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知能专练(十三) 胚胎工程与生态工程
一、选择题
1．(2022·南京模拟)关于胚胎工程的描述不正确的是( )
A．试管动物技术是一种有性生殖技术
B．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下所发生的空间位置上的转移
C．用于移植的胚胎可以通过转基因、核移植或体外受精等技术获得
D．胚胎移植是供体和受体共同繁殖后代的过程，因而后代具有供体和受体的遗传特性
2．(2022·渔州模拟)利用胚胎工程技术快速繁殖优良家畜，下列叙述错误的是( )
A．超数排卵，得到较多卵细胞
B．体外受精或体内受精，得到较多受精卵
C．胚胎干细胞核移植，得到较多克隆胚胎
D．胚胎干细胞培育，得到较多早期囊胚
3．下面为受精作用及早期胚胎发育示意图，下列叙述不正确的是( )
A．①过程需细胞表面蛋白相互识别
B．②过程也可以减数分裂方式增殖
C．②③过程细胞的核/质比渐渐增大
D．②③④过程细胞的基因组相同
4．(2022·深圳调研)(双选)下图为哺乳动物胚胎工程的有关操作流程。下列叙述正确的是( )
A．①过程运用超数排卵技术可得到多个胚胎
B．③过程可以用胰蛋白酶处理囊胚获得干细胞
C．④过程需要在无菌的二氧化碳培育箱中进行
D．⑤过程可以直接获得各种效应T细胞
5．(2022·苏州质检)(多选)“菇—菜”立体栽培(如下图)是充分利用温室大棚等设施的光、温度环境优势，依据空间层次分布，形成优势互补和资源高效利用的生态农业模式之一。有关叙述正确的是( )
A．图中X可代表CO2，Y可代表O2
B．该生态系统中食用菌属于分解者
C．菌渣作为有机肥为蔬菜供应了能量
D．该模式遵循了物质循环再生等生态工程原理
二、非选择题
6．(2021·山东高考)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下：
(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培育称为________，培育的细胞在贴壁生长至铺满培育皿底时停止分裂，这种现象称为
________________________________________________________________________。
(2)图中2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为________；也可从灰鼠体内取出卵子，通过________后进行早期胚胎培育获得。
(3)图中重组囊胚通过________技术移入白鼠子宫内连续发育，暂不移入的胚胎可使用________方法保存。
(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的__________分别培育获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向____________后用于疾病的细胞治疗。
7．生态农业是21世纪农业进展的方向，它遵循可持续进展的原则，以不危及后人进展为前提，在人类生产活动干预下，用科学的进展观，猎取生物群体共生，生态和谐，质量平安，优质高效的农业生产载体，也可称为人工生态系统。生态农业建设的核心是：整体、协调、循环、再生、增效。整体是对整个国土进行科学规划；协调农业各业并使农业生产过程中的技术整合、生产与加工并重，销售与市场对接；循环是投入与产生及生产过程中物质、能量的良性利用；再生是向附加值递进；增效是指经济、生态、社会综合效益的可持续进展。
(1)生态工程应在________、________、________等方面取得最佳效果并达到预期目标。
(2)生态农业以________理论为依据，以________协调进展为前提，在确定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。生态农业以保持生态系统内的________为主导思想，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入猎取最大的经济效益和生态效益。
8．(2022·福建高考)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。其技术流程如下图：
(1)步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的________。
(2)步骤②中，重组胚胎培育到________期时， 可从其内细胞团分别出ES细胞。
(3)步骤③中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以依据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基因的表达状况，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试验。
9．(2022·石家庄模拟)下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所做的一系列争辩，过程Ⅰ是将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于争辩动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素。过程Ⅱ是将Gfp基因(绿色荧光蛋白基因)导入胚胎干细胞制备绿色荧光小鼠的过程。回答下列相关问题：
(1)图中所用的胚胎干细胞可以从囊胚的________或原始生殖腺中分别出来。过程Ⅰ的争辩利用了胚胎干细胞具有________的特点。ES细胞在体外培育时培育液中添加________能维持不分化的状态。
(2)Gfp基因和质粒中都存在SalⅠ、Hind Ⅲ、BamHⅠ三种限制酶切割位点。过程①中应选用________和__________两种限制酶对____________和____________进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性。
(3)②过程常用的方法是________________，③过程为________。
(4)可以使用________________________方法在蛋白质水平上鉴定小鼠是否存在绿色荧光蛋白。
10．(2022·青岛模拟)绵羊肺腺瘤病(SPA)是一种由逆转录病毒引起的慢性、传染性绵羊肺肿瘤病，最终会导致患病绵羊肺部形成腺体样肿瘤。经争辩发觉，绵羊肺腺瘤病毒表面的M蛋白为主要的抗原，下面为大量制备该病毒的单克隆抗体的过程示意图，请据图分析回答：
(1)在构建重组运载体的全过程中，过程B与C都需要的工具酶是________。
(2)过程D可接受的导入方法是
________________________________________________________________________。
(3)过程E常将受精卵细胞置于用γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，以维持细胞不分化的状态及获得较多的M蛋白。在此过程中，饲养层为受精卵供应增殖所需的________，且须向饲养层加入抗生素，目的是________________，另外，还必需加入动物血清为细胞培育供应生长因子等。
(4)F过程常接受的促融方法除利用化学促融剂等外，还可利用生物法进行，即用______________处理诱导融合，该过程最终筛选获得的细胞Z，其主要特点是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)上述过程中，用M蛋白对小鼠进行皮下注射时，为避开少数小白鼠因患有先天性免疫缺陷而不能提取获得B淋巴细胞，常需________(填“反复”或“重复多组”)注射，这类免疫缺陷症的形成很可能是由体内某一重要免疫器官缺陷或先天性发育不良而导致的，则该重要免疫器官主要指____________。
(6)若M基由于另一种抗性基因，为培育具有该抗性性状的转基因动物，常需对E过程形成的早期胚胎进行胚胎分割移植，此时对囊胚内细胞团的切割要求是____________。
答 案
1．选D 试管动物技术是通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培育发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术，因此属于有性生殖。用于移植的胚胎可以来自雌性动物体内，也可以通过转基因、核移植或体外受精等技术获得。尽管后代由供体和受体共同繁育，但胚胎仅与受体子宫建立正常的生理和组织联系，遗传特性不会受受体影响。
2．选D 在进行胚胎工程操作时，为了获得较多的早期胚胎，需对母畜进行超数排卵，得到较多的卵细胞，然后通过体外受精或体内受精，可得到较多受精卵。把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，形成重建细胞，然后体外培育可获得较多的克隆胚胎。目前还不能通过胚胎干细胞培育，直接获得早期囊胚。
3．选B ①过程中精子与卵细胞通过细胞表面的糖蛋白进行识别。受精卵通过有丝分裂形成桑椹胚。随着细胞分裂次数增多，每个细胞的细胞质削减，核/质比渐渐增大。由于从受精卵到原肠胚都是通过有丝分裂实现的，子代细胞在染色体组成和基因组上都相同。
4．选BC 题图中①过程指早期胚胎的体外培育，②过程指胚胎移植，③过程指胚胎干细胞的猎取，④过程指胚胎干细胞的培育，⑤过程指利用胚胎干细胞培育各种组织细胞。运用超数排卵技术只能获得多个卵母细胞；从早期胚胎(囊胚)中分别内细胞团(胚胎干细胞)一般用胰蛋白酶处理；动物细胞培育都需要在无菌的二氧化碳培育箱中进行；利用胚胎干细胞可以培育出多种淋巴细胞，但效应T细胞需经相应抗原的刺激才能获得。
5．选ABD 蔬菜光合作用产生的O2可用于食用菌的呼吸作用，同时食用菌呼吸作用产生的CO2可被蔬菜光合作用利用，故题图中X可代表CO2，Y可代表O2；食用菌分解有机物，属于分解者；菌渣作为有机肥，通过微生物的分解作用只能为蔬菜供应CO2和无机盐，蔬菜不能从有机肥中直接猎取能量；该生态农业充分利用了菌渣等废弃物，遵循了物质循环再生等生态工程原理。
6．解析：(1)对动物细胞进行的初次培育为原代培育，动物细胞培育时具有细胞贴壁生长和接触抑制现象。(2)胚胎移植所需的胚胎可从供体输卵管中通过冲卵的方法获得，也可将卵子经体外受精或核移植后获得的受精卵或重组细胞，进一步培育得到早期胚胎。(3)图中重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内连续发育，暂不移入的胚胎可进行冷冻保存。(4)胚胎干细胞常由囊胚的内细胞团分别培育获得，由于iPS细胞具有发育的全能性，经定向诱导可分化形成特定组织细胞，因而在医学上具有宽敞的应用前景。
答案：(1)原代培育 接触抑制 (2)冲卵(或冲胚) 体外受精(或核移植) (3)胚胎移植 冷冻(或低温) (4)内细胞团 诱导分化
7．解析：(1)从材料中的最终一句话可知：生态工程应在经济、社会、生态环境等方面取得最佳效果并达到预期目标。(2)生态农业是依据生态学原理和经济学原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段，以及传统农业的有效阅历建立起来的，能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。生态农业通过人工设计生态工程，协调进展与环境之间、资源利用与疼惜之间的冲突，形成生态上与经济上两个良性循环，经济、生态、社会三大效益的统一。生态农业必需遵循协调和平衡原理。
答案：(1)经济 社会 生态环境 (2)生态学 环境与经济 生态平衡
8．解析：(1)步骤①为动物核移植，核移植是将动物一个体细胞(上皮细胞)的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，最终发育为动物个体的过程。(2)步骤②为动物细胞培育，当培育到囊胚期时，可从其内细胞团分别出胚胎干细胞(ES细胞)。(3)利用PCR技术猎取目的基因(Rag2基因)的前提是要有一段已知目的基因(Rag2基因)的核苷酸序列，以便依据这一序列合成引物。由于Rag2基因的两侧是用HindⅢ限制酶和PstⅠ限制酶剪切的，为了将该片段直接连接到表达载体上，也应用HindⅢ限制酶和PstⅠ限制酶剪切载体，以确保产生的末端全都，再利用DNA连接酶连接起来，故所选择的表达载体上应具有HindⅢ限制酶和PstⅠ限制酶的酶切位点。(4)为了检测目的基因(Rag2基因)是否表达出蛋白质，可接受抗原－抗体杂交技术，因此可用抗Rag2蛋白的抗体与治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质(抗原)进行杂交试验。
答案：(1)细胞核 (2)囊胚 (3)核苷酸序列 HindⅢ和Pst I限制 (4)蛋白质
9．解析：(1)胚胎干细胞是从内细胞团或原始性腺中分别出来的。过程Ⅰ胚胎干细胞发育为胚胎，利用了胚胎干细胞的全能性。体外培育时在培育液中添加抑制因子能够使胚胎干细胞维持不分化状态。(2)由图可知，BamHⅠ的识别序列在Gfp基因中，因而在构建重组质粒时，应选用HindⅢ和SalⅠ两种限制酶对含Gfp基因的DNA和质粒进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性。(3)将基因表达载体导入动物细胞常用显微注射法，③过程为将早期胚胎移植入受体的胚胎移植过程。(4)基因工程中在蛋白质水平的鉴定方法主要是抗原—抗体杂交法。
答案：(1)内细胞团 全能性 抑制因子 (2)SalⅠ HindⅢ 质粒 含Gfp基因的DNA (3)显微注射法 胚胎移植 (4)抗原—抗体杂交
10．解析：(1)B过程为猎取目的基因，需要的工具酶是限制性核酸内切酶，C过程为目的基因与运载体结合形成重组运载体，该阶段须先利用同种限制性核酸内切酶切割运载体(质粒)后和目的基因，再用DNA连接酶将载体与目的基因(M基因)连接形成重组运载体，故在构建重组运载体的全过程中，B与C过程都需要的工具酶是限制性核酸内切酶。(2)过程D为将重组运载体导入到动物受精卵中从而培育转基因动物的过程，常用导入的方法为显微注射法。(3)动物细胞培育中，胚胎成纤维细胞的饲养层可为受精卵供应生长生活所需的养分；培育过程要进行无菌操作，须加入抗生素以防止杂菌污染。(4)制备单克隆抗体的过程中，将小白鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的促融方法主要有物理法：离心、震荡和电激等；化学法：聚乙二醇(PEG)处理；生物法：常接受灭活的(仙台)病毒处理。最终经筛选获得的细胞Z为能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，其特点主要是既能无限增殖又能产生特异性抗体。(5)为确保能猎取小白鼠B淋巴细胞，前提是小白鼠具有正常的免疫力，否则给这类小白鼠注射抗原——M蛋白后，不能引发免疫应答，即不能提取获得B淋巴细胞，故需通过重复多组注射来排解偶然性。先天性免疫缺陷症的形成很可能是由于重要免疫器官——胸腺缺陷或先天性发育不良导致T细胞不能正常发育和成熟。(6)胚胎分割时应将其囊胚期的内细胞团均等分割。
答案：(1)限制酶(限制性核酸内切酶) (2)显微注射法 (3)养分 防止杂菌污染 (4)灭活的(仙台)病毒 既能无限增殖又能产生特异性抗体 (5)重复多组 胸腺 (6)均等分割
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