2016届高考生物二轮复习 专题能力提升练20 胚胎工程和生态工程

专题能力提升练二十

胚胎工程和生态工程

(45分钟·100分)

1.(12分)(2015·长沙三模)回答下面生物工程的有关问题：

(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤，其中的核心步骤是。

(2)若要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的上。植物组织培养的主要原理是植物细胞具有，具体过程是在和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织或细胞培养在人工配制的培养基上，给予适宜的条件，诱导其经过

产生愈伤组织等，最终形成完整的植株。

(3)在哺乳动物的核转移实验中，通过一定的措施将受体细胞激活，使其进行细胞分裂和发育，当胚胎发育到阶段时，将胚胎移入受体(代孕)动物体内。

(4)生态工程是实现循环经济最重要的手段之一，请写出它遵循的基本原理(至少答两项)：

。

【解析】(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。(2)农杆菌转化法的大体过程是：目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→进入农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞的染色体DNA上→目的基因得以稳定保存并表达。植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，包括两个重要的阶段：脱分化和再分化。

(3)胚胎移植的时期可以是桑椹胚阶段也可以是囊胚阶段。(4)生态工程的原理有：物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理等。

答案：(1)基因表达载体的构建

(2)T-DNA 染色体DNA 全能性无菌脱分化

(3)桑椹胚或囊胚

(4)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理

2.(18分)(2015·衡水二模)回答以下关于基因工程和胚胎工程的相关问题：

(1)基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性。利用基因工程等技术培育转基因生物时，基因工程的四个步骤如下：

第一步：目的基因的获取。获取方法有

(写出两种即可)。

第二步：基因表达载体的构建。该步骤常用的工具酶是

。完整的重组载体应具备种特殊DNA片段。

第三步：将目的基因导入受体细胞。若受体细胞为动物的，则常用的方法是显微注射法；若受体细胞为微生物细胞，则用处理细胞，使其处于感受态，然后在一定温度下将重组表达载体与缓冲液混合完成转化。

第四步：。

(2)胚胎工程主要是对哺乳动物的胚胎进行某种人为的工程技术操作，然后让它继续发育，获得人们所需要的成体动物的新技术。

①体外受精：对精子进行获能处理的方法有。获能的精子与成熟的卵子需在中完成受精作用。

②早期胚胎的发育：受精卵不断增殖的过程，细胞分化最先出现在期。

③胚胎移植：适合移植的胚胎是。

【解题指导】本题涉及的关键知识点有：

(1)基因表达载体的组成。

(2)精子的获能处理。

(3)体外受精的场所。

(4)胚胎移植的时期。

【解析】(1)①获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、化学方法人工合成等。②基因工程的工具酶有限制酶和DNA连接酶。一个完整的基因表达载体包括5部分：目的基因、启动子、终止子、标记基因以及复制原点。因为基因表达载体的化学本质就是DNA分子，所以这5部分的实质都是DNA 片段。③动物受精卵是最常用的目的基因受体细胞。用Ca2+处理微生物受体细胞，使其处于感受态，可以使目的基因顺利导入。④目的基因的检测与鉴定。(2)①精子获能处理的方法有：培养法和化学诱导法。体外受精的场所是获能溶液或受精溶液。②细胞分化开始于囊胚期，分化为内细胞团和滋养层。③胚胎移植的时期为桑椹胚期或囊胚期。

答案：(1)第一步：从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、化学方法人工合成

第二步：限制酶和DNA连接酶 5

第三步：受精卵Ca2+

第四步：目的基因的检测与鉴定

(2)①培养法和化学诱导法获能溶液或受精溶液

②囊胚③桑椹胚或囊胚

3.(12分)人的血清白蛋白有着广泛的药用价值，科学家通过培育乳腺生物反应器生产人血清白蛋白，流程

如下：

(1)在基因工程中，①被称为。若①因数量少而不能满足生产需要，常利用技术进行扩增。

(2)②应该取自(填“雄性”或“雌性”)荷斯坦奶牛，由②到③的过程中，需将②用处理后进行培养。

(3)从③到④的过程中，用于核移植的供体细胞③一般都选用传代10代以内的细胞，原因是；作为受体细胞的卵母细胞需培养至

期；形成④时常通过(物理方法)进行激活，使其完成分裂和发育进程。

(4)④培养至⑤后，可通过技术获得多个⑥，从而提高胚胎的利用率。胚胎移植的实质是

。

【解析】(1)在基因工程的第一步，通常采用PCR技术扩增目的基因。(2)乳腺生物反应器一定指的是雌性转基因动物。由于存在接触抑制，动物细胞培养需要采用单细胞悬液，要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将动物组织块分解成单细胞。(3)传代10代以内的动物细胞发生突变的几率小，仍然保持二倍体核型。处于减数第二次分裂的卵母细胞(即次级卵母细胞)是最佳的受体细胞。形成的重组细胞不会自动分裂，通常采用电脉冲(电刺激)的方法，促使其分裂和发育。

(4)胚胎分割可以提高胚胎利用率，获得更多的后代。胚胎移植能让供体和受体共同繁育后代，实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

答案：(1)目的基因PCR

(2)雌性胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)

(3)传代10代以内的细胞一般能保持二倍体核型

MⅡ(或减数第二次分裂) 电脉冲(或电刺激)

(4)胚胎分割早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移

4.(12分)(2015·徐州三模)下图是江苏某农村因地制宜建设的生态农业园示意图，请分析回答：

(1)该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有

(至少写出2个)。

(2)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式(上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等)。从群落结构分析，这种养殖模式的优点是。

(3)防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配，从而降低害虫种群密度。这属于生态系统中的(信息类型)传递在农业生产中的应用。

(4)流入该生态农业的总能量有和人工输入的能量，人工输入的能量有(至少2项)等。该生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，其意义是

。

(5)根据图示，用箭头表示生态系统三类生物成分之间的能量流动关系

。

【解析】(1)观察图解，可以看出该生态工程能体现出的原理有物质循环再生、物种多样性以及协调与平衡原理等。(2)群落在垂直结构上的分层现象可以充分利用生态系统的空间和食物资源。(3)性引诱剂是化学物质，属于化学信息。

(4)生态工程是人类设计的，人的作用尤其突出。除生产者固定的太阳能之外，人工输入的能量包括很多方面：生产者、消费者等生物成分体内含有机物，蕴藏着能量；电力、石油等能源的输入等。(5)生态系统的三种生物成分是生产者、消费者和分解者。比起一般的生态系统，图中所展示的多了一条能量流动的去向，即分解者流向消费者——人。但这并不是说能量可以循环利用，因为消费者和分解者之间的两个箭头所包含的能量是不一样的。

答案：(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理等

(2)充分利用生态系统的空间和食物资源

(3)化学信息

(4)稻、麦、蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能

种子、幼苗、鸡苗、鸭苗、电力、石油实现了生态系统物质和能量的多级利用，减少了环境污染

(5)如下图：

【易错提醒】第(5)小题画图时易漏掉从分解者指向消费者的箭头。

5.(12分)(2015·沈阳一模)生物技术已经渗入到了我们生活的方方面面，比如：

(1)目前临床用的胰岛素生效较慢，科学家将胰岛素B链的第28和29个氨基酸调换顺序，成功获得了速效胰岛素。生产速效胰岛素，需要对(胰岛素/胰岛素mRNA/胰岛素基因/胰岛)进行定向改造。

(2)科学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，制作出了早早孕试纸。要获得人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，需要先将注射到小鼠体内，培养一段时间之后，将从小鼠脾脏中提取出的和小鼠的骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。

(3)许多不孕不育的夫妇受益于试管婴儿技术，在体外受精前，要对采集到的精子进行处理，才能与卵子受精。受精后形成的受精卵要移入

培养液中继续培养一段时间再移植到母亲体内，早期胚胎发育到阶段的某一时刻，会冲破透明带，称之为“孵化”。

(4)生态工程是实现经济最重要的手段之一。在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，保护环境。另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题，其主要体现的生态工程的基本原理是

(只填一个)。

【解析】(1)该实例属于蛋白质工程技术，需通过基因修饰来改造原有蛋白质。(2)制备单克隆抗体的第一步是将特定的抗原(本题中抗原是人绒毛膜促性腺激素)注射到小鼠体内产生免疫，以获取产生特定抗体的浆细胞。(3)体外受精时，精子必须在获能液中进行获能处理，才能保证与卵子的结合。胚胎移植之前，要在发育液中进行早期胚胎培养。早期胚胎在囊胚阶段会冲破透明带，出现所谓的“孵化”现象。(4)循环经济是在物质的循环、再生和利用的基础上发展的经济，是一种建立在资源回收和循环再利用基础上的经济发展模式。生态工程的建立是实现这一目标的重要措施。建立生态工程不仅需要考虑自然环境的保护，还要考虑经济的发展等问题，这体现的是整体性原理。

答案：(1)胰岛素基因

(2)人绒毛膜促性腺激素浆细胞

(3)获能发育囊胚(4)循环整体性原理

6.(17分)下面是有关胚胎工程的相关问题，请回答：

(1)胚胎工程技术包含的内容很丰富，目前在生产中应用较多的是家畜的、和体外技术。

(2)哺乳动物的体外受精主要包括、和受精等几个主要步骤。

(3)精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。

(4)胚胎干细胞是研究体外细胞分化的理想材料，它除了能从早期胚胎中分离外，还可以从获得。胚胎干细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持的状态。

【解析】(1)胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。(2)体外受精包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能处理以及最后的受精过程。(3)体外受精后形成的受精卵不能马上移植，还要在发育培养液中培养到一定的胚胎时期，如桑椹胚期或囊胚期，才能进行胚胎移植。

(4)胚胎干细胞主要有两个来源，一是早期胚胎，二是胎儿的原始性腺。用饲养层细胞来培养胚胎干细胞，或者是在培养液中加入分化的抑制因子，胚胎干细胞会保持不分化的状态，一直分裂下去。

答案：(1)胚胎移植胚胎分割生产胚胎

(2)卵母细胞的采集(和培养) 精子的采集和获能(精子的获取)

(3)发育培养液(4)原始性腺不分化

7.(17分)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。

【解题指导】解答本题需明确：

(1)图示信息：过程①利用了动物细胞核移植技术；过程②利用了胚胎工程技术；过程③利用了基因工程的相关技术。

(2)关键知识：检测目的基因表达的方法是抗原-抗体杂交(免疫)法。

【解析】本题考查基因工程、细胞工程和胚胎工程技术。

(1)步骤①是核移植过程。体细胞核移植前要除去受体卵母细胞的细胞核，原因是若不去掉卵母细胞的细胞核，就会造成细胞里面有两个细胞核，使得遗传物质不稳定。

(2)ES细胞是由早期胚胎(囊胚)的内细胞团分离出来的一类细胞。

(3)步骤③为获取目的基因，并把目的基因导入受体细胞的过程。在生物体外可通过PCR技术扩增目的基因，其条件是模板DNA、根据Rag2基因的核苷酸序列设计的引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶等，另外根据题干可知，获得Rag2基因需要用HindⅢ和PstⅠ限制酶，所以在构建表达载体时，所选择的表达载体上应具有HindⅢ和PstⅠ酶的酶切位点。

(4)检测目的基因是否翻译相应蛋白质时，应采用抗原—抗体杂交(免疫)法，即提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，看是否有杂交带。

答案：(1)细胞核(2)囊胚

(3)核苷酸序列HindⅢ和PstⅠ

(4)蛋白质