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課時(shí)作業(yè)18 胚胎工程與生態(tài)工程 1．(2016荊州市聯(lián)考)科學(xué)家采用不同方法培育良種牛的過程。請據(jù)圖回答有關(guān)問題： (1)與一般的繁育良種動(dòng)物方式相比較，胚胎移植的優(yōu)勢是________。為提高良種奶牛的繁殖能力，在獲取卵母細(xì)胞之前需用促性腺激素對(duì)奶牛進(jìn)行處理，目的是________。 (2)“轉(zhuǎn)基因牛”D培育過程中，常用受精卵作為外源基因的受體細(xì)胞，主要原因是________。 (3)圖中數(shù)字標(biāo)號(hào)①代表的結(jié)構(gòu)為________，①將來發(fā)育為________，c→d過程需對(duì)其均等分割的目的是________。A、B牛基因型是否相同？________。 (4)在培育良種牛的過程中，都運(yùn)用了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，為防止雜菌的污染而要加入一定量的________。 答案　(1)可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力　超數(shù)排卵 (2)受精卵的全能性易于表達(dá) (3)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　胎兒的各種組織　有利于胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育　相同 (4)抗生素 解析　(1)與一般的繁育良種動(dòng)物方式相比較，胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力；對(duì)良種母牛注射促性腺激素可促使其超數(shù)排卵。(2)由于受精卵的全能性易于表達(dá)，因此良種牛培育過程中，常用受精卵作為外源基因的受體細(xì)胞。(3)圖中①為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來發(fā)育為胎兒的各種組織；c→d過程需對(duì)其均等分割，這樣有利于胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。來自同一個(gè)胚胎的后代具有相同的基因型，因此A、B牛的基因型相同。(4)在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，為防止雜菌的污染而要加入一定量的抗生素。 2．(2016武漢市武昌區(qū)調(diào)研)回答下列有關(guān)現(xiàn)代生物科技方面的問題： (1)構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時(shí)，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生________末端。若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接，一般選擇能使二者產(chǎn)生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。 (2)在精卵結(jié)合過程中，防止多精入卵的第二道屏障稱做：________。 (3)生態(tài)經(jīng)濟(jì)：使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化?！盁o廢棄物農(nóng)業(yè)”體現(xiàn)了生態(tài)工程________原理。 (4)若要獲取轉(zhuǎn)基因植物人工種子，需培養(yǎng)到________階段，再進(jìn)行人工種皮的包裹；如用植物細(xì)胞實(shí)現(xiàn)目的基因所表達(dá)的蛋白質(zhì)類藥物的工廠化生產(chǎn)，培養(yǎng)到________階段即可。 (5)動(dòng)物克隆技術(shù)：目前動(dòng)物的克隆主要采用________技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，我國禁止生殖性克隆，但不反對(duì)________的研究。 答案　(1)平　相同 (2)卵黃膜封閉作用 (3)物質(zhì)循環(huán)再生 (4)胚狀體　愈傷組織 (5)核移植　治療性克隆 解析　(1)限制酶切割DNA后，可能產(chǎn)生黏性末端或平末端。若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接，一般選擇能使二者產(chǎn)生相同黏性末端的限制酶。(2)防止多精入卵的兩道屏障：第一道是透明帶反應(yīng)；第二道是卵黃膜封閉作用。(3)生態(tài)經(jīng)濟(jì)：使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化?！盁o廢棄物農(nóng)業(yè)”體現(xiàn)了生態(tài)工程物質(zhì)循環(huán)再生原理。(4)人工種子是指通過植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽等為材料，通過人工薄膜包裝得到的種子。因此，若要獲取轉(zhuǎn)基因植物人工種子，需培養(yǎng)到胚狀體階段，而用植物細(xì)胞實(shí)現(xiàn)目的基因所表達(dá)的蛋白質(zhì)類藥物的工廠化生產(chǎn)，只需培養(yǎng)到愈傷組織階段即可。(5)目前動(dòng)物的克隆主要采用核移植技術(shù)來實(shí)現(xiàn)；我國禁止生殖性克隆，但不反對(duì)治療性克隆的研究。 3．(2016漢中市二模)霧霾引發(fā)了全國人民的關(guān)注和討論；天津港火災(zāi)爆炸事故遺址已徹底清理建設(shè)海港生態(tài)公園，生態(tài)環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。請回答下列問題： (1)陜西榆林為產(chǎn)煤大市，礦區(qū)生態(tài)破壞嚴(yán)重，礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程的關(guān)鍵在于________，具體實(shí)施的措施有________、________(任答兩點(diǎn))。 (2)某生態(tài)工程以沼氣工程為中心，各類植物的秸桿、枝葉用來生產(chǎn)飼料喂養(yǎng)畜、禽、魚，人、畜、禽糞便作為原料生產(chǎn)沼氣，沼渣水返還農(nóng)田、菜園、果園、苗圃、漁塘，體現(xiàn)了生態(tài)工程的________原理。該生態(tài)工程建設(shè)中，魚塘中每一種魚苗的投放量都不宜超過其________。 (3)一般來說，生態(tài)工程的主要任務(wù)是對(duì)________進(jìn)行修復(fù)，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。在應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)治理重金屬污染的土壤時(shí)，需選擇符合要求的植物，這遵循了生態(tài)工程的________原理。 答案　(1)植被恢復(fù)與土壤微生物群落的重建 人工制造表土、多層覆蓋、特殊隔離、土壤侵蝕控制、植被恢復(fù)工程 (2)物質(zhì)循環(huán)再生　環(huán)境容納量 (3)已破壞的生態(tài)系統(tǒng)　協(xié)調(diào)與平衡原理 解析　(1)礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程的關(guān)鍵在于植被恢復(fù)與土壤微生物群落的重建，具體實(shí)施的措施有人工制造表土、土壤侵蝕控制、植被恢復(fù)工程等。(2)該生態(tài)工程以沼氣工程為中心，各類植物的秸稈、枝葉用來生產(chǎn)飼料喂養(yǎng)畜、禽、魚，人、畜、禽糞便作為原料生產(chǎn)沼氣，沼渣水返還農(nóng)田、菜田、果園、苗圃、魚塘，體現(xiàn)了生態(tài)工程的物質(zhì)循環(huán)再生原理。該生態(tài)工程建設(shè)中，魚塘中每一種魚苗的投放量都不宜超過其環(huán)境容納量。(3)生態(tài)工程的主要任務(wù)是對(duì)已破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。在應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)治理重金屬污染的土壤時(shí)，需選擇符合要求的植物，這遵循了生態(tài)工程的協(xié)調(diào)與平衡原理。 4．(2016邯鄲市一模)杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，被稱“鉆石級(jí)”肉用綿羊?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如圖所示，請據(jù)圖回答問題： ―→ (1)此過程用到的生物技術(shù)有__________________________(答出兩個(gè)即可得分)。 (2)為了獲得更多的卵母細(xì)胞，需用________________對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行處理。進(jìn)行體外受精前，需將卵母細(xì)胞培養(yǎng)到________期；精子需進(jìn)行________處理。受精時(shí)防止多精入卵的兩道屏障分別是________和________。 (3)生產(chǎn)上常用________________期的胚胎進(jìn)行胚胎移植，移植的胚胎在受體綿羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是____________________________________。 答案　(1)體外受精技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植等(答出兩個(gè)即可) (2)促性腺激素　MⅡ中　獲能　透明帶反應(yīng)　卵細(xì)胞膜反應(yīng) (3)桑椹胚或囊胚　受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng) 解析　(1)分析圖示可知：從采集卵母細(xì)胞、精子到受精卵的形成用到了體外受精技術(shù)；將受精卵培養(yǎng)成早期胚胎用到了早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)；將早期胚胎移入當(dāng)?shù)仄胀ňd羊，采用了胚胎移植技術(shù)。(2)用促性腺激素處理雌性杜泊羊，使其超數(shù)排卵，可以獲得更多的卵母細(xì)胞。進(jìn)行體外受精前，需將卵母細(xì)胞培養(yǎng)到MⅡ中期；精子需進(jìn)行獲能處理。受精時(shí)防止多精入卵的兩道屏障分別是透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。(3)生產(chǎn)上常用桑椹胚或囊胚期的胚胎進(jìn)行胚胎移植，移植的胚胎在受體綿羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是：受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。 5．(2016濰坊市模擬)[生物——選修3：現(xiàn)代生物技術(shù)專題] 我國基因工程藥物的研制和生產(chǎn)發(fā)展迅猛。目前科學(xué)家已在牛和羊等動(dòng)物的乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素等重要藥品，大致過程如圖所示： (1)哺乳動(dòng)物的體外受精主要包括________、________和受精等幾個(gè)主要步驟。若要充分發(fā)揮優(yōu)良母畜的繁殖潛能，可給供體注射________，使其排出更多的卵子。 (2)在過程C中需要用到的工具酶有________。要使人的藥用蛋白基因在奶牛乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)，完整的基因表達(dá)載體要包括目的基因、________、標(biāo)記基因等部分。 (3)d過程常用的方法是________，e過程的名稱為________。 (4)若要一次獲得多只完全相同的轉(zhuǎn)基因牛，應(yīng)采用________技術(shù)，通常選擇________的桑椹胚或囊胚。 (5)早期胚胎發(fā)育的幾個(gè)階段：受精卵→________期→桑椹胚→囊胚→________。 答案　(1)精子的獲取　卵母細(xì)胞的采集　促性腺激素 (2)限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)、DNA連接酶　啟動(dòng)子、終止子 (3)顯微注射法　胚胎移植 (4)胚胎分割　發(fā)育良好、形態(tài)正常 (5)卵裂　原腸胚 解析　試題分析：(1)哺乳動(dòng)物的體外受精主要包括精子的獲取、卵母細(xì)胞的采集和受精等幾個(gè)主要步驟。為使性成熟的雌牛一次排出更多的卵子，可對(duì)其注射促性腺激素使其超數(shù)排卵。(2)過程C為構(gòu)建基因表達(dá)載體，需要用到的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)、DNA連接酶。完整的基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等部分。(3)d過程表示將構(gòu)建的基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞(受精卵)，常用的方法是顯微注射法。e過程為胚胎移植。(4)若要一次獲得多只完全相同的轉(zhuǎn)基因牛，應(yīng)采用胚胎分割技術(shù)。胚胎分割時(shí)通常選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(5)早期胚胎發(fā)育的幾個(gè)階段：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原腸胚。 6．(2016臨沂市二模)[生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題] Kanuma是治療溶酶體酸性脂肪酶缺乏癥一種蛋白類藥物。將修飾過的Kanuma基因?qū)肽膛Ｊ芫阎?，并在奶牛乳腺中表達(dá)。請回答： (1)構(gòu)建Kanuma基因的表達(dá)載體時(shí)，需使用的工具酶是________和________。在基因表達(dá)載體中，除含有目的基因，標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)外，通常還有________________。 (2)為獲得更多的受精卵，需用________對(duì)雌性奶牛進(jìn)行處理以獲得更多卵子，并在受精前對(duì)精子進(jìn)行________處理。受精時(shí)防止多精入卵的兩道屏障分別是________和________。 (3)從胚胎的________或原始性腺中分離出來的細(xì)胞稱為ES細(xì)胞。 (4)為檢測基因是否導(dǎo)入奶牛的受精卵中，可采用的方法是__________________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)限制酶　DNA連接酶　啟動(dòng)子、終止子 (2)促性腺激素　獲能　透明帶反應(yīng)　卵細(xì)胞膜反應(yīng) (3)內(nèi)細(xì)胞團(tuán) (4)DNA分子雜交 解析　(1)構(gòu)建基因的表達(dá)載體需使用限制酶和DNA連接酶，基因的表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)和目的基因。(2)超數(shù)排卵的方法是用促性腺激素處理以獲得更多卵子，并在受精前對(duì)精子進(jìn)行獲能處理。受精時(shí)防止多精入卵的兩道屏障分別是透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。(3)ES細(xì)胞從胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和原始性腺中分離。(4)檢測基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞可采用的方法是DNA分子雜交。 7．(2016葫蘆島市一模)請回答下列與動(dòng)物克隆技術(shù)有關(guān)的問題： (1)利用體細(xì)胞進(jìn)行核移植的難度明顯________(填“大于”或“小于”)胚胎細(xì)胞的核移植，原因是________。 (2)從動(dòng)物卵巢中采集的卵母細(xì)胞，一般要在體外培養(yǎng)到減數(shù)________(填“第一次分裂”或“第二次分裂”)中期才能用于實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中要用微塑吸管將________一并吸出。 (3)從供體動(dòng)物取出體細(xì)胞后，通過________技術(shù)將供體細(xì)胞注入________中。 (4)可通過________(物理方法)將受體細(xì)胞激活，使其進(jìn)行細(xì)胞分裂和發(fā)育。當(dāng)動(dòng)物胚胎在體外發(fā)育到一定階段時(shí)，還需通過________技術(shù)將胚胎移入受體(代孕)動(dòng)物體內(nèi)，繼續(xù)發(fā)育。 答案　(1)大于　體細(xì)胞分化程度高，全能性不容易恢復(fù) (2)第二次分裂　第一極體和細(xì)胞核 (3)顯微注射　(去核)卵母細(xì)胞 (4)電脈沖(或電刺激)　胚胎移植 解析　(1)相對(duì)于胚胎細(xì)胞，體細(xì)胞分化程度高，全能性不容易恢復(fù)，因此利用體細(xì)胞進(jìn)行核移植的難度明顯大于胚胎細(xì)胞的核移植。(2)從動(dòng)物卵巢中采集的卵母細(xì)胞，一般要在體外培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期才能用于實(shí)驗(yàn)；核移植時(shí)是將細(xì)胞核移植到去核卵細(xì)胞，因此實(shí)驗(yàn)中要用微塑吸管將第一極體和細(xì)胞核一并吸出。(3)從供體動(dòng)物取出體細(xì)胞后，通過顯微注射技術(shù)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞中。(4)可通過電脈沖(或電刺激)將受體細(xì)胞激活，使其進(jìn)行細(xì)胞分裂和發(fā)育。當(dāng)動(dòng)物胚胎在體外發(fā)育到一定階段時(shí)，還需通過胚胎移植技術(shù)將胚胎移入受體(代孕)動(dòng)物體內(nèi)，繼續(xù)發(fā)育。