选修3 第3讲
1．(2017年安徽安庆模拟)下图为哺乳动物精细胞变形为精子的过程图解，请据图回答问题：
(1)写出上图中各部分的名称：
[1]________，[2]________，[3]________，[4]________， [5]________，[6]________，[7]________，[8]________。
(2)精细胞变形为精子的过程中，细胞中的很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，为什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？
________________________________________________________________________。 【答案】(1)高尔基体 线粒体 细胞核 中心体 顶体 (精子)头 线粒体鞘 (精子)尾
(2)细胞核是精子遗传物质储存的场所，也是精卵结合后的后代遗传特性和代谢活动的控制中心；而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解有机物产生能量的场所
(3)线粒体为精子维持生存和运动提供能量
【解析】图A是精细胞结构示意图，图B是变形后的精子结构示意图。图中[1]是高尔基体，将形成精子头部的顶体[5]；[2]是线粒体，将聚集形成图B中的[7]线粒体鞘；[3]是细胞核，将形成图B中的[6]精子头的主要部分；[4]是中心体，将形成图B中的[8]精子尾。
2．生物技术就像一把双刃剑，它既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来灾难。例如用克隆技术制造出克隆人，用转基因技术制造生物武器等。面对生物技术可能产生的负面影响，公众不可避免地产生了疑虑。近年来，生物技术引发的社会争论涉及面越来越广。
(1)目前我国是种植转基因作物较多的国家之一，关于转基因生物的安全性的争论也越来越多，转基因生物的安全性主要涉及________________、________________、________________等方面。
(2)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____________________________。
(3)克隆人的过程中需要用到下列哪些技术？______________。(填序号)
①体外早期胚胎培养 ②体外受精 ③胚胎移植 ④细胞核移植 【答案】(1)食物安全 生物安全 环境安全
(2)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，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
(3)①③④
【解析】“试管婴儿”和“设计试管婴儿”在技术手段上的区别是后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断，对人类作用的区别是前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，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。由于设计婴儿性别会破坏人类正常的性别比例，违反了伦理道德，因此现在大多数人反对。
3．如图是牛胚胎移植示意图，请回答相关问题：
(1)牛胚胎移植过程中，分娩产生的犊牛的遗传物质来自__________________。移植前可选择发育良好、形态正常的__________________进行________________，实现同卵多胎。
(2)胚胎移植前可用SRY－PCR法进行性别鉴定，在用PCR扩增SRY基因时，需要的条件主要有扩增缓冲液、模板DNA、4种脱氧核苷酸、特定引物和_________________。
(3)从供体母牛子宫内收集胚胎的方法叫________，其生理学基础是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)一头良种犊牛成年后肾功能异常，治疗方式选择器官移植，为避免发生免疫排斥，可通过__________________技术获其胚胎干细胞，再诱导分化成相应组织、器官，然后进行移植。胚胎干细胞可来源于囊胚的__________________，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞，即具有____________________________________________________。
【答案】(1)供体公牛和母牛 桑椹胚或囊胚 胚胎分割 (2)TaqDNA聚合酶(或热稳定性DNA聚合酶)
(3)冲卵 早期胚胎未与母体子宫建立组织上的联系，处于游离状态
(4)体细胞核移植 内细胞团 发育的全能性
【解析】(1)牛胚胎移植过程中，胚胎是由供体公牛和供体母牛配种后产生的，因此分娩产生的犊牛的遗传物质来自供体公牛和母牛。胚胎分割时，应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行，以实现同卵多胎。(2)利用PCR扩增SRY基因时，需要的条件主要有扩增缓冲液、模板DNA、4种脱氧核苷酸、特定引物和TaqDNA聚合酶(或热稳定性DNA聚合酶)。(3)从供体母牛子宫内收集胚胎的方法叫冲卵，其生理学基础是早期胚胎未与母体子宫建立组织上的联系，处于游离状态，这样便于胚胎的收集。(4)一头良种犊牛成年后肾功能异常，治疗方式选择器官移植，为避免发生免疫排斥，可进行自体移植，即通过体细胞核移植技术获其胚胎干细胞，再诱导分化成相应组织、器官，然后进行移植。胚胎干细胞可来源于囊胚的内细胞团，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞，即具有发育的全能性。
4．下图Ⅰ、图Ⅱ分别表示两项胚胎工程技术应用图解，请据图回答下列问题：
(1)图Ⅰ与图Ⅱ共同用到的生物工程技术有____________________、____________________。
(2)在图Ⅱ中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行____________处理，然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子，选择处于____________期的卵母细胞与获能精子在体外完成受精得到受精卵F。
(3)图Ⅱ中，过程d的操作，在相应酶处理后一般选用____________作为外源基因的载体，通过____________法导入受精卵F中。外源基因是否导入受精卵并稳定遗传，可以采用____________方法对b过程产生的细胞进行检测。
(4)细胞E和F一般在体外培养到____________期即可移植到代孕母体子宫内。小羊X和小羊Y比较，小羊Y的显著特点是_______________________________________________
________________________________________________________________________。 【答案】(1)动物细胞培养(早期胚胎培养) 胚胎移植 (2)同期发情 减数第二次分裂中(MⅡ中) (3)质粒 显微注射 DNA分子杂交(基因探针)
(4)桑椹胚或囊胚 性别不确定；兼有C羊和D羊的性状；出现外源基因的性状(答出一项即可) 【解析】(1)由以上分析可知，图Ⅰ与图Ⅱ均采用了动物细胞培养(早期胚胎培养)和胚胎移植技术。(2)图Ⅱ中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行同期发情处理；然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子，
选择处于MⅡ中期的卵母细胞与获能精子在体外完成受精得到受精卵F。(3)图Ⅱ中，过程d表示将目的基因导入受体细胞，该过程一般选用质粒作为外源基因的载体；显微注射法是将目的基因导入动物细胞的最有效方法；检测外源基因是否导入受精卵，可采用DNA分子杂交技术(基因探针技术)。(4)早期胚胎需在体外培养到桑椹胚或囊胚期才可移植到代孕母体子宫内。小羊X是无性生殖的产物，其细胞核遗传物质都来自A羊，因此其性别与A羊相同，性状也主要与A羊相同，而小羊Y是有性生殖的产物，具有双亲的遗传物质，因此其性别不确定，且兼有C羊和D羊的性状，同时能出现外源基因的性状。
5．下图表示利用胚胎干细胞获得转基因小鼠的流程。请回答下列问题：
(1)过程①所培养的细胞应取自囊胚的________。
(2)过程②中，提取的DNA在水浴加热的条件下需用________试剂鉴定，基因转入前需要先构建______________，其目的是________________________________。
(3)过程③称为______________。由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入______________。
(4)过程④所使用的是____________技术，进行该操作前需要对受体雌鼠进行____________。 【答案】(1)内细胞团
(2)二苯胺 基因表达载体 使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达 (3)动物细胞培养(早期胚胎培养) 动物血清 (4)胚胎移植 同期发情处理
【解析】(1)胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，如囊胚的内细胞团细胞。(2)DNA分子在水浴加热条件下需用二苯胺试剂鉴定，基因转入受体细胞前需先构建基因表达载体，其目的是使基因在受体细胞中稳定存在并表达。(3)过程③是少量单个细胞经动物细胞培养(或早期胚胎培养)形成早期胚胎的过程；由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入动物血清。(4)过程④表示胚胎移植，在该操作前为使受体生理环境适宜，需对受体雌鼠进行同期发情处理。
6．以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，请据图回答下列有关问题：
(1)图中对良种奶牛进行处理时用到的激素是______________，①过程必须用到______________酶，②过程使用的是________酶。③过程表示________技术，④过程表示基因工程中__________________过程；若方法C是最常用的将目的基因导入动物细胞的方法，则方法C是____________________。
(2)图中采用的生物工程技术A和B分别指____________和______________。
(3)为实现人血清白蛋白基因在转基因母牛E的乳腺细胞中表达，应让该血清白蛋白基因和________的启动子等调控组件结合在一起。如果转基因母牛E的牛奶中含有________________，则说明人血清白蛋白基因在个体水平已表达成功。
【答案】(1)促性腺激素 限制 逆转录 PCR 基因表达载体的构建 显微注射法 (2)早期胚胎培养 胚胎移植 (3)乳腺蛋白基因 人血清白蛋白
【解析】(1)为促进良种奶牛多排卵，可利用促性腺激素处理。①过程为用限制酶处理载体(质粒)使之产生特定黏性末端；②过程为利用反转录法获得目的基因，这里用到逆转录酶；③过程表示PCR技术；④过程为基因表达载体的构建；将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。(2)图中采用的生物工程技术A表示将受精卵培养成早期胚胎，为早期胚胎培养技术。B表示将早期胚胎移植到母体子宫使之继续发育为成熟胚胎，为胚胎移植技术。(3)为实现人血清白蛋白基因在转基因牛E的乳腺细胞中表达，应让该血清白蛋白基因和乳腺细胞乳腺蛋白基因的启动子等调控组件结合在一起。如果转基因牛E的牛奶中含有人血清白蛋白，则说明人血清白蛋白基因在个体水平已表达成功。
7．慢性病人常出现白蛋白值偏低的状况(比如慢性肝病、慢性肾病、肿瘤等)，缺乏白蛋白人就容易出现浮肿。人体的白蛋白正常值在每100 mL血液中含有3.8～4.8 g，如果比正常值低很多时就需要注射人白蛋白，所以临床上对白蛋白需求量很大。下图是利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用白蛋白的流程图：
(1)要实现①超数排卵，应在崂山奶山羊A发情周期的某一阶段用______________处理，然后在恰当时期采集卵子。通过②采集的精子不能直接使成熟的卵子受精，要对精子进行获能处理，对羊的精子常用化
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