PAGE第1頁共8頁課時跟蹤檢測（三十六）胚胎工程與生物技術的安全性和倫理問題一、立足主干知識，注重基礎性和綜合性1．(2021年1月新高考8省聯考·遼寧卷)下列有關干細胞的敘述，錯誤的是()A．干細胞是具有分裂和分化能力的細胞B．造血干細胞可定向誘導分化成機體所有種類的細胞C．胚胎干細胞在飼養層細胞上培養能夠維持不分化的狀態D．移植胚胎干細胞可使退化的組織得以修復并恢復正常功能解析：選B干細胞具有分裂和分化能力，A正確；造血干細胞可分化形成血細胞，胚胎干細胞在一定條件下可定向誘導分化成機體所有種類的細胞，B錯誤；胚胎干細胞在飼養層細胞上，或在添加抑制因子的培養液中培養，能夠維持不分化的狀態，C正確；當身體某一類細胞功能退化時，可以通過誘導胚胎干細胞定向分化來及時修補，并恢復正常功能，D正確。2．如圖表示利用二倍體小鼠所做的實驗，下列分析合理的是()A．過程①中細胞數目和有機物總量在不斷增加B．圖中囊胚的細胞基因型都相同C．代孕母鼠需進行同期發情處理D．嵌合體幼鼠是四倍體解析：選C卵裂期胚胎中細胞數目不斷增加，但有機物總量在不斷減少；圖中囊胚的細胞基因來自兩種小鼠，故其細胞基因型不相同；胚胎移植技術中，進行該操作前需要對受體雌鼠進行同期發情處理；嵌合體幼鼠細胞中染色體并未加倍，仍是二倍體。3．梅花鹿屬于單胎動物，季節性發情，育種工作者希望通過胚胎工程技術對優良品種進行擴大繁殖。下列有關敘述正確的是()A．給供體母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多個卵子B．培養早期胚胎的培養液中含有維生素、激素等多種能源物質C．當受體數量有限時，可采用胚胎分割技術以獲得更多的后代D．梅花鹿的胚胎形成后一直處于游離狀態，為胚胎收集提供了可能解析：選A給供體母鹿注射促性腺激素可使其一次排出多個卵子，即超數排卵，A正確；培養液中的維生素和激素不是能源物質，B錯誤；梅花鹿屬于單胎動物，因此不能采用胚胎分割技術獲得更多的后代，C錯誤；梅花鹿的胚胎形成后，早期處于游離狀態，而不是一直處于游離狀態，D錯誤。4．下列實例與主要的生態工程基本原理，匹配最恰當的是()A．中國傳統農業——遵循物種多樣性原理B．在養分稀少的深海有物種豐富的珊瑚礁——體現物質循環再生原理C．太湖中水葫蘆泛濫——違背了協調與平衡原理D．水鄉的桑基魚塘——應用了整體性原理解析：選C中國傳統農業主要應用了物質循環再生原理；在養分稀少的深海有物種豐富的珊瑚礁主要體現了物種多樣性原理；太湖中水葫蘆泛濫主要違反了協調與平衡原理；桑基魚塘主要應用了系統的結構決定功能原理。5．如圖是科學家采用不同方法培育良種牛的過程，a～h為操作過程。請據圖回答有關問題：(1)圖中a的操作名稱是__________，c的操作名稱是__________，操作時要注意將________________________________________________________________________。(2)圖中d、f為胚胎移植，其實質是____________________________________，移植后的胚胎能在受體子宮中存活的生理基礎是_______________________________________。為了保證供、受體的生理狀態相同，用激素進行__________________。(3)胚胎干細胞來源于圖中的________(填圖中數字標號)。胚胎干細胞在____________細胞上，或在添加抑制因子的培養液中，能夠維持________________的狀態。(4)圖中A、B牛的性別________(填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。解析：(1)分析圖解可知，圖中a操作表示體外受精，c操作表示胚胎分割，胚胎分割時要注意將內細胞團均等分割。(2)胚胎移植的實質是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移，移植后的胚胎能在受體子宮中存活的生理基礎是受體子宮對外來胚胎不發生免疫排斥反應。為了保證供、受體的生理狀態相同，用激素進行同期發情處理。(3)胚胎干細胞來源于圖中的③，即內細胞團。胚胎干細胞在飼養層細胞上，或在添加抑制因子的培養液中，能夠維持(只增殖)不分化的狀態。(4)A、B牛是通過胚胎分割產生的同卵雙生個體，遺傳物質相同，因此兩者的性別相同。答案：(1)體外受精胚胎分割內細胞團均等分割(2)早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移受體子宮對外來胚胎不發生免疫排斥反應同期發情處理(3)③飼養層(只增殖)不分化(4)相同6.試管嬰兒是指精子和卵子的結合是在試管內進行的，并使受精卵在符合條件的環境內生長、分裂和發育4～6天，形成胚胎(如圖所示)，然后將胚胎移植到子宮腔內，使之能在子宮腔內發育，最后出生的一種生育方法，這是科學技術要求非常高的一種方法。它的成功和發展，不僅給不孕不育夫婦帶來了希望，而且對研究人類的生殖生理和胚胎發生學以及優生學等方面的課題，有不可估量的積極作用。請回答下列問題：(1)試管嬰兒技術在生物學上所依據的原理是________，該圖示時期是胚胎發育的____________期。(2)人的受精卵通過卵裂，逐漸形成大量形態、功能不同的細胞、組織，并進而形成器官和系統，從細胞水平看，卵裂的分裂方式是____________。(3)“試管嬰兒”是指精子和卵子在試管內進行結合的體外受精技術，受精前精子需要事先經過________處理，卵子要培養到______________(時期)。除此之外還用到________________________________________(填兩種)技術。(4)“試管嬰兒”技術誕生后，繼而出現了“設計試管嬰兒”技術，二者在對人類作用上的區別是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)現在大多數人反對設計嬰兒性別，其原因是______________________________________________________________________________________________________。解析：受精前，精子需要進行獲能處理，卵子需要培養到減數第二次分裂中期才能受精。受精之后，受精卵進行有絲分裂，使細胞數目增多。觀察題圖可知，該圖中有囊胚腔，是典型的囊胚期圖。試管嬰兒技術主要用于解決不孕不育問題，而設計試管嬰兒主要用于治療需要骨髓移植或造血干細胞移植的疾病等。大多數人認為那些配型不合適的胚胎被丟棄或殺死，及濫用設計試管嬰兒技術，如設計嬰兒性別等導致性別比例失調，違反了倫理道德。答案：(1)受精作用囊胚(2)有絲分裂(3)獲能減數第二次分裂中期早期胚胎培養、胚胎移植(4)前者主要用于治療不孕夫婦的不孕癥，后者可以用于治療需要骨髓移植或造血干細胞移植的疾病；后者胚胎在移植前需進行遺傳學診斷(5)破壞了人類正常的性別比例，違反了倫理道德7．2016年4月6日，世界上首個擁有“三位親生父母”的健康男嬰在墨西哥誕生。其培育過程采用如圖技術路線。據圖回答下列問題：(1)由于女性的自然周期產生的卵子太少，捐獻者在取卵前通常需要注射________激素，促使一次有更多的卵泡發育。受捐者也要注射相關激素，目的是____________________。(2)重組細胞需培養到MⅡ中期的原因是該時期的卵母細胞才具備____________，從受精卵到三親嬰兒的培育還需要____________和____________等技術。(3)三親嬰兒的培育技術________(填“能”或“不能”)避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代，三親嬰兒的染色體________(填比例)來自母親提供的細胞核。(4)設計試管嬰兒技術與為解決不孕夫婦的生育問題而出現的試管嬰兒技術的主要區別是________________________________。解析：(1)在取卵前，給捐獻者注射促性腺激素，可促使其一次有更多的卵泡發育，使其超數排卵。受捐者也要注射相關激素，即進行同期發情處理，目的是為胚胎的植入提供相同的生理環境。(2)只有處于MⅡ中期的卵母細胞才具有(與精子)受精的能力。從受精卵到三親嬰兒的培育需要早期胚胎培養和胚胎移植等技術。(3)分析圖示可知：三親嬰兒的線粒體來自捐獻者卵母細胞，細胞核來自母親的卵母細胞，因此三親嬰兒的培育技術能避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代。三親嬰兒的染色體有一半來自母親提供的細胞核。(4)設計試管嬰兒技術與為解決不孕夫婦的生育問題而出現的試管嬰兒技術的主要區別是在植入前對胚胎進行遺傳學診斷(或基因檢測或基因診斷)。答案：(1)促性腺為胚胎的植入提供相同的生理環境(2)(與精子)受精的能力早期胚胎培養胚胎移植(3)能1/2(4)植入前對胚胎進行遺傳學診斷(或基因檢測或基因診斷)二、強化遷移能力，突出創新性和應用性8．下面是以小鼠為對象進行的研究工作，請分析回答問題。(1)進行小鼠胚胎工程操作時，首先在光控周期下(光照14h，黑暗10h)飼養成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是__________________。該過程中涉及的內分泌腺包括________________。(2)從雄鼠附睪中取出精子，在一定條件下培養一段時間，目的是________________________。精卵共同作用4h，沖洗后繼續培養。定時在顯微鏡下觀察胚胎的變化，第5天可以看到胚胎收縮，細胞間隙擴大，接著胚胎內部出現裂隙，這是胚胎________期開始的標志。(3)如果體外受精后，在雄原核與雌原核融合之前，用微型吸管吸除雄原核，再用細胞松弛素B處理(作用類似于用秋水仙素處理植物細胞)，處理后的受精卵可發育成小鼠。這種方法在動物新品種選育中的顯著優點是__________________________________________。(4)如果將小鼠甲的體細胞核移入小鼠乙的去核卵母細胞中，由重組細胞發育成小鼠丙，則小鼠丙的基因來源于__________________________________________________。(5)胚胎干細胞體外培養誘導分化可形成大量皮膚干細胞，其原因是__________________________。根據胚胎干細胞的這種功能特性，當小鼠體內的某一類細胞功能出現異常或退化時，利用胚胎干細胞的治療思路是________________________________________________________。解析：(1)注射促性腺激素和在光控周期下飼養成年雌鼠的目的是促進排卵。在光控周期下成年雌鼠通過神經體液調節促進卵子的生成，該過程涉及下丘腦、垂體、卵巢等內分泌腺。(2)取出的精子在一定條件下培養是為了使精子獲能；囊胚期開始的標志是胚胎收縮，細胞間隙擴大，胚胎內部出現裂隙。(3)題干所述處理類似于單倍體育種，因此，其優點是容易獲得純合子并能縮短育種時間。(4)利用核移植方法獲得的動物，其核基因來自提供細胞核的動物，細胞質基因來自提供卵母細胞的動物。(5)胚胎干細胞具有全能性，因此可以通過誘導其定向分化成各種組織和器官，用于器官移植和修復。答案：(1)促進排卵(或促進超數排卵)下丘腦、垂體、卵巢(2)使精子獲能囊胚(3)容易獲得純合子并縮短育種時間(4)小鼠甲(體細胞)的核基因和小鼠乙(卵母細胞)的細胞質基因(5)胚胎干細胞具有發育的全能性通過誘導胚胎干細胞定向分化來及時修補9．基因定點整合可替換特定基因，該技術可用于單基因遺傳病的治療。苯丙酮尿癥是由PKU基因突變引起的，將正常PKU基因定點整合到PKU基因突變的小鼠胚胎干細胞的染色體DNA上，替換突變基因，可用來研究該病的基因治療過程。定點整合的過程是：從染色體DNA上突變PKU基因兩側各選擇一段DNA序列HB1和HB2，根據其堿基序列分別合成HB1和HB2，再將兩者分別與基因HSV-tk1、HSV-tk2連接，中間插入正常PKU基因和標記基因neor，構建出如圖所示的重組載體。重組載體和染色體DNA中的HB1和HB2序列發生交換，導致兩者之間區域發生互換，如圖所示。(1)構建重組載體時，常用的工具酶有________________________________。該實驗用小鼠胚胎干細胞作為PKU基因的受體細胞以培育出轉基因小鼠，除了胚胎干細胞能大量增殖外，還因為胚胎干細胞______________。(2)為獲得小鼠的胚胎干細胞，可將小鼠囊胚中的____________取出，并用____________處理使其分散成單個細胞，然后放置于CO2培養箱中培養，其中CO2的作用是____________________，培養過程中大部分細胞會貼附在培養瓶的表面生長，這種現象稱為____________。(3)用圖中重組載體轉化胚胎干細胞時，會出現PKU基因錯誤整合。錯誤整合時，載體的兩個HSV-tk中至少會有一個與neor一起整合到染色體DNA上。已知含有neor的細胞具有G418的抗性，HSV-tk1、HSV-tk2的產物都能把DHPG轉化成有毒物質而使細胞死亡。轉化后的胚胎干細胞依次在含有G418及同時含有G418和DHPG的培養液中進行培養，在雙重選擇下存活下來的是____________________的胚胎干細胞，理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)將篩選得到的胚胎干細胞培育成小鼠，從個體生物學水平檢測，若小鼠______________，說明PKU基因成功表達。解析：(1)構建基因表達載體時，需要使用的工具酶為限制性核酸內切酶(限制酶)和DNA連接酶；胚胎干細胞具有發育的全能性，且能大量增殖，常被用作受體細胞。(2)胚胎干細胞可來自囊胚的內細胞團，內細胞團細胞間相互黏連，可用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞；對組織細胞進行培養時，培養箱中CO2的作用是維持培養液的pH；動物細胞培養過程會出現貼壁生長。(3)由題意可知，含有neor的細胞具有G418的抗性，故在含G418的培養液存活說明轉化后的胚胎干細胞中含neor；HSV-tk1、HSV-tk2的產物都能把DHPG轉化成有毒物質而使細胞死亡，故能在含DHPG的培養液中存活說明轉化后的胚胎干細胞中不含HSV-tk。(4)苯丙酮尿癥患者體內缺乏一種酶，導致體內苯丙氨酸不能轉化為酪氨酸，而大量轉化為苯丙酮酸，在體內積累，隨尿液排出，若轉基因小鼠的尿液中不含大量苯丙酮酸，說明PKU基因正常表達。答案：(1)限制性核酸內切酶(或限制酶)和DNA連接酶全能性強(2)內細胞團胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)維持培養液的pH細胞貼壁(或貼壁生長)(3)PKU基因正確整合(或PKU基因定點整合)在含有G418的培養液中培養時，不含neor的細胞全部死亡，含有PKU基因的細胞可以存活下來；在含有G418和DHPG的培養液中培養時，錯誤整合的細胞因含HSV-tk而死亡(4)不患苯丙酮尿癥10．器官移植中供體器官的嚴重缺乏一直是困擾需要器官移植患者的問題。中山大學眼科中心主任葛堅領導的研究小組培育出了猴鼠嵌合體——“猴鼠”，期待成果可用于人體角膜等器官的移植。根據科研過程示意圖回答有關問題：(1)圖中①培養過程中為了防止雜菌污染要加入一定量的________；而由于人們對細胞所需的營養物質還沒有完全弄清楚，所以還要加入_______________________________。(2)囊胚已出現細胞分化，應將猴子的皮膚干細胞注射到小鼠囊胚的__________部位，才能伴隨其發育成某種組織。(3)實驗中③和④要同時注射激素在操作上稱為__________________。而將囊胚移入代孕母鼠體內屬于________技術，此技術對代孕受體的要求是_____________________。(4)在畜牧生產中采用這種技術的優勢主要是________________________________，若想進一步提高胚胎的利用率，可采用________技術。解析：(1)圖中①為動物細胞培養過程；在該過程中，為了防止雜菌污染要加入一定量的抗生素；而由于人們對細胞所需的營養物質還沒有完全弄清楚，所以還要加入血清(或血漿)。(2)內細胞團將來發育成各種組織、器官。(3)實驗中③和④要同時注射激素在操作上稱為同期發情處理。(4)在畜牧生產中采用這種技術的優勢主要是充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力，若想進一步提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技術。答案：(1)抗生素血清(或血漿)(2)內細胞團(3)同期發情處理胚胎移植同種、健康的生理狀態相同的其他雌性動物(4)充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力胚胎分割11．慢性病人常出現白蛋白值偏低的狀況，缺乏白蛋白人就容易出現浮腫