第二講胚胎工程 生物技術的安全性和倫理問題 生態工和 題組1胚胎工程 生物技術的安全性和倫理問題 1 2010 江蘇生物 16 下列關于利用胚胎工程技術繁殖優質奶羊的敘述 錯誤的是 a 對受體母羊與供體母羊進行同期發情處理b 人工授精后的一定時間內 收集供體原腸胚用于胚胎分割c 利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎d 一次給受體母羊植入多個胚胎 可增加雙胞胎和多胞胎的比例 解析 進行胚胎移植前需對受體母羊和供體母羊進行同期發情處理 使它們具有相同的生理環境 胚胎分割應選擇桑椹胚或囊胚時期的健康胚胎 胚胎分割技術屬于無性繁殖 可獲得兩個基因型完全相同的胚胎 一次給受體母羊植入多個胚胎 從而發育出多個個體 增加了雙胞胎和多胞胎的比例 答案 b 2 2010 江蘇生物 17 老年癡呆癥患者的腦血管中有一種特殊的 淀粉樣蛋白體 它的逐漸積累可能導致神經元損傷和免疫功能下降 某些基因的突變會導致 淀粉樣蛋白體的產生和積累 下列技術不能用于老年癡呆癥治療的是 a 胚胎移植技術b 胚胎干細胞技術c 單克隆抗體技術d 基因治療技術解析 根據題意可知 治療老年癡呆癥的途徑有 導入正常的基因 基因治療技術 提供和修復受損傷的神經元 胚胎干細胞技術 降低 淀粉樣蛋白體的含量 單克隆抗體技術 而胚胎移植是為了獲得優良個體 不能用于治療該病 答案 a 3 2010 上海生物 29 圖中a表示基因工程 c表示發酵工程 d表示克隆技術 則e和b分別表示 a 胚胎移植和細胞培養b 顯微注射技術和細胞培養c 細胞培養和花粉離體培養d 顯微注射技術和花粉離體培養解析 基因工程 發酵工程和克隆技術中都涉及細胞培養 因而可確定e表示細胞培養 b可以表示花粉離體培養 答案 c 4 2010 江蘇生物 18 下列關于轉基因植物的敘述 正確的是 a 轉入到油菜的抗除草劑基因 可能通過花粉傳入環境中b 轉抗蟲基因的植物 不會導致昆蟲群體抗性基因頻率增加c 動物的生長激素基因轉入植物后不能表達d 如轉基因植物的外源基因來源于自然界 則不存在安全性問題解析 抗除草劑基因導入到油菜的染色體后則可以通過花粉傳入環境中 轉抗蟲基因的植物可殺死無抗性昆蟲 對昆蟲的抗性具有選擇作用 所以會導致昆蟲群體抗性基因頻率增加 轉基因技術打破了生殖隔離 動物的生長激素基因轉入植物后可以表達 來源于自然界的目的基因導入植物體后 可能破壞原有的基因結構 具有不確定性 外源基因也可能通過花粉傳播 使其他植物成為 超級植物 等 所以轉基因技術存在著安全性問題 答案 a 5 2010 上海綜合 18 運用轉基因技術培養的單細胞 工程硅藻 可把光合作用合成的有機物以脂質形式儲存起來 科學家計劃在海水中大量培養 工程硅藻 捕撈后從中提煉 生物柴油 與礦物柴油相比 使用這種 生物柴油 的優點是 可再生 不顯著增加碳排放 不排放含硫廢氣 不會對生態環境造成負面影響a b c d 解析 轉基因生物柴油來自 工程硅藻 其成分是脂質 與礦物柴油比較優點是 可再生 不顯著增加碳排放 不會排放含硫廢氣 減少環境污染 對生態環境是否造成負面影響還不確定 答案 a 6 2010 山東理綜 35 胚胎工程是一項綜合性的動物繁育技術 可在畜牧業和制藥業等領域發揮重要作用 下圖是通過胚胎工程培育試管牛的過程 1 從良種母牛采集的卵母細胞 都需要進行體外培養 其目的是 從良種公牛采集的精子需 后才能進行受精作用 2 在體外培養受精卵時 除了給予一定量的o2以維持細胞呼吸外 還需要提供 氣體以維持 3 圖中過程a稱為 它在胚胎工程中的意義在于 4 研制能夠產生人類白細胞介素的牛乳腺生物反應器 需將目的基因導入牛受精卵 最常用的導入方法是 獲得轉基因母牛后 如果 即說明目的基因已經表達 使卵母細胞成熟 或 使卵母細胞獲得受精能力 獲能 co2 培養液 基 的ph 胚胎移植 提高優良母畜的繁殖率 顯微注射法 牛奶中含有人類白細胞介素 或 牛乳腺細胞已合成人類白 細胞介素 解析 本題綜合考查胚胎工程和基因工程的知識 1 人工采集的卵母細胞要在體外培養成熟后才能與獲能的精子完成受精 同理 在體外受精前 要對精子進行獲能處理 2 體外培養受精卵所需氣體主要有o2和co2 o2是細胞代謝必需的 co2的主要作用是維持培養液 基 的ph穩定 3 把早期胚胎移入受體母牛子宮的過程稱為胚胎移植 意義在于可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力 4 基因工程中把目的基因導入動物細胞最常用的方法是顯微注射法 獲得基因表達產物即母牛的乳汁中含有人類白細胞介素說明目的基因已經表達 7 2009 四川理綜 30 將小鼠胚胎干細胞定向誘導分化成一種特定的細胞 命名為m細胞 再將m細胞移植到糖尿病模型小鼠 胰島細胞被特定藥物破壞的小鼠 體內 然后測定小鼠的血糖濃度 結果如圖所示 虛線表示正常小鼠的血糖濃度值 請回答相關問題 1 實驗用的胚胎干細胞取自小鼠的早期囊胚 取出胚胎后一般用 酶將其分散成單個細胞 2 根據實驗結果可以判定m細胞已具有 細胞的功能 說明判定的理由 胰蛋白 胰島b 胰島b細胞分泌的胰島素是唯一降血糖的激素 3 用胰島素基因片段做探針 對小鼠胚胎干細胞和m細胞進行檢測 請在下表的空格中填上檢測結果 用 表示能檢測到 用 表示不能檢測到 上述實驗結果表明 胚胎干細胞通過 定向分化為m細胞 4 若將m細胞的細胞核移植到去核的卵細胞中 重組細胞能否分化為其他類型細胞 請說明理由 基因的選擇性表達 胰島素基因的 表達 能 細胞核含有該物種所特有的全套遺傳物質 細胞核的全能性 解析 1 已機械剪碎的動物組織細胞的分離可以使用胰蛋白酶使之分散開來 2 由于胰島b細胞受損導致無法合成胰島素來降血糖 血糖濃度過高隨尿排出 導致糖尿病的產生 本題中通過曲線反應了未移植m細胞和移植m細胞小鼠血糖濃度的變化 可見移植m細胞的小鼠血糖濃度降低 顯然m細胞發揮了胰島b細胞的功能 3 這里的m細胞是小鼠的胚胎干細胞經過細胞增殖 分化而產生的 由于是通過有絲分裂增殖 所以m細胞和胚胎干細胞的dna是一樣的 然而細胞分化的實質為基因的選擇性表達 追究其原因就是相同的dna轉錄形成了不同的rna 進一步合成了不同的蛋白質 所以m細胞和胚胎干細胞中的rna是不一樣的 從而在進行dna探針雜交實驗時出現了如表格中顯示的雜交結果 4 細胞核含有該物種所特有的全套遺傳物質 故其細胞核移植到去核的卵細胞中 重組細胞能分化為其他類型細胞 8 2009 寧夏理綜 41 下圖為哺乳動物的胚胎干細胞及其分化的示意圖 請回答 1 胚胎干細胞是從動物胚胎發育至 期的內細胞團或胎兒的 中分離得到的一類細胞 2 圖中分化程度最低的干細胞是 在體外培養條件下 培養液中加入 因子 可誘導該種干細胞向不同類型的組織細胞分化 囊胚 原始性腺細胞 胚胎干細胞 分化誘導 3 在機體內 皮膚干細胞分化成皮膚細胞是機體細胞中基因 的結果 4 某患者不能產生正常的白細胞 通過骨髓移植可以達到治療的目的 骨髓移植的實質是將圖中的 細胞移植到患者體內 5 若要克隆某種哺乳動物 從理論上分析 上述紅細胞 白細胞 皮膚細胞 神經細胞中不能選用作為供體的細胞是成熟的 其原因是 6 若某藥物可抑制肝腫瘤細胞dna的復制 使用該藥物可使肝腫瘤細胞停留于細胞周期的 期 7 在制備單克隆抗體過程中的細胞融合階段 用 細胞與骨髓瘤細胞融合 經多次篩選最終得到能分泌 的雜交瘤細胞 選擇性表達 造血干 紅細胞 細胞中無細胞核 間 b淋巴 特異性抗體 解析 1 胚胎干細胞是從早期胚胎或胎兒原始性腺中分離出來的一類細胞 囊胚階段細胞開始分化為內細胞團和滋養層細胞 2 圖中分化程度最低的干細胞是胚胎干細胞 全能性最高 在體外培養條件下 要想將該種干細胞誘導分化形成不同類型的組織細胞 須向培養液中加入分化誘導因子 3 細胞分化是細胞中基因選擇性表達的結果 4 骨髓是人體的造血組織 存在造血干細胞 骨髓移植的實質是將造血干細胞移植到患者體內 5 克隆某種哺乳動物需要供體提供細胞核 而成熟的紅細胞沒有細胞核 所以不能作為供體 6 細胞周期包括分裂間期和分裂期 分裂間期完成dna分子的復制和有關蛋白質的合成 7 在制備單克隆抗體過程中的細胞融合階段 用b淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合 經篩選最終得到能分泌特異性抗體的雜交瘤細胞 題組2生態工程 9 2007 四川理綜 3 在社會主義新農村建設中 四川某地通過新建沼氣池和植樹造林 構建了新型農業生態系統 如圖所示 下列有關敘述不正確的是 a 該生態系統中 處于第二營養級的生物有人和家禽家畜b 該生態系統中 人的作用非常關鍵 植物是主要成分c 該生態系統的建立 提高了各營養級間的能量傳遞效率d 沼氣池的建造和植樹造林 提高了該生態系統的穩定性解析 生態農業實現了能量的多級利用和物質的循環利用 雖不能提高各營養級的能量傳遞效率 但提高了該生態系統的穩定性 答案 c 10 2007 廣東生物 16 豬 沼 茶 是華南山地丘陵地區常見的生態農業模式 由種植 茶樹 養殖 豬 農戶 人 和沼氣生產 微生物 四個子系統構成 該生態農業模式 a 是由茶樹 豬 人和微生物組成的生態系統b 實現了物質和能量在系統中的多級循環利用c 使整個生產過程進入了廢物資源化的良性循環d 注重系統內部的自身調節作用 不需要外部投入解析 該生態農業系統除了茶樹 豬 人和微生物外 還有農作物 在生態系統中物質可以循環利用 能量不能循環利用 只能是單向流動 生態農業系統需要從外部投入肥料 能量 才能正常運轉 生態農業系統最大的優點是廢物資源化的良性循環利用 答案 c 11 2008 江蘇生物 26 江蘇某農戶創建的冬季生態型種植養殖模式如圖所示 請據圖回答下列問題 1 牛棚內產生的 可擴散進入蔬菜大棚 提高蔬菜的光合效率 蔬菜光合作用產生的 可擴散進入牛棚 2 秸稈除了作為牛的飼料外 還可與牛糞混合堆放進行 腐熟的產物肥效提高 這是因為 這種肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜產量 二氧化碳 氧氣 發酵 微生物將有機物分解為無機物 3 在牛的品系 飼料品種和用量不變的條件下 采用這種養殖模式 牛的生長速率明顯提高 其主要原因是 4 牛棚保溫所需的熱能來源于牛自身散熱 地熱 和 5 從生態系統主要功能的角度分析 這種種植養殖模式較好地實現了 牛棚內溫度較高 因而牛維持體溫消耗的能量較少 太陽光能 發酵產熱 物質的循環利用和能量的高效利用 解析 1 植物通過光合作用消耗二氧化碳產生氧氣 動物則是消耗氧氣產生二氧化碳 彼此有利 2 通過微生物的發酵作用也可以分解有機物 產生二氧化碳和無機鹽供給綠色植物 3 這種養殖模式使冬季牛棚內溫度較高 牛維持體溫消耗的能量較少 自然生長速率明顯提高 5 生態農業的基本原理是物質的循環再生和能量的多級利用 12 2009 廣東生物 32 為加強水體治理 珠江流域某城市構建了較大面積的人工濕地 1 當污染物隨水流進入該濕地時 濕地水體中碳元素的遷移和轉化途徑如圖 請用箭頭和文字補充虛線框中的碳轉化途徑 2 一段時間后 濕地中出現了輪蟲等浮游動物 可控制綠藻等浮游植物的增殖 管理員還放養了一些魚和鴨 為城市增添自然氣息 請寫出可能存在的食物鏈 兩條 3 如果含有重金屬的工業廢水進入該系統 請根據生態學基本原理 指出可能產生哪些負面影響 解析 由圖可知 可溶性有機碳可作為好氧細菌的碳源 被好氧細菌分解利用 好氧細菌呼吸作用產生的二氧化碳等作為黑藻 綠藻等植物光合作用的原料 同時又是其呼吸作用的產物 在細菌 植物 無機環境之間形成了穩定的物質循環 根據題意 可梳理出兩條食物鏈 重金屬鹽在食物鏈中有富集現象 對處于較高營養級的人危害很大 而且難于降解 易發生二次污染 答案 1 2 綠藻 輪蟲 魚黑藻 魚 鴨 3 重金屬進入食物鏈 危害人體健康 重金屬無法降解 易發生二次污染 考點1胚胎工程相關問題整合 一 網絡構建 二 受精及胚胎發育的過程1 受精過程 1 準備階段 包括精子獲能及卵子達到減數第二次分裂中期 2 受精階段 包括精子穿越放射冠和透明帶 進入卵黃膜 雌 雄原核形成及其融合 3 防止多個精子入卵受精的屏障 透明帶反應 卵黃膜封閉作用 4 受精的標志和受精完成的標志 卵子受精的標志 在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體 受精完成的標志 雌 雄原核的融合 2 早期胚胎發育過程 三 胚胎工程的操作流程1 試管動物生產流程 2 克隆動物的培育流程 根據發育成新個體d的重組細胞核由動物b提供 而性別及大多數遺傳性狀是由核內遺傳物質決定的 故b d兩者的性別及大多數遺傳性狀相同 克隆動物的起點是經過核移植形成的一個細胞 其遺傳物質主要來自供核一方 3 胚胎移植的培育流程以牛胚胎移植為例 四 胚胎工程的應用1 胚胎移植的過程 配種或人工授精 胚胎移植 檢查 2 胚胎分割 采用機械方法將 經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術 3 胚胎干細胞 es或ek細胞 1 來源 由或中分離出來的一類細胞 2 特點 3 應用 治療人類的某些頑癥 培育移植用的人造組織器官 作為研究體外細胞分化的理想材料 對供 受體的選擇和處理 對胚胎的收集 檢查 培養或保存 早期胚胎切割成2等份 4等份或8等份等 早期胚胎 原始性腺 體積小 細胞核大 核仁明顯 具有發育的全能性 五 生物技術可能引發的安全性問題和倫理問題1 轉基因生物可能引起的安全性問題 1 食物安全問題 出現滯后效應 營養成分改變 侵犯宗教信仰者或素食者的權益 2 生物安全問題 成為新雜草 威脅其他生物生存 通過基因重組產生 超級雜草 3 環境安全問題 打破自然界物種的原有界限 重組微生物降解某些化合物的過程中 重組dna與微生物雜交 產生 轉基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或過敏蛋白可通過蜜蜂進入蜂蜜中 最后進入其他動物和人體內 出現新的過敏原 成為 入侵的外來物種 破壞生態系統穩定性 產生污染環境的中間產物 有害病原微生物 2 生物技術引發的倫理問題 1 克隆人技術 沖擊現有婚姻 家庭和兩性關系等傳統倫理道德觀念 人為制造心理上和社會地位上都不健全的人 2 設計試管嬰兒 把試管嬰兒當作人體零配件工廠 是對生命的不尊重 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 違反人類倫理道德 對個人隱私權提出挑戰 制造基因歧視 3 正確看待生物技術 1 正視轉基因技術可能帶來的安全性問題 要趨利避害 不能因噎廢食 2 4 生物武器 1 分類 病毒 經過基因重組的致病菌等 2 特點 危害時間長 隱蔽性強 3 公眾態度 禁止生物武器的研發 生產 儲存 擴散 使用 支持治療性克隆 反對任何生殖性克隆人實驗 致病菌 生化毒劑 致病性強 傳染力強 1 幾種特殊的生殖方式的比較 例1 深圳3月 牛胚胎移植的基本程序如圖所示 請據圖回答 1 圖中a b c過程分別是指 2 供體母牛的主要職能是 受體母牛必須具備 3 為了提高牛胚胎的利用率 常采取的方法是 處理的時期是 理由是 4 從哺乳動物早期胚胎或原始性腺中分離出來的細胞 稱為es或ek細胞 這類細胞的形態特征有 5 你認為胚胎移植技術在生產實踐中的主要意義有哪些 超數排卵 沖卵 胚胎移植 只產生具有優良遺傳特性的胚胎 健康的體質和健康的繁殖能力 胚胎分割移植 桑椹胚或囊胚期 此時還未出現細胞分化或分化程度低 體積小 細胞核大 核仁明顯 胚胎移植技術可以加快優良種畜的繁殖速度 迅速推廣新品種 體積小 細胞核大 核仁明顯 例2 試管嬰兒 技術是通過將不孕夫婦的精子和卵細胞取出在試管中完成受精 并在試管中培養受精卵使其發育到桑椹胚或囊胚階段 再將胚胎移入女性子宮內發育成胎兒 它不僅使一部分不能生育的男女重新獲得了生育的機會 也為人類的優生開辟了新的途徑 據此回答 1 試管嬰兒 技術在生物學上所依據的原理是 a 有性生殖b 組織培養c 克隆技術d 基因工程 2 試管嬰兒 的形成用到下列哪些技術 填序號 體外培養 人工授精 胚胎移植 核移植 a 3 要得到 同卵雙胞胎 采用的技術是 雙胞