2019届高考生物一轮复习 第12单元 现代生物科技专题作业

2.(1)电脉冲(电刺激) 桑椹胚或囊胚 (2)获能 减数第二次分裂中期 (3)体细胞分化程度高,不易恢复全能性

(4)人干扰素基因(目的基因) 受精卵 显微注射法

[解析] (1)在哺乳动物的核移植实验中,一般通过电脉冲(电刺激)将受体细胞激活,使其进行细胞分裂并发育;胚胎移植时,需要胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植。(2)在“试管牛”的培育过程中,要使精子和卵母细胞在体外成功结合,需要对精子进行获能处理;另外,培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂中期。(3)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎细胞进行核移植的原因是体细胞分化程度高,不易恢复全能性。(4)目的基因转入动物细胞最有效的方法是显微注射法;培育转基因动物时,通常选用受精卵作为受体细胞,因为受精卵的全能性最高;若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素,则所构建的基因表达载体必须包括:某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、人干扰素基因(目的基因)、终止子、标记基因和复制原点等。

3.(1)排卵前后 MⅡ中 输卵管 在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 (2)透明带反应 卵细胞膜反应 (3)小 囊胚 (4)内细胞团 原始性腺

[解析] (1)在动物体内卵子的发生过程中,减数第一次分裂发生在排卵前后。当次级卵母细胞发育到MⅡ中期时才具备与精子受精的能力,受精的场所是输卵管。判断卵子是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。(2)受精过程中,防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。(3)胚胎发育过程首先是卵裂,该过程中细胞通过有丝分裂方式增殖,细胞数目增加,但胚胎的体积不变或略微减小,因此所得每个子细胞的体积比受精卵小。胚胎发育到囊胚期会导致透明带破裂,胚胎从中伸展出来,这一过程叫作孵化。(4)胚胎干细胞是从早期胚胎(囊胚的内细胞团)或原始性腺中分离出来的一类细胞,在人类疾病治疗和科学研究中有着广泛的应用。 4.(1)睾丸 卵巢 输卵管 (2)同期发情 超数排卵

(3)早期胚胎培养 卵母细胞的采集 精子的获能

[解析] (1)哺乳动物精子的发生在睾丸内完成,卵子的发生在卵巢内完成。自然条件下,受精是在雌性动物的输卵管内完成的。(2)胚胎移植时需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行同期发情处理,保证胚胎移植入相同的生理环境,还要用激素(促性腺激素)处理使该良种母牛超数排卵。(3)试管动物技术中首先要做的是体外受精和早期胚胎培养。体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等几个主要步骤。

5.(1)减数第二次分裂中(MⅡ中) 显微操作 供体1和供体2

(2)体外受精 化学诱导 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 (3)原始性腺 滋养层

[解析] 应用1:供体1提供细胞核,供体2提供细胞质,经过核移植技术形成重组细胞,并发育形成早期胚胎,再将胚胎移植到受体子宫发育成小牛,称为克隆牛。应用2:优良公牛和供体1配种形成受精卵,并发育成早期胚胎,再将胚胎移植到受体子宫发育成小牛,属有性生殖。应用3:从早期胚胎和原始性腺中获取胚胎干细胞,并进行体外干细胞培养。应用4:采用了胚胎分割技术。(1)从活体牛的卵巢中吸取的卵母细胞需要在体外培养到减数第二次分裂中期;核移植时,需要采用显微操作去除卵母细胞中的细

胞核;由以上分析可知,应用1中获得的小牛为克隆牛,其细胞核遗传物质来源于供体1,细胞质遗传物质来源于供体2,因此其遗传物质来源于供体1和供体2。(2)在受精前,需要对精子进行获能处理,对于牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法,即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应,这是胚胎能够在受体内存活的生理基础。(3)胚胎干细胞来自早期胚胎或原始性腺,因此应用3中的细胞C取自胎儿的原始性腺,取囊胚的滋养层细胞可做DNA分析进行性别鉴定。

6.(1)负反馈调节 超声波 输卵管 放射冠和透明带 (2)无菌无毒的环境、温度和pH、气体环境 AC (3)全患病 动物细胞核移植

[解析] (1)雌激素存在负反馈调节,因此在取卵前通常需要注射促性腺激素,而不通过服用雌激素来促进更多的卵泡发育,如果服用过多的雌激素,会导致促性腺激素分泌过少,导致卵巢萎缩。在体外受精前,可借助超声波探测仪等工具用吸卵针从朱女士卵巢中吸取卵母细胞;卵子形成的减数第二次分裂过程是在输卵管中进行的,因此要将取出的卵母细胞置于与输卵管中相似的环境中,让它进一步发育成熟。精子顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵细胞的放射冠和透明带,最终进入卵细胞。(2)动物细胞培养的条件:无菌无毒的环境、适宜的温度和pH、一定的气体环境及营养等条件。人体成熟的红细胞没有细胞核和细胞器,不含DNA,因此不能作为提取DNA的材料,A错误;DNA既溶于2 mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水,B正确;加入冷酒精后要用玻璃棒按同一方向缓慢地搅拌,C错误;DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热,冷却后变蓝,D正确。(3)线粒体疾病的遗传方式是细胞质遗传,具有母系遗传的特点,即母亲患病子女全患病。“三亲婴儿”(医生要去除女性捐赠者卵子中的细胞核,接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之,最后再按照标准的试管婴儿技术进行培育)的获得过程,除运用胚胎工程的技术手段外,还要特别运用动物细胞核移植技术。 7.(1)染色体 头部(细胞核) (2)体外受精 获能

(3)乳腺生物(乳房生物) 乳腺蛋白基因

(4)无菌无毒、适宜的温度和pH、营养充足、一定气体环境(答出两点即可) 动物血清(血浆) [解析] (1)精子与卵细胞受精时,精子的头部进入卵细胞中,并释放其细胞核进入卵细胞,但细胞质未进入。因此为了提高转化率,必须将外源基因整合到精子的染色体中。(2)②表示体外受精过程,因此需要采用体外受精技术。精子必须获能才可以与卵细胞发生受精作用。(3)利用动物乳腺生产产品的技术称为乳腺生物反应器技术,将外源基因(药用蛋白基因)导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用了动物乳腺天然、高效合成分泌蛋白的能力。(4)③是早期胚胎培养过程,该过程需要的条件:无菌无毒环境、适宜的温度和pH、充足营养、一定气体环境等。动物细胞培养所需的培养液成分一般都比较复杂,除了含有各种无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、微量元素等外,还要添加动物血清(血浆)等物质。

课时作业(三十九)

1.(1)物质循环再生 物种多样性 系统学和工程学 生产者 分解者 厌氧型

(2)尽可能流向对人类最有益的部分 能量 减少了环境污染 (3)已被破坏的生态环境(受损的生态环境)

[解析] (1)生态农业所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、系统学和工程学原理。由题图示可知,苍蝇和蚯蚓属于分解者,农作物为生产者。沼气池中的微生物是该生态系统的分解者;正常情况下,沼气池应处于密封状态,且池内的微生物利用现有的有机物为“食”,所以沼气池内的微生物主要的代谢类型为异养厌氧型。

(2)人为调整生态系统的能量流动关系,实现了能量的多级利用,通过多层次分级利用有机废弃物中的物质,既充分利用了有机物中的能量,又减少了环境污染。

(3)生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境(受损的生态系统)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。 2.(1)黄瓜、番茄等蔬菜 分解者

(2)物质循环再生原理 硝化细菌 将氨气转化为亚硝酸盐和硝酸盐 (3)系统的结构决定功能 (4)A

[解析] (1)生产者是生态系统的“基石”,该生态系统中黄瓜、番茄等蔬菜是生产者。沼气池中的产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物是生态系统中的分解者。(2)该生态系统依据的主要原理是物质循环再生原理。沼气发酵过程中的臭气是氨气,常利用硝化细菌的硝化作用除去氨气。(3)把多个单个的生产系统通过优化组合有机地整合在一起,提高了生态系统的复杂性,从而改善了生态系统的功能,这体现了生态工程中系统的结构决定功能原理。(4)生态农业中食物链的营养级之间的能量传递效率不变,但生态系统的营养结构变复杂了。 3.(1)无氧和有氧(细胞)

(2)物质循环再生原理 物种多样性原理 (3)生态环境 生态(自然生态)

(4)基因工程(基因拼接、转基因) 基因表达载体的构建 用不同种有机物分别培养改造后的微生物,观察其分解能力

[解析] (1)厌氧沉淀池中的微生物通过无氧呼吸将污水中的有机物分解成无机物,曝气池中的微生物通过有氧呼吸将污水中的有机物分解成无机物,兼氧池中的微生物通过有氧呼吸和无氧呼吸将污水中的有机物分解成无机物。(2)生态工程中所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等。(3)一般来说,生态工程的主要任务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生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力,追求生态(自然生态)、经济、社会效益的统一。(4)很多微生物只能分解某一种有机物,如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”,理论上可以采用基因工程技术对现有微生物进行改造,该技术的核心是基因表达载体的构建。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求,可采用的检测方法是用含不同种有机物的培养基分别培养改造后的微生物,观察其分解能力。 4.(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理等

(2)稻、麦、油菜、桑等生产者固定的太阳能 人工输入的种子、鱼苗、鸡苗、树苗、鱼饵等物质中的能量

(3)充分利用了生态系统的空间、食物等自然资源 (4)环境污染 信息传递 (5)如图:

[解析] (1)分析图示可知,该生态农业园涵盖了种植业、养殖场、沼气池等,充分利用了废弃物中的能量,而且有产品的输出,据此可推知,该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有物质循环再生原理、

物种多样性原理、协调与平衡原理等。(2)流入该生态农业园的总能量有稻、麦、油菜、桑等生产者固定的太阳能和人工输入的能量。(3)池塘养鱼时,上层为食浮游生物的鳙鱼,中层为食草的草鱼,下层为杂食性的鲫鱼等,其优点是充分利用了生态系统的空间和食物资源。(4)沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力,又减轻了环境污染。性引诱剂是一种挥发性的化学物质,利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配,这属于生态系统中的化学信息传递在农业生产中的应用,体现了生态系统具有信息传递的功能。(5)题图中的稻、麦、蔬菜等生产者固定的太阳能可输入到消费者体内;生产者和消费者的残枝败叶、遗体残骸中的能量可被分解者所利用。食用菌(分解者)的能量消费者可利用,三类生物成分之间的能量流动关系如答案所示。 5.(1)生态学和系统学

(2)增加当地物种多样性 物种多样性原理 (3)协调与平衡 环境承载力 系统的失衡和破坏 (4)生态恢复

[解析] (1)在生态工程中人类应用了生态学和系统学等学科的基本原理和方法,促进了人类社会和自然环境的和谐发展。(2)“退耕还林还草”的目的是增加当地物种多样性,其遵循的是物种多样性原理。(3)西部地区的草场,要注意合理放牧,需要考虑环境承载力,因为若超过其限度,就会引起系统的失衡和破坏,需遵循的是协调与平衡原理。(4)生态工程的目标除了治理环境污染之外,主要是对已被破坏的生态系统,特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复。 6.(1)糖渣、桑叶、蚕排泄物等废物 物质循环再生 整体性 (2)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 显微注射 抗原抗体特异性结合 (3)促性腺 生理状态相同(同期发情处理)

[解析] (1)从题图中可以看出糖渣、桑叶、蚕排泄物等废物中的能量也被充分利用,形成“无废弃物农业”,主要是遵循生态工程的物质循环再生原理。该生态系统使保护环境和发展经济相互协调,主要体现了生态工程的整体性原理。(2)基因工程用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶;将目的基因导入受体细胞常用显微注射技术;抗原—抗体杂交的原理是抗原抗体特异性结合。(3)胚胎工程中可以对母猪注射促性腺激素,使其超数排卵。早期胚胎移植时,必须移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物子宫中,才可能移植成功。