2020版高考生物二轮复习 专题十考点30 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程学案

2020版高考生物二轮复习 专题十考点30 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程学案

考点30　胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程 ‎1．早期胚胎发育过程的流程分析 受精卵 ‎↓卵裂 桑椹胚：卵裂形成的，包括32个细胞左右的胚，每个细胞都属于全能细胞 ‎↓‎ 囊胚 ‎↓‎ 原肠胚：出现内、中、外三个胚层的分化 ‎↓‎ 幼体 ‎2．胚胎工程操作流程分析(以牛为例)‎ 8‎ ‎(1)上述图示中几次用到了激素？分别起什么作用？‎ 提示　两次。第一次用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理；第二次用激素对受体和供体母牛进行同期发情处理。‎ ‎(2)胚胎移植过程进行哪两次检查？‎ 提示　第一次是对收集的胚胎进行检查；第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。‎ ‎(3)胚胎移植所用胚胎是有性生殖还是无性生殖产生的？‎ 提示　判断有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成，还是通过核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成。其中通过核移植技术和胚胎分割形成的胚胎是无性生殖产生的。‎ ‎(4)胚胎移植(胚胎能够移入受体、胚胎收集、胚胎在受体能够存活、胚胎能够正常生长发育)的生理学基础是什么？‎ 提示　①哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理学基础。‎ ‎②早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理学基础。‎ ‎③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理学基础。‎ ‎④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理学基础。‎ ‎3．胚胎干细胞的培养流程 8‎ ‎4．转基因生物的安全性问题 ‎(1)食物安全方面：可能合成毒蛋白、出现新的过敏原、改变食物的营养成分等。‎ ‎(2)生物安全方面：有可能造成“基因污染”，危害生物的多样性。‎ ‎(3)环境安全方面：有可能打破物种界限，改变生态系统的能量流动和物质循环；造成二次污染或产生危害动植物和人类的病原微生物。‎ ‎5．生物技术引发的伦理问题 ‎(1)克隆人技术 ‎①违反人类伦理道德。‎ ‎②冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。‎ ‎③人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。‎ ‎(2)设计试管婴儿 ‎①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。‎ ‎②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。‎ ‎(3)基因检测 ‎①对个人隐私权提出挑战。‎ ‎②制造基因歧视。‎ ‎6．正确看待生物技术 ‎(1)正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。‎ ‎(2)我国政府支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人实验。‎ ‎7．生态工程的原理比较 项目 理论基础 意义 实例 物质循环再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 无废弃物农业 物种多样性原理 生态系统的稳定性 生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力 ‎“三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性 8‎ 协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 生物的数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题、过度放牧等 整体性原理 社会、经济、自然构成复合系统 统一协调各种关系，保障生态系统的平衡与稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题 系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式 改善和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘 系统整体性原理：整体大于部分之和 保持很高的系统生产力 珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系 题组一　胚胎工程 ‎1．下图表示利用小鼠胚胎干细胞(ES细胞)做的研究，分析回答下列问题：‎ ‎(1)a过程表示基因工程，则其核心步骤是________________。该过程所使用的工具酶有__________________。‎ ‎(2)b过程可增加ES细胞的数量，若想从早期胚胎中获得更多的ES细胞，可将早期胚胎培养至______(时)期。d过程移入的胚胎能够存活，是因为代孕子宫不会对其发生________________。同时能与受体子宫建立正常的________________联系。用肝癌细胞作抗原刺激B淋巴细胞，再将此淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后获得细胞代谢产物______________，该产物与抗癌药物结合制成“生物导弹”，从而定向杀死小鼠体内的肝癌细胞。‎ ‎(3)图示研究过程中使用的技术有______________________________(至少答出3个)。若要培养试管动物，除以上技术外，还需要运用____________技术。‎ 答案　(1)(致癌)基因表达载体的构建　限制性核酸内切酶和DNA连接酶　(2)囊胚　免疫排斥反应　生理和组织　抗肝癌细胞抗体　(3)DNA重组技术、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植　体外受精 解析　(1)a过程表示基因工程，基因工程的核心步骤为基因表达载体的构建，该过程所使用的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶。‎ 8‎ ‎(2)b过程胚胎干细胞的体外培养，可以获得更多的ES细胞，其采用的技术属于细胞工程中的动物细胞培养技术。胚胎干细胞来自早期胚胎(囊胚的内细胞团)和原始性腺，因此若要从早期胚胎中获得更多ES细胞，则可将早期胚胎培养至囊胚期。d过程移入的胚胎能够存活，是因为代孕子宫不会对其发生免疫排斥反应。同时能与受体子宫建立正常的生理和组织联系。用肝癌细胞作抗原刺激B淋巴细胞，再将此淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后获得细胞代谢产物抗肝癌细胞抗体，该产物与抗癌药物结合制成“生物导弹”，从而定向杀死小鼠体内的肝癌细胞。‎ ‎(3)完成图示研究过程需要使用的技术有早期胚胎培养(技术)、胚胎移植(技术)、DNA重组技术、动物细胞培养(技术)，若要培养试管动物，除以上技术外，还需要运用体外受精技术。‎ ‎2．随着科学技术的发展，人们可以通过结合多种现代生物技术大量生产出人类需求量大的一些药物，如我国基因工程药物的研制和生产就已取得极大的成功。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，大致过程如图所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)哺乳动物的体外受精主要包括[a]________、[b]____________和受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射_______________________________________，使其排出更多的卵子。‎ ‎(2)在过程c中需要用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶，构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是________________识别、结合的位点。‎ ‎(3)d过程常用的方法是____________，e过程的名称为____________，胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下________________的转移。‎ ‎(4)若要一次获得多只完全相同的转基因牛，应采用胚胎分割技术，通常选择发育良好、形态正常的桑椹胚或________。‎ 答案　(1)精子的获取　卵母细胞的采集　促性腺激素 ‎(2)RNA聚合酶　(3)显微注射法　胚胎移植　空间位置　(4)囊胚 解析　(1)由题图可知，图中a表示精子的获取，b表示卵母细胞的采集；若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射促性腺激素，使其排出更多的卵子。‎ ‎(2)完整的基因表达载体要包括目的基因、乳腺蛋白基因的启动子和终止子、标记基因等部分，其中启动子是RNA聚合酶识别、结合位点。‎ 8‎ ‎(3)图中d表示将目的基因导入受精卵，一般采用显微注射法；e表示胚胎移植，其实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。‎ ‎(4)胚胎分割技术中通常选择发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚进行操作。‎ 题组二　生物技术的安全性和伦理问题 ‎3．烟草具有较高的经济价值，但易遭受病虫害。为获得抗虫的烟草植株，可将抗虫基因导入烟草细胞。请回答下列问题：‎ ‎(1)农杆菌的Ti质粒上的T-DNA具有____________________________的特点。将抗虫基因插入T-DNA上，导入用________处理过的农杆菌，筛选成功后让其侵染能分泌________化合物的烟草细胞，再通过____________________________________________________技术获得转基因烟草植株。该技术是否成功还需要进行检测与鉴定，个体水平上的鉴定方法是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)上述方法虽比较经济，但是会存在安全性问题，如将抗虫基因导入到烟草细胞核的染色体DNA上，则抗虫基因会随________(填“花粉”或“卵细胞”)扩散传播，容易产生基因污染，故可以通过基因枪法将________打入烟草细胞叶绿体以实现转化。同时还应注意，目的基因需导入植物细胞叶绿体的非基因序列中，目的是_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)可转移至受体细胞并且能整合到受体细胞染色体的DNA上　Ca2＋(或CaCl2)　酚类　植物组织培养　抗虫接种实验　(2)花粉　抗虫基因表达载体　避免叶绿体内源(或自身)基因表达异常，影响烟草(叶绿体)的正常生理功能 解析　(1)农杆菌的Ti质粒上的T-DNA具有可转移至受体细胞并且能整合到烟草细胞染色体的DNA上的特点。将抗虫基因插入T-DNA上，导入用Ca2＋(或CaCl2)处理过的农杆菌，筛选成功后让其侵染能分泌酚类化合物的烟草细胞，再通过植物组织培养技术获得转基因烟草植株。抗虫基因导入烟草细胞后，是否赋予了烟草抗虫特性，在个体水平上需要做抗虫接种实验。‎ ‎(2)如将抗虫基因导入到烟草细胞核的染色体DNA上，则抗虫基因会随花粉扩散传播，容易产生基因污染，故可以通过基因枪法将抗虫基因表达载体打入烟草细胞叶绿体以实现转化，以避免基因污染。同时还应注意，目的基因需导入植物细胞叶绿体的非基因序列中，以避免叶绿体内源(或自身)基因表达异常，影响烟草(叶绿体)的正常生理功能。‎ ‎4．“试管婴儿”技术是通过将不孕不育夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精，并在试管中培养得到胚胎，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答下列问题：‎ ‎(1)“试管婴儿”技术在生物学上主要依据的原理是(　　)‎ A．有性生殖 B．组织培养 C．克隆技术 D．基因工程 8‎ ‎(2)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是____________，双胞胎的性别是否相同？________。‎ ‎(3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是______________________________________________________________，在技术手段上的区别是____________________________________。‎ ‎(4)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_________________________________。‎ 答案　(1)A　(2)胚胎分割移植　相同　(3)前者主要用于帮助不孕不育夫妇孕育胎儿，并顺利出生，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病　后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断　(4)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德 解析　(1)试管婴儿也是由精子与卵细胞结合形成的受精卵发育而来的，在生殖方式上它属于有性生殖。(2)进行胚胎分割移植，可形成两个婴儿，即同卵双胞胎，性别完全相同。(3)“试管婴儿”技术主要用于帮助不孕不育夫妇孕育胎儿，并顺利出生；“设计试管婴儿”技术可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病。(4)有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死、滥用设计试管婴儿技术如设计婴儿性别等会引起性别比例失调，违反了伦理道德。‎ 题组三　生态工程的原理 ‎5．随着“绿水青山就是金山银山”的提出，生态经济的重要性日益增显。综合所学知识，回答下列有关问题：‎ ‎(1)“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一，这一成就遵循的基本原理是____________________原理。生态经济改变了人类能征服自然的错误观念，其所遵循的主要原则是________________，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。与传统的工程相比，生态工程的特点是______________。‎ ‎(2)“三北防护林”被誉为“世界生态工程之最”，该工程依据的基本原理主要是______________、______________(答出2个)。‎ ‎(3)湿地生态恢复工程是采用工程和____________________________________相结合的方法，使受到干扰的湿地恢复，在湿地的周围还应建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠______________机制恢复其生态功能。‎ 答案　(1)物质循环再生　循环经济　少消耗、多效益、可持续　(2)物种多样性原理　整体性原理　(3)生物措施　自然演替 解析　建立生态农业，实现生态经济，必须遵循的基本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、系统学与工程学原理。‎ 8‎ ‎(1)“无废弃物农业”指的是生态农业中一些物质被循环利用，没有直接作为废弃物被抛弃而污染环境，这一成就所遵循的基本原理是物质循环再生原理。生态经济所遵循的主要原则是循环经济，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。与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。‎ ‎(2)“三北防护林”被誉为“世界生态工程之最”，是指在我国三北地区(西北、华北和东北)建设的大型人工林业生态工程。它主要是为了改善生态环境，其最重要的生态效益是防风固沙，防止沙漠化，该工程依据的基本原理主要是物种多样性原理和整体性原理。‎ ‎(3)湿地生态恢复工程是采用工程和生物措施相结合的方法，使受到干扰的湿地恢复，在湿地的周围还应建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使被破坏的湿地依靠自然演替机制恢复其生态功能。‎ ‎6．党的十九大报告指出要“大力度推进生态文明建设，全面节约资源的有效推进，能源资源消耗强度大幅下降。重大生态保护和修复工程进展顺利，森林覆盖率持续提高。生态环境治理明显加强，环境状况得到改善”。请回答下列相关问题：‎ ‎(1)生态工程是对____________________进行修复重建，对____________________________进行改善，促进人和自然的和谐发展。‎ ‎(2)全面节约资源的有效推进，能源资源消耗强度大幅下降很大程度上得益于实行“________”的原则，从而实现废弃物的资源化。‎ ‎(3)实行生态工程，很多时候还需要考虑人文关怀、贫困地区的收入等问题，才能很好的解决“前面造林，后面砍林”的现象，这遵循的是生态工程的________原理。‎ ‎(4)在保护濒危植物方面，运用了很多技术，比如微型繁殖运用的是____________技术，其原理是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)在处理城市生态系统垃圾时，采用了生物治理法，分解者处理垃圾的相关目的基因从分解者体内用________酶切割下来，再与________相连导入受体菌中。‎ 答案　(1)已被破坏的生态环境　造成环境污染和破坏的传统生产方式　(2)循环经济　(3)整体性　(4)植物组织培养　植物细胞的全能性　(5)限制性核酸内切 载体 解析　生态经济：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另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。生态工程遵循的原理：物质循环再生原理、物种多样性原理、协调平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。‎ ‎(1)生态工程是对已被破坏的生态环境进行修复重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进人和自然的和谐发展。‎ ‎(2)全面节约资源的有效推进，能源资源消耗强度大幅下降很大程度上得益于实行“循环经济”的原则，从而实现废弃物的资源化。‎ ‎(3)解决“前面造林，后面砍林”的现象，遵循的是生态工程的整体性原理。‎ ‎(4)微型繁殖运用了植物组织培养技术，该技术的原理是植物细胞的全能性。‎ ‎(5)从分解者体内获取处理垃圾的相关目的基因需要用限制性核酸内切酶进行切割，再利用DNA连接酶将之与载体连接起来，导入受体菌中。‎ 8‎