第2讲　胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程
一、胚胎工程及应用
1．(2012·江苏卷T9)通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是(　　)
A．对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B．受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C．对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D．胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
【解析】　在胚胎移植时，需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，而对受体母牛进行同期发情处理时通常不用促性腺激素，而是用孕激素或前列腺素，A项错误；胚胎移植技术中，移植的胚胎可来自体内受精后发育获得的，也可以是体外受精后进行培养得到的早期胚胎，B项错误；胚胎移植时，移植的胚胎不能用原肠胚，而应该用桑椹胚或囊胚，C项错误；目前二分胚进行胚胎移植的成功率较高，而同卵多胎的成功率很低，D项正确。
【答案】　D
2．(2011·山东卷T35)人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。
(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死的雌鼠________中获取。
(2)图中的高血压相关基因作为________，质粒作为________，二者需用___________ 切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有______________有关。
(3)子代大鼠如果____________________和________，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。
(4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是________、早期胚胎培养和胚胎移植。
【解析】　本题主要考查基因工程、胚胎工程的相关知识，意在考查考生的理解能力与综合运用能力。(1)卵母细胞可以从活体的输卵管中采集，也可以从处死的雌鼠的卵巢中获取。(2)根据题图可以判断高血压相关基因为目的基因，质粒是载体，二者需用同种限制酶切割后连接成重组载体，该过程需要目的基因和质粒上有限制酶能识别的切割位点。(3)检测高血压相关基因是否表达，在分子水平上可检测对应的蛋白质是否合成，在个体水平上可观察其是否表现出相应的性状。(4)从题图中可以看出，所用到的胚胎工程技术主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。
【答案】(1)卵巢
(2)目的基因　载体　同种限制性核酸内切酶(或：同种限制酶)　限制酶切割位点
(3)检测到体内有相关蛋白　出现高血压
(4)体外受精
二、生物技术的安全性、伦理问题及生态工程
3．(2012·江苏卷T13)下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是(　　)
A．种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D．转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
【解析】　种植转基因作物(如抗虫棉)应与传统农业(普通棉花)种植区隔离，否则转基因作物中的基因可能扩散到普通作物中，使传统农业种植区的产量受到很大的影响，A项正确；目的基因为DNA分子，动物食用后会被消化成小分子脱氧核苷酸，所以目的基因不会转入动物体细胞中，B项错误；种植转基因作物，可能通过花粉扩散而使野生植物获得新基因，从而影响野生植物的遗传多样性，C项正确；导入转基因植物的外源基因有可能与感染转基因植物的某些根际微生物杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体，D项正确。
【答案】　B
4．(2011·新课标全国卷T40)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(填“生态系统”、“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的________能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、________和________等原理。
(4)一般来说，生态工程的主要任务是对________________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
【解析】　(1)依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池后，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。(2)据本小题提供的信息可推知植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。(4)根据小题中提供的信息可推测出，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损的生态系统进行修复。
【答案】　(1)无氧和有氧(或细胞)
(2)群落　一　生产者　太阳
(3)物质循环再生　物种多样性
(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)
1.试管动物、克隆动物培育及胚胎移植和胚胎干细胞培养流程
2．应用
(1)胚胎移植的应用
①加速育种工作和品种改良。
②可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。
(2)胚胎分割技术的应用
加速繁殖速度，为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。
(2011·浙江卷)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是(　　)

A．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D．丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内
【解析】　分析图示可知，甲过程为卵母细胞的采集，一般用促性腺激素处理良种母山羊，使其超数排卵。乙过程为精子获能以及受精，获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精。丙过程为早期胚胎培养，在发育培养液中进行。丁过程是胚胎移植，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物子宫内使之继续发育。故A项正确。
【答案】　A
1．(2012·天津卷)下列有关干细胞的叙述，错误的是(　　)
A．自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应
B．胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化
C．组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程
D．造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病
【解析】　通过联想干细胞及其生命历程的基础知识解答本题。自体干细胞及其增殖分化产生的组织细胞对自身没有抗原性，自体移植时不会发生免疫排斥反应，A项正确；干细胞的增殖分化及细胞的凋亡都是组织的细胞更新过程，C项正确；骨髓造血干细胞具有分化成多种血细胞的能力，因此骨髓造血干细胞移植是目前治疗白血病的最有效方法，D项正确；胚胎干细胞是全能干细胞，理论上可以分化为所有类型的体细胞，在培养基中满足适宜的条件可以将其定向诱导分化成多种组织和器官，B项错误。
【答案】　B
2．(2011·福建卷)一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如图。
请回答：
(1)过程①是指在体外进行的________处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为________。
(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③________进行PCR扩增，然后用MstⅡ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，MstⅡ是一种________酶。
(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断该胎儿为_____ (填“正常”、“患者”或“携带者”)。
【解析】　分析题中过程图可发现：过程①指的是精子获能处理，②则代表胚胎移植；在产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞中提取DNA进行RCR扩增，然后用限制性核酸内切酶MstⅡ进行切割，以得到多种不同长度的酶切产物(基因)；分析电泳带谱可判断，胎儿不含致病基因，表现应该正常。
【答案】　(1)精子获能　胚胎移植
(2)DNA　限制性核酸内切
(3)正常
1.转基因生物安全性问题
(1)食物安全方面：可能合成出毒蛋白，出现新的过敏原，改变食物的营养成分。
(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出危害动、植物和人类的生物或产物。
2．转基因生物存在安全性的原因
(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。
(2)目的基因往往是异种生物的基因。
(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
3．生物技术的伦理问题
(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。
(多选)(2012·南通高三调研)下图表示一种转基因鼠的培育过程，有关叙述正确的是(　　)

A．该过程中目的基因的受体细胞是胚胎干细胞
B．转基因细胞导入的部位应该是内细胞团
C．该项技术不会引起伦理、道德、安全性等方面的问题
D．转基因鼠通过自由交配后可以获得纯种转基因鼠
【解析】　用胚胎干细胞作受体细胞可以诱导其分化成其他的组织和器官，A正确；囊胚中内细胞团将发育成各种组织，B正确；由于受体细胞是胚胎干细胞，发育成熟后形成的配子中也有目的基因，可以通过自由交配的方法获得纯种转基因鼠，D正确；转基因技术可能引起伦理、道德、安全性等问题，C错误。
【答案】　ABD
3．(2012·苏北四市联考)硕果累累的转基因成果在给人们带来喜悦的同时，也引发了转基因生物安全性的争论。下列关于转基因生物安全性的叙述合理的是(　　)
A．目前科学家对基因的结构和调控机制等已了解的相当清楚
B．激烈争论的焦点主要是食物安全、生物安全和环境安全三个方面
C．市场上的转基因生物产品及其加工品经过了安全检测，不必加贴标注
D．用大肠杆菌作为转基因受体的菌株时，限定必须使用在42 ℃条件下便会死去的菌株
【解析】　目前科学家对基因的结构和调控机制等的了解仍相当有限。转基因生物产品及其加工品必须加贴标注，以方便消费者自主选择。用大肠杆菌作为转基因受体的菌株时，限定必须使用在37 ℃人体体温下便会死去的菌株。
【答案】　B
4．(2012·浙江五校联考)下列关于转基因生物与环境安全的叙述错误的是(　　)
A．重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染
B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响
C．如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内
D．转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的
【解析】　抗虫棉固然可以减少农药的使用，但外源基因可能通过花粉逸散到近缘的其他植物，从而造成基因污染。
【答案】　B
(2012·江苏卷改编)全球范围内生物多样性有降低的趋势，对此所作的分析不正确的是(　　)
A．栖息地总量减少和栖息地多样性降低是重要原因
B．栖息地破碎化造成小种群有利于维持生物多样性
C．这种变化是由于新物种产生量少于现有物种灭绝量
D．过度的人为干扰导致生物多样性降低
【解析】　生物多样性降低的主要原因是人类活动导致的栖息地总量减少和栖息地多样性降低，A项正确；栖息地的破碎化主要是由人为因素造成的，道路建设、居住点的扩大等造成了生物种群之间的基因交流受阻，小块、分裂的小种群对疾病抵抗力的降低、对环境变化适应力的减弱和繁殖率的降低，不利于维持生物多样性，B项错误、D项正确；生物多样性降低的直接原因是新物种的产生量少于现有物种的灭绝量，C项正确。
【答案】　B
5．(2012·南通高三调研)生物氧化塘是利用藻类和细菌处理污水的一种生态系统。下图是生物氧化塘内部分成分之间的关系，相关分析不正确的是(　　)
A．生物氧化塘利用了生态工程的物质循环再生、物种多样性等原理
B．在该氧化塘中引进硝化细菌有利于对污水的彻底处理
C．B层中的藻类和细菌具有种间互助关系
D．出水处只要对细菌数量进行有效控制便可排放
【答案】　D
6．下列有关生态工程的原理和事例中，错误的是(　　)
【解析】　本题着重考查生态工程遵循物质循环再生原理、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，D项中讲的是在追求生态效益时必须考虑到社会效益、经济效益，这明显是整体性原理。
【答案】　D
预计2013年高考中，将会结合动物胚胎工程科研成果、生态农业的新型模式等考查体内受精、早期胚胎的培养、胚胎工程的应用程序及生态工程的基本原理等，试题以流程图或示意图的形式呈现。试题难度维持在0.55左右。
以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，a～h为操作过程，请据图回答有关问题：
(1)“试管牛”技术的操作流程是____________(填字母)。
(2)图中数字标号代表的结构名称是①__________，
②________。
(3)d操作的名称是________。若要获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到______________阶段的早期胚胎进行________处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于____________条件下。
(4)h过程的核心步骤是________________________。为了能确定目的基因已经导入到受精卵，相应的载体需要有________以便于进行检测。
(5)受体母牛必须和供体牛属于同一物种。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是_____________ 。
【研析】　本题借助培育良种牛的过程图考查基因工程育种的操作程序、胚胎工程技术中胚胎移植、胚胎分割、体外受精等技术的综合运用能力以及识图分析能力。解题过程如下：
【答案】　(1)a→b→f→g　(2)滋养层　囊胚腔
(3)胚胎移植　桑椹胚或囊胚　胚胎分割　冷冻或液氮
(4)基因表达载体的构建　标记基因
(5)受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应