类要实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原 则和实现的重要手段分别是 和 。 （2）建设海绵城市的一个通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池内不仅安 装了现代化的雨水净化系统，还种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种 需遵循 原理；建设海绵城市的目的之一是“扩大公共产品有效投资，提 高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展”，体
16、现了 原理。 （3）在进行生态工程建设时，应当根据当地的实际条件、因地制宜地进行。如 小流域存在的主要问题是 ，针对这种问题我国甘肃陇南 地区总结出了“九子登科”的治理模式，而矿山废弃地生态修复工程的关键是 和土壤微生物群落的重建。 解析 （1）生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的 污染物， 能够成为本系统或者另一个系统的生产原料， 从而实现废弃物的资源化， 而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。 （2）引种植物时需考虑其与当 地气候等条件相适应， 应遵循协调与平衡原理； 促进经济、 社会、 生态协调发展， 应遵循整体性原理。 （3）小流域存在的主要问题是水土流失比较严重；而矿山废 弃地生态修复工程的关键是植被恢复， 以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的 重建。 答案 （1）循环经济 生态工程 （2）协调与平衡 整体性 （3）水土流失 比较严重 植被恢复