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专题18 胚胎工程和生态工程,答案速填： 桑椹胚培养法动物血清雌性 桑椹胚繁殖速度早期胚胎全能性,考点一胚胎工程 【知识方法】 1.胚胎工程的理论基础：哺乳动物的受精机制和早期胚胎发育的规律。,2.体内受精： (1)精子的发生。 场所：睾丸；开始时期：初情期。 (2)卵子的发生。 场所：卵巢；开始时期：性别分化后。,(3)受精。 场所：输卵管； 实质：雌、雄原核结合成为受精卵； 标志：卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体； 受精过程3大反应：顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应；,防止多精入卵受精的2大屏障：透明带反应和卵细胞膜反应。,3.早期胚胎发育： 受精卵卵裂期(有丝分裂，桑椹胚及以前细胞是全能细胞)囊胚期(二胚层、囊胚腔、内细胞团、滋养层)原肠胚期(三胚层、原肠腔)。,4.体外受精： (1)卵母细胞的采集：超数排卵法、直接采集法。 (2)精子的采集：假阴道法、手握法、电刺激法等。 (3)精子的获能：培养法、化学诱导法。,5.早期胚胎培养： (1)目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。 (2)培养液的成分。 2“盐”：无机盐和有机盐； 2“酸”：氨基酸和核苷酸； 2“素”：维生素和激素； 2“液体”：水和血清。,6.胚胎移植的生理学基础： (1)供、受体生殖器官的生理变化相同。 (2)早期胚胎与母体无联系。 (3)受体对外来胚胎无免疫排斥反应。 (4)供体胚胎的遗传特性不影响孕育过程。,7.克隆动物的4种技术手段： (1)核移植。(2)动物细胞培养。 (3)早期胚胎培养。(4)胚胎移植。,【易错警示】 1.排卵是指卵子从卵泡中排出。 2.体外受精注意点： (1)对象：获能精子和成熟卵子。 (2)条件：获能溶液或专用受精溶液。,3.区别2种标志： (1)受精的标志：看到两个极体。 (2)受精完成的标志：雌雄原核融合。,4.胚胎移植或胚胎分割的2个时期： 桑椹胚和囊胚。 5.2种“冲卵”的不同： (1)胚胎移植：冲出的是早期胚胎。 (2)体外受精：冲出的是卵子。,6.2次使用的激素不同： (1)孕激素：对供、受体进行同期发情处理。 (2)促性腺激素：对供体进行超数排卵处理。,7.胚胎移植成功的关键： (1)供、受体同期发情处理。 (2)供体用促性腺激素做超数排卵处理。 8.胚胎分割的2个关注点： (1)快速繁殖动物的最佳方法。 (2)后代具有相同的遗传物质。,9.不同胚胎发育的个体生殖方式不同： (1)有性生殖。 体内受精产生胚胎发育的个体。 体外受精产生胚胎发育的个体。 采用显微注射技术将外源(目的)基因导入受精卵培育的胚胎发育的个体。,(2)无性生殖。 核移植产生的重组细胞培育的胚胎，培育出克隆动物。,【典例1】(2016山东名校联考)下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程，请据图回答：,(1)超数排卵技术就是对供体母牛注射_。 (2)冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的_冲洗出来。 (3)从A到E中，适于牛的胚胎移植时期有_。,(4)图中标号3为_，它将来可发育为胎膜和胎盘。 (5)若一次给受体移入多个胚胎，产生多个后代，其基因型都相同吗？(要求说明理由)_ _ _。,答案：(1)促性腺激素(2)胚胎(3)D、E (4)滋养层(5)不一定相同。因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来，它们的基因型可能相同，也可能不同,【解题技法】关键词突破法 1.点睛：明确题中关键词“超数排卵”“冲卵”“胚 胎移植”“胎膜和胎盘”。 2.答题分析： (1)超数排卵技术即对供体母牛注射_。 (2)冲卵实质是将供体母牛子宫内的_冲洗出来。,促性腺激素,胚胎,(3)_和_的胚胎适于进行胚胎移植。 (4)图中标号3为滋养层，1为_，2为囊胚腔。 (5)若一次给受体移入多个胚胎，则由于这些胚胎可能 来自多个受精卵，故_可能相同，也可能不同。,桑椹胚,囊胚期,内细胞团,基因型,【母题探究】借题猜押其他命题点 押题点1：试管动物的技术基础有哪些？_ _。 押题点2：胚胎移植中3个重要考点： (1)供体选择的条件是具有_和生产性能 的个体。,体外受精、,胚胎移植,优良遗传性能,(2)受体选择的条件是健康体质，正常繁殖能力的同 种普通个体。 (3)胚胎移植后一定要对母牛进行是否_的检查。,妊娠,【题组过关】 1.(2016郑州二模)下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图回答：,(1)上图A、B过程用到的生物技术分别是_ _、_，甲称作_。 (2)乙是具有_和_的胚胎干细胞。,(3)相同的胚胎干细胞，通过C过程“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是_。上述“克隆”过程是胚胎干细胞_和_的结果。 (4)按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是_。,【解析】(1)分析图示可知，A过程表示患者的体细胞核与去核的卵细胞重组的过程，所用到的生物技术是核移植技术；B过程表示将重组细胞培养成早期胚胎的过程，用到的生物技术是早期胚胎培养(或动物细胞培养)，甲称作囊胚。,(2)乙是从囊胚中分离出的胚胎干细胞，胚胎干细胞具有发育的全能性，具有自我更新(自我维持)和分化发育潜能。 (3)图中C过程“克隆”的实质是诱导胚胎干细胞分化为组织细胞的过程，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。C过程“克隆”是胚胎干细胞分裂和分化的结果。,(4)按上述方法克隆的器官，其遗传物质几乎来自患者本人，所以在器官移植方面的主要优点是无排斥反应。,答案：(1)核移植早期胚胎培养(或动物细胞培养)(顺序不能改变)囊胚 (2)自我更新(自我维持)分化发育潜能 (3)基因的选择性表达分裂分化 (4)无排斥反应,2.(2016武汉三模)为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法，请根据图示信息回答下列问题。,(1)试管牛的培育属于_(“有性生殖”或“无性生殖”)；试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有早期胚胎培养、_等；克隆牛的培育依据的原理是_。,(2)对B牛和D牛要进行_处理。 (3)在受精的过程中，判断卵子是否受精的标志是_。,(4)要培育高产奶率的转基因牛，如建立生产生长激素的乳腺生物反应器，则科学家需将_和乳腺蛋白基因的_、_等调控组件重组在一起，该过程需要用到的酶是_，再通过_法导入牛的_中。,【解析】(1)试管牛是经过卵细胞和精子的体外受精作用而形成的，所以属于有性生殖。克隆牛是无性生殖，它们都共同用到早期胚胎培养和胚胎移植技术。克隆牛的培育依据的原理是动物细胞核具有全能性。 (2)对B牛和D牛都要进行同期发情处理，保证它们的生理状况一致。,(3)受精的标志是能在透明带和卵细胞膜之间看到两个极体。 (4)要建立生产生长激素的乳腺生物反应器，应将生长激素基因和乳腺蛋白基因的启动子和终止子等调控组件重组在一起，在此过程中需要用到限制酶进行切割和DNA连接酶进行连接。导入动物细胞用显微注射法，并且要导入受精卵中。,答案：(1)有性生殖胚胎移植动物细胞核具有全能性 (2)同期发情(3)在透明带和卵细胞膜间有两个极体 (4)生长激素基因启动子终止子限制酶和DNA连接酶显微注射受精卵,3.(2016太原三模)科学家把来自动物体的精子注入去掉DNA的卵细胞中，获得重组细胞，进一步培育出“孤雄单倍体胚胎”。 (1)该过程用到的技术手段主要有_、_。,(2)将重组细胞培育为胚胎的过程中，除必要的营养条件、适宜的pH和温度外，还需保证其处在_的环境下，同时提供一定量的O2和CO2，其中CO2的主要作用是_。,(3)科学家发现成活的“孤雄单倍体胚胎”细胞中含有的性染色体均为X染色体，分析可能的原因是_。拿出任何一个“孤雄单倍体胚胎”细胞，都可当作精子使用，使卵细胞受精，并生下正常小鼠，可能的原因是_。,(4)有人认为这种“人造精子”的基因可以被加工，比如敲除或增加某个基因，这使得科学家能方便地制造出实验所需要的小鼠模型，该过程用到的工具酶主要有_、_。,【解析】(1)该过程用到的技术手段主要有核移植和早期胚胎培养。 (2)在胚胎培养过程中，需保证其处在无菌、无毒环境中，CO2的主要作用是维持培养液中的pH。,(3)“孤雄单倍体胚胎”细胞中含有的性染色体均为X染色体，原因是X染色体上含有许多与早期胚胎发育相关的基因，而Y染色体上缺乏相关基因。拿出任何一个“孤雄单倍体胚胎”细胞，都可当作精子使用，使卵细胞受精，并生下正常小鼠，可能的原因是“孤雄单倍体胚胎”细胞由重组细胞有丝分裂而来，遗传物质由精子提供。,(4)敲除或增加某个基因需要用到限制酶、DNA连接酶。,答案：(1)核移植早期胚胎培养 (2)无菌、无毒维持培养液中的pH (3)X染色体上含有许多与早期胚胎发育相关的基因，而Y染色体上缺乏相关基因“孤雄单倍体胚胎”细胞由重组细胞有丝分裂而来，遗传物质由精子提供(其他答案合理即可) (4)限制酶DNA连接酶,【易错提醒】胚胎发育中的易混问题 (1)成熟的精子必须获能后才具备受精能力。 (2)动物排出的卵子成熟程度不同，需要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂中期时才具备与精子受精的能力。 (3)卵裂阶段的细胞分裂方式为有丝分裂。 (4)细胞开始出现分化的阶段是囊胚期，可以进行胚胎移植或胚胎分割的阶段为桑椹胚期和囊胚期。,4.(新题预测)中国试管婴儿之母卢光琇教授与研究伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。,(1)设计试管婴儿时为了提高受孕率，胚胎移植时多采用多胚胎移植，因此需用_处理促进母亲排出更多的卵子。 (2)胚胎发育的卵裂期在_(填“透明带”或“放射冠”)内进行。受精卵经72小时体外培养发育成32细胞左右的胚胎，叫做_，可用于胚胎移植。,(3)为了某些需要，需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是SRYPCR法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个_(填“滋养层”或“内细胞团”)细胞，提取DNA为模板；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作_，在_的催化作用下进行PCR扩增；最后与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为_性。,(4)设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。我国不反对治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于_之间的第一极体一并吸出。,【解析】(1)设计试管婴儿时需用促性腺激素处理促进母亲排出更多的卵子，以便产生更多的胚胎用于移植。 (2)胚胎发育的卵裂期在透明带内进行。受精卵体外培养发育成32细胞左右的胚胎为桑椹胚，可用于胚胎移植。,(3)性别鉴定一般用滋养层细胞，具体过程是：从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞，提取DNA为模板；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作引物，在热稳定DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)的催化作用下进行PCR扩增；最后与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为男性。,答案：(1)促性腺激素(2)透明带桑椹胚 (3)滋养层引物热稳定DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)(只答DNA聚合酶不得分)男 (4)卵细胞膜与透明带,考点二生态工程 【知识方法】 1.生态工程的原理： (1)物质循环再生原理。 (2)物种多样性原理。 (3)协调与平衡原理。 (4)整体性原理。 (5)系统学和工程学原理。,2.生态工程概念的理解： (1)遵循的规律：自然界物质循环规律。 (2)目的：达到经济效益和生态效益同步发展。 (3)特点：少消耗、多效益、可持续。,3.生态工程基本原理的判断方法： (1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染物质循环再生原理。 (2)体现物种多，营养关系复杂物种多样性原理。 (3)强调生物与环境的协调与平衡；涉及环境承载力协调与平衡原理。 (4)涉及自然、经济和社会；指整个系统，如林业生态工程建设整体性原理。,(5)涉及结构、功能，分布式、集中式、环式系统的结构决定功能原理(系统学和工程学原理)。 (6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和；指系统内部，如互利共生系统整体性原理(系统学和工程学原理)。,4.生态农业： (1)原理：生态系统的物质循环和能量流动。 (2)目的：提高能量利用率(不是传递效率)，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分。 (3)优点：实现物质循环再生和能量多级利用，降低农业投入，减少环境污染。 (4)常见模式：桑基鱼塘和沼气农田立体养殖。,【易错警示】 1.“无废弃物农业”遵循的是物质循环再生原理。 2.生态农业的指导思想是环境与经济协调发展。 3.生态农业的3个易混点：可以实现对物质和能量的多级利用；减少对能源和资源的消耗；减少环境污染。,4.记准生态工程的主要任务：对已破坏的生态环境进行修复，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。 5.在农业生产中尽量不施用农药，其目的是减少环境污染。,【典例2】(2016南京三模)南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性循环，生态效益达到了良性发展。请就此生态农场的特点，完成下列问题：,(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的_、_和_原理。 (2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图所示：,在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。 如果将“无机物农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？_。,(3)在该生态农场中存在如下图所示的物质循环过程，据图分析不符合生态工程原理的叙述是(),A.物质经过多级利用，实现了良性循环 B.每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益 C.由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低 D.由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染,(4)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链越长和营养级越多越好。请你结合所学有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？_。,答案：(1)物质循环再生原理物种多样性原理整体性 (2)如图所示：,土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降 (3)C(4)不正确。因为食物链越长，各营养级中的生物数量难以达到一定规模，影响经济效益；营养级越多，高层次营养级生物获得的能量越少，营养级生物数量也越少,【解题技法】综合分析法 1.点睛： 结合教材知识，综合分析实例，正确解答。 2.答题分析： (1)生态工程中的生态农业是建立在_与 _和整体性等原理基础上的，在实现经济效 益的同时，也具有良好的_和社会效益。,物质循环再生,物种多样性,生态效益,(2)物质循环的特点是_、_利用，即物 质_原理。如果把“无机物农田”这一环 节去掉，势必会使_受到破坏。 (3)能量沿着_流动时，能量逐级递减，传递效率 大约为_，因此最高营养级获得的总能量最低。 但系统的总能量包括各生产环节上输出的产品能量， 显然这个系统_与单种作物的系统总能量 利用率相比会大大增加。,循环往复,分层分级,循环再生,物质循环,食物链,10%20%,总能量利用率,(4)从能量流动_的特点分析，食物链不能无 限延长。,逐级递减,【题组过关】 1.(2016西安三模)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。请回答问题：,(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。,【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。,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,2.(新题预测)下图是一个人工农业生态系统模式图(大棚温度、CO2浓度等可适当控制)。请据图回答：,(1)相对一般农业生态系统而言，此生态系统能提高经济效益，主要原因是充分利用了_中的能量。 (2)沼气池中的微生物在该生态系统中的主要功能是_；沼气燃烧后生成的CO2通入大棚内的意义是_。,(3)农作物青贮的主要操作是：甘薯藤切段填压进入青贮窖中密封一段时间，其目的在于_。,(4)请用箭头和文字表示这个生态系统中能量流动的图解(各种生物的呼吸耗能不要求画出)。_。,【解析】(1)生态农业最大的优点是能充分利用废物中的能量，提高经济效益。(2)沼气池中的微生物属于分解者，能分解沼气池中的有机物。沼气燃烧后生成的CO2通入大棚内，可增加大棚中的CO2浓度，提高植物的光合作用进而提高作物的产量。(3)农作物青贮的目的是通过微生物厌氧发酵，初步分解农作物秸秆中的有机物，有利于禽畜的消化吸收。(4)见答案。,答案：(1)粪便等废物 (2)分解沼气池中的有机物增加大棚中的CO2浓度，增强植物的光合作用，提高作物的产量 (3)通过微生物厌氧发酵，初步分解农作物秸秆中的有机物，有利于禽畜的消化吸收 (4),3.回答下列有关生态工程的问题。 (1)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传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。,(2)生态农业建设中，处理秸秆的主要方式是用作沼气发酵和培养食用菌，而不采用燃烧的方法。这样做有哪两方面的意义： _； _。 通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，体现了生态工程的_原理。,【解析】(1)生态工程的主要任务是生态修复。(2)农作物秸秆的废物资源化，避免了能源浪费和环境污染。建设生态工程不仅仅需要考虑生态保护，还要考虑国计民生，体现的是整体性原理。,答案：(1)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统) (2)大大提高了能量的利用效率，使生态系统中的能量持续高效地流向对人类最有益的部分减轻了对环境的污染 整体性,
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