從“一題多解”到“多題歸一”——圓周運動在高中物理中的運用

　　諾貝爾獎是自然科學和生命科學最高成就獎，它用于獎勵在科學領域里取得重大成就的科學家。每一年的諾貝爾獎項都會以各種各樣的形式出現在高考試題中，要求考生應用中學學到的自然科學理論和知識來解答相關問題。因此，考生在復習中，要注意捕捉相關的信息。
　　2010年諾貝爾生物醫學獎授予英國生理學家羅伯特?愛德華茲，以表彰他在“體外受精”技術領域做出的開創性貢獻。
　　1978年，羅伯特?愛德華教授和同事一起成功地使第一例試管嬰兒誕生，從此開創了生殖醫學領域的新紀元。試管嬰兒在20多年前也曾被世界輿論界視為洪水猛獸而大加抨擊，但時至今日，這項技術已經被全世界絕大多數國家承認，堪稱醫學史上的一大奇跡。迄今為止，全球已有上百萬試管嬰兒誕生。
　　被譽為“試管嬰兒之父”的英國劍橋大學教授羅伯特?愛德華說：“克隆單純從技術上講非常簡單，就是把卵細胞中DNA去掉，然后將體細胞中的DNA移入其中。這在世界上任何一個試管嬰兒實驗室中都可以完成，困難在于如何降低克隆的危險。”
　　本文以此熱點問題作為命題材料，對2011年高考生物試題進行單項預測。預測材料及其涉及的知識、試題如下：
　　1．試管嬰兒
　　【知識鏈接】要做好有關“試管嬰兒”的試題，除了書本上的知識外，還要掌握“試管嬰兒”技術的有關知識。“試管嬰兒”技術是通過將不孕夫婦的精子和卵細胞取出在試管中完全受精，并在試管中培養使其發育到囊胚期，再將胚胎移入女性子宮內使其發育成胎兒。
　　體外受精步驟包括：精液的采集與培養、卵母細胞的獲取與培養、體外受精等操作技術。具體過程如下圖:
　　
　　哺乳動物胚胎發育的過程大體概括如下圖：
　　
　　例1 下列關于關試管嬰兒的說法，不正確的是（）
　　A. 從良種母牛體內采集的卵母細胞都需要進行體外培養
　　B. 從良種公牛采集的精子需進行獲能處理
　　C. 早期胚胎移植的意義在于提高優良母畜的繁殖率
　　D. 早期胚胎指的是由受精卵發育至原腸胚時期的胚
　　解析：本題考查了試管嬰兒的相關知識。根據體外受精和胚胎發育過程圖解可知，早期胚胎指的是由受精卵發育至囊胚時的胚。
　　答案：D
　　例2 據2008年1月17日《干細胞》雜志報道，某科學家使用了進行試管受精的年輕女性捐獻的卵子，以及2名志愿者的皮膚成纖維細胞，成功克隆出了5個人體胚胎，進而可以開發出有研究價值的干細胞。請回答：
　　（1）上述過程中主要應用到的兩項動物細胞工程技術為；若將某經過修飾的基因導入其中的部分胚胎干細胞，常用的方法是。
　　（2）在使用合成培養基進行胚胎干細胞培養時，通常需要加入等天然成分；在細胞培養時，要保證被培養的細胞處于一定的氣體環境，所需要的氣體主要有 。
　　（3）科學家欲進行胚胎分割移植，則應該選擇發育良好、形態正常的或囊胚，將其移入盛有操作液的培養皿中，然后用分割針進行分割。
　　答案：（1）動物細胞培養、細胞核移植顯微注射技術（法）
　　（2）血清（血清、血漿） 氧氣和二氧化碳 （3）桑葚胚
　　2．克隆人研究
　　【知識鏈接】克隆人的基本原理是動物細胞核的全能性，包括胚胎細胞核移植和體細胞核移植。其基本過程為：
　　
　　細胞核移植技術中注入去核卵母細胞中的不是供體細胞核，而是整個細胞，伴隨著兩細胞融合，體現細胞膜的結構特點：具有一定的流動性。該技術形成重組細胞繼而發育成一個新個體，體現了細胞核的全能性而非動物細胞的全能性。
　　例3 下圖為克隆人的示意圖，據圖回答：
　　
　　（1）圖中所涉及的現代生物技術有、和
　　等。
　　（2）下列有關胚胎移植的敘述正確的有（）
　　A.沖卵指的是從子宮中沖出胚胎，而非沖出卵子
　　B.只有供、受體生理環境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續發育
　　C.供體和受體要進行免疫檢查，防止發生免疫排斥反應
　　D.不同動物其胚胎移植的時間不同，人的胚胎移植最好在四個細胞階段進行
　　（3）圖中兩個嬰兒長大后，外貌、性格和其他特征與原型男人相同，這說明 具有全能性。
　　（4）使用培養基進行胚胎干細胞培養時，通常要加入等天然成分，除了保證被培養細胞處于無菌、無毒及充足氧氣的環境中，還需要保證細胞生活所需的；早期胚胎發育在階段以前的細胞是全能細胞。
　　（5）圖中從“內細胞團到胚胎干細胞”的培養過程中，必須用處理內細胞團，使之分散成單個細胞。干細胞形成組織、器官必須要進行 和 。
　　（6）在體外培養胚胎干細胞能否獲得動物器官?
　　。為什么？
　　解析：（1）該圖利用了細胞核移植、動物細胞培養、胚胎分割移植等技術。（2）沖卵一般是指是胚胎收集中的沖卵——胚胎、早期胚胎。供體和受體只有保證具有相同的生理狀態，才能保證胚胎的正常發育。（3）克隆過程說明動物細胞核具有全能性。（4）動物細胞培養液的成分包括葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。動物細胞培養的條件：無菌、無毒的環境；營養物質（合成培養基）；溫度和pH（36.5±0.5℃，7.2～7.4）；氣體環境（氧氣和二氧化碳）等。（5）動物細胞培養過程常用胰蛋白酶處理組織，以使之分散成單個細胞。（6）胚胎干細胞在體外培養條件下一般只能增殖進行細胞分裂，不能發生細胞分化。
　　答案：（1）核移植 胚胎移植 細胞培養（另外寫細胞融合、胚胎分割也對，寫了三個則給滿分）（2）ABD（3）動物體細胞核 （4）血清 溫度和pH 桑葚胚（5）胰蛋白酶 細胞的分裂 分化 （6）不能 胚胎干細胞在體外培養條件下可以增殖而不發生分化
　　3．生物技術中的倫理問題
　　【知識鏈接】生物技術引發的倫理問題包括克隆技術引發的倫理問題、試管嬰兒引發的倫理問題、基因檢測引發的倫理問題。中國政府對于克隆技術的態度是禁止生殖性克隆人，不反對治療性克隆人；對于試管嬰兒的態度，中國衛生部的規定是實施體外受精、胚胎移植及衍生技術必須獲得衛生部的批準證書。
　　例4下圖所示為人類“治療性克隆”的大致過程。請回答下列問題：
　　
　　
　　（1）圖中①為 細胞，過程A是目前實現體細胞克隆的關鍵技術，該技術稱為 。
　　（2）圖中③能誘導分化出神經細胞、血細胞、肌肉細胞，其根本原因是 的結果。這樣培育得到的組織器官進行自體移植的最大好處是 。
　　（3）若應用轉基因技術治療遺傳性糖尿病，可將健康人的控制胰島素合成的基因導入結構④中的
　　，原因是這些細胞 。
　　（4）在用PCR技術擴增胰島素基因時，緩沖溶液中必須加入的物質有：、分別與兩條模板鏈結合的兩種引物、 以及四種脫氧核苷酸。DNA的合成方向總是從子鏈的延伸。
　　（5）我國政府禁止生殖性克隆，但不反對治療性克隆研究。為什么要反對生殖性克隆（即克隆人）呢？請你寫出一條理由： 。
　　解析：從圖可以看才出，治療性克隆是將患者的體細胞的核與卵細胞的細胞質進行重組， 形成重組細胞，將重組細胞經過培養得到囊胚，取囊胚內細胞團培養得到不同組織器官，可用于進行自體移植，不會產生免疫排斥反應。
　　答案：（1）次級卵母（卵） 核移植
　　（2）基因選擇性表達不會產生排異（免疫排斥）反應
　　（3）內細胞團分化程度極低（或具有全能性），可使外源基因在相應組織細胞表達
　　（4）DNA模板（胰島素基因） 耐熱的DNA聚合酶5′端向3′端
　　（5）①嚴重違反了人類倫理道德；②沖擊了現有婚姻、家庭和兩性關系等傳統的論理道德觀念；③是在人為地制造心理上和社會地位上都不健全的人；④克隆技術尚不成熟，可能克隆出有嚴重生理缺陷的孩子（任選一條）