2019高考生物二轮复习 专题七 现代生物科技专题 第二讲 胚胎工程和生态工程学案.docx

第二讲胚胎工程和生态工程考纲要求1动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()2.胚胎干细胞的移植()3.胚胎工程的应用()4.转基因生物的安全性()5.生物武器对人类的威胁()6.生物技术中的伦理问题()7.简述生态工程的原理()8生态工程的实例()知识主干系统联网理基础建网络回扣关键知识授课提示：对应学生用书第105页高考必背记一记1早期胚胎培养中培养液的成分及早期胚胎去向(1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核苷酸(两酸)，另外还有水、血清等。(2)胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。2采集的卵母细胞不能直接与获能的精子受精，用非激素处理法采集的卵母细胞需要在体外人工培养到减中期才能与获能的精子受精。3胚胎移植仅属于一种技术，可移植有性和无性生殖产生胚胎，本身不是一种生殖方式。4试管婴儿用到的生物工程技术有体外受精、动物细胞培养、胚胎移植等。5胚胎工程中的6个“两”(1)受精的标志是卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，受精完成的标志是雌雄原核融合完成。(2)胚胎移植过程中两次使用激素第一次是对供受体进行同期发情处理。第二次用于供体的超数排卵。(3)胚胎移植过程中两次检查第一次对收集的胚胎进行检查。第二次对受体是否妊娠进行检查。(4)两次冲卵：胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。体外受精过程冲出的是卵子。(5)可胚胎移植或分割的两个时期：桑椹胚和囊胚。(6)胚胎干细胞的两个来源：早期胚胎和原始性腺。易混易错判一判1判断下列有关胚胎工程叙述的正误(1)小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用。(2017江苏卷)()(2)鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植。(2017江苏卷)()(3)精子在获能液中于37、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能。(2017江苏卷)()(4)采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的。(2015江苏卷)()(5)培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质。(2015江苏卷)()(6)分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异。(2017江苏卷)()(7)注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育。(2017江苏卷)()(8)应选用原肠胚做雌雄鉴别。(2017江苏卷)()(9)受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方。(2015四川卷)()(10)顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的。(2015四川卷)()2判断下列有关生物技术安全性和伦理问题叙述的正误(1)国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害。()(2)转基因生物不改变生物原有的分类地位、减少了农药使用、保护了农田土壤环境。()高频考点融会贯通析考点做题组攻破热点难点授课提示：对应学生用书第106页考点一胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题真题试做明考向1(2015高考山东卷)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：(1)过程采用的是细胞工程中的_技术，过程采用的是胚胎工程中的_技术。(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的_。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用_和_两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有_基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的_。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体_(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。解析：(1)由流程图知，个体A提供去核卵母细胞，个体B提供体细胞核，二者通过得到重组细胞，重组细胞经得到囊胚，故是核移植，是早期胚胎培养。(2)动物细胞培养时，要通入含有5%CO2的空气，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)构建基因表达载体时，要用同种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、复制原点、标记基因等，标记基因的作用是便于目的基因的检测和筛选。(4)胚胎干细胞是从早期胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。囊胚中的内细胞团细胞为胚胎干细胞。图中获得的组织器官，其细胞的细胞核来自个体B，将所得组织器官移植给个体B，不会发生免疫排斥反应。答案：(1)核移植早期胚胎培养(2)pH(3)限制酶DNA连接酶标记(4)内细胞团B2(2015高考重庆卷)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。(1)拟进行如下杂交：A(具高产奶基因的纯种)B(具适宜本地生长基因的纯种)C选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常_。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是_性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是_，后代中出现这种母牛的概率是_(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。精子要具有受精能力，需对其进行_处理；卵子的成熟在过程_中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖，其作用是_。为筛选出具有优良性状的母牛，过程前应鉴定胚胎的_。子代母牛的优良性状与过程_的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用_技术。解析：(1)根据题意，亲本中的母牛选择的是具有适宜本地生长基因低产奶量的纯种，由它作母本可以保证胚胎在母体内正常生长发育。杂交双亲为A不适宜本地生长高产奶量B适宜本地生长低产奶量，后代C为适宜本地生长低产奶量，可以推知适宜本地生长和低产奶量是显性性状，可分别用M、N表示，不适宜本地生长和高产奶量是隐性性状，分别用m、n表示。那么A的基因型是mmnn，B的基因型是MMNN，则C的基因型就是MmNn。此时，若想得到适宜本地生长高产奶量的母牛，最佳杂交组合是A和C杂交：mmnnMmNn，得到适宜本地生长高产奶量的母牛(Mmnn)的概率是。(2)精子要经过获能或增强活力处理才具有受精能力。处于减数第二次分裂中期的卵母细胞才具备与精子受精的能力，在受精的过程中次级卵母细胞排出第二极体，完成卵子的成熟。早期胚胎培养的培养基中含有葡萄糖，葡萄糖可给早期胚胎的发育提供能量。要获得高产奶、适宜本地生长的母牛，在进行胚胎移植前要鉴定胚胎的性别、高产奶和适宜本地生长的基因。结合(1)小题，供体公牛和供体母牛的基因型为：mmnnMmNn，可知后代的基因重组是发生在MmNn(供体母牛)减数分裂的过程(过程)中。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可以采用胚胎分割技术对已鉴定的合格胚胎进行操作，以得到更多的合格胚胎。答案：(1)生长发育(或胚胎发育)隐性AC(2)获能(或增强活力)供能性别、高产奶和适应本地生长的基因(3)胚胎分割融会贯通析考点1早期胚胎发育过程分析2理清胚胎移植、胚胎分割和胚胎干细胞的内在联系(1)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成或胚胎分割形成的。(2)胚胎移植的优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。(3)胚胎分割的2个注意事项材料选择：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。分割注意点：选材为囊胚时，注意将内细胞团均等分割。3有关伦理问题的两组概念比较(1)治疗性克隆和生殖性克隆的区别与联系项目治疗性克隆生殖性克隆区别目的治疗人类疾病用于生育，产生新个体水平细胞水平个体水平联系都属无性繁殖注：中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆。(2)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点a设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程。b试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。c两者都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。方法技巧会应用1胚胎移植要点分析方法(1)胚胎移植是胚胎工程中的最后一道“工序”，移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。(2)移植胚胎的来源及生殖方式：核移植后进行早期胚胎培养，其为无性生殖；体外受精后进行早期胚胎培养，其为有性生殖；体内受精冲卵胚胎移植，其为有性生殖。(3)两次应用激素处理：同期发情处理；超数排卵处理。(4)两次检查：对收集胚胎的检查；移植后是否妊娠检查。(5)对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。2与胚胎工程相关的3个误区(1)误认为桑椹胚是由受精卵分裂分化形成的；误认为囊胚已进行细胞分化，其细胞均无全能性。桑椹胚是由受精卵分裂形成的，没有分化；而囊胚期虽然已进行细胞分化，但囊胚的内细胞团仍具有全能性。(2)误将克隆动物与试管动物都当作无性繁殖。克隆动物的产生是无性繁殖；而试管动物则是在体外受精形成受精卵，由受精卵发育成的个体，因此属于有性繁殖。(3)误认为胚胎移植的胚胎只来源于体内受精的胚胎。胚胎移植的胚胎有三个来源：体内正常受精的胚胎、核移植的胚胎和体外受精产生的早期胚胎。巩固提升练题组题组一胚胎工程及其应用3试管婴儿技术自发明以来，如今试管婴儿已发展到第三代。完成下列问题。(1)第一代试管婴儿是将精子和卵子在体外完成受精，待受精卵发育到早期胚胎，再移入子宫继续发育产生的新个体。精子与卵细胞在体外受精完成的标志是_。当早期胚胎发育到_时期进行移植成功率高。(2)第二代试管婴儿是指通过显微操作系统将单个精子直接注射到卵子中，使其受精的技术。该技术解决了因男性因素导致的不育问题，如精子无顶体或顶体功能异常等。在精子形成过程中，细胞中的_将发育成顶体。受精阶段中，顶体的作用是_。胚胎移植时，受体应处于适合的生理状况，因此可利用激素对受体进行_处理。此外，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。(3)第三代在人工助孕与显微操作的基础上，胚胎着床前进行基因诊断，使不孕不育夫妇不仅能喜得贵子，而且能优生优育。基因检测的原理是利用_技术来检测是否有遗传病。(4)科学研究中，科学家尝试将外源基因导入小鼠受精卵中，则该外源基因可能随机插入小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因：_。解析：(1)雌雄原核的融合是受精完成的标志，胚胎移植应选择桑椹胚或囊胚。(2)在精子形成过程中，高尔基体发育形成顶体，在受精时，顶体发生顶体反应，释放顶体酶，溶解放射冠和透明带；胚胎移植时，需要对受体进行同期发情处理，受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。(3)利用DNA分子杂交技术进行基因检测，以诊断是否患有遗传病。(4)外源基因的插入可能会使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达，从而导致受精卵死亡。答案：(1)雌雄原核的融合桑椹胚或囊胚(2)高尔基体发生顶体反应，释放顶体酶，溶解放射冠和透明带同期发情免疫排斥(3)DNA分子杂交(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达4(2018河北衡水测试)重组人血小板生成素(rhTPO)是一种新发现的造血生长因子，下图为通过乳腺生物反应器产生rhTPO的相关过程。(1)在获取目的基因时_(填“能”或“不能”)用Sma，原因是_，重组质粒中的标记基因是_，标记基因的作用是_。(2)通常采用_技术将重组质粒导入受精卵，图中所示的过程与胚胎工程相关的有_(至少写出两个)。(3)采用SRYPCR方法对早期胚胎进行性别鉴定，样本细胞取自_，以Y染色体中含有的特异性SRY基因为探针，通过_方法进行胚胎的性别鉴定。解析：(1)分析图解：图中目的基因上存在三个限制酶切割位点，由于Sma的酶切位点位于目的基因中间，利用该限制酶会破坏目的基因，因此应选用Hind和Xho两种限制酶切割目的基因，而利用这两种限制酶切割质粒会破坏质粒上的抗四环素基因，则质粒上应选用抗卡那霉素基因作为标记基因。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，以便筛选。(2)将重组质粒导入受精卵常用的是显微注射技术，图中所示的过程与胚胎工程相关的有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。(3)取滋养层的细胞对早期胚胎进行性别鉴定，以Y染色体中含有的特异性SRY基因为探针，通过DNA分子杂交原理检测胚胎的性别。答案：(1)不能Sma的酶切位点位于目的基因中间，如果用Sma切割，不能得到完整的目的基因抗卡那霉素基因鉴别受体细胞中是否含有目的基因，以便筛选(2)显微注射体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植(3)滋养层DNA分子杂交题组二生物技术的安全性及伦理问题考查5英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种，其数量少，生育力低。现代生物工程能有效提高优质马的生育效率。请回答下列问题：(1)可以用由_分泌的激素处理适龄纯血母马，使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。采集的卵母细胞人工培养至减数第二次分裂的中期。培养过程中要定期更换培养液，其原因是_。(2)为取得同卵双胎或多胎，可以在胚胎发育的_期用机械方法将胚胎分割。(3)随着动物体细胞克隆技术的发展，人们可以将纯血马的_移入其他马的_细胞中，将其激活并发育成_，植入代孕母马体内。(4)克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成极大冲击。我国政府的态度是禁止_性克隆人。解析：(1)用垂体分泌的促性腺激素处理适龄纯血母马，可使其超数排卵。采集的卵母细胞培养过程中要定期更换培养液，防止细胞代谢产物的积累而毒害细胞。(2)桑椹胚或囊胚的内细胞团细胞为全能干细胞，可以在胚胎发育的桑椹胚或囊胚期用机械方法将胚胎分割，以取得同卵双胎或多胎。(3)利用克隆技术可以将纯血马的体细胞细胞核移入其他马的去核卵母细胞中，将其激活并发育成早期胚胎，植入代孕母马体内。(4)我国政府的态度是不反对治疗性克隆，禁止生殖性克隆人。答案：(1)垂体长时间不更换培养液，会导致细胞代谢产物的积累而毒害细胞(2)桑椹胚或囊胚(3)体细胞细胞核去核卵母早期胚胎(4)生殖考点二生态工程真题试做明考向1(2014高考重庆卷)为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如图所示。t0t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的_转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在_，导致群落中植物物种数增加；t1t3，人工林抵抗力稳定性的变化是_；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间_加剧。(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的_原理。解析：(1)在生态系统中，将有机物转化为无机物的生物是分解者。人工林土壤中存在种子或繁殖体，会导致群落物种数增多，进而使人工林自我调节能力增强，抵抗力稳定性增强。由于阳光等资源有限，群落中植物物种数增加，物种间竞争加剧。(2)人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又提高了社会和经济效益，这主要体现了生态工程的整体性原理。答案：(1)分解者种子或繁殖体增强竞争(2)整体性(系统论)2(2013高考广东卷)污水处理厂的污泥富含有机质和无机成分，可用作肥料，但其多环芳烃(PAHs)等有机污染物含量通常较高，施入土壤会带来二次污染。生物质炭是由作物废弃秸秆等炭化而成。将污泥、含7%生物质炭的污泥均堆放一段时间后用于盆栽实验，研究它们对黑麦草生长及PAHs迁移的影响，结果如表所示：测定项目红壤红壤污泥红壤含7%生物质炭的污泥土壤PAHs含量(g/kg)5271079765黑麦草叶绿素含量(mg/g)2.02.12.3黑麦草每盆干重(g)1.72.32.7黑麦草PAHs含量(g/kg)401651428(1)生物质炭孔隙结构发达，能改善土壤的通气状况，使根系细胞_加强，合成增加，从而促进根系对土壤养分的吸收。(2)由表可知，施用含生物质炭的污泥_，从而促进黑麦草生长；污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量_，但生物质炭的输入_，从而降低PAHs污染的风险。由此可见，生物质炭有望用作污泥改良剂，促进污泥的推广应用。污泥的应用符合生态工程的_原理。解析：(1)土壤的通气状况改善，细胞的有氧呼吸增强，可以合成更多的ATP，为根吸收矿质元素提供大量的能量。(2)由表可知，施用含7%生物质炭的污泥的黑麦草叶绿素含量增加，从而使黑麦草的光合作用增强，促进黑麦草生长。污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量都增加，但生物质炭可以吸附PAHs，从而在一定程度上降低PAHs污染的风险。答案：(1)有氧呼吸ATP(2)能增加黑麦草的叶绿素含量，使光合作用增强升高能吸附PAHs物质循环再生融会贯通析考点1网络法理清生态工程的概念、原理与实例(1)概念(2)原理与实例整合由此可见，除外均涉及整体性原理，除、外均涉及协调与平衡原理。2牢记5种生态工程具体实例的生态学原理(1)无废弃物农业遵循物质循环再生原理。(2)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害物种多样性原理。(3)草原确定合理载畜量，不能过度放牧协调与平衡原理。(4)污水排放与水体富营养化，引种考虑适应环境协调与平衡原理。(5)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题整体性原理。3农业生态系统设计6大原则(1)应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；(2)应当能够构成一个合理的生产结构；(3)应当充分利用自然界的物质和能量资源；(4)应当体现减少环境污染的原则；(5)应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；(6)所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。4生态工程特点及相互关系分析方法(1)生态工程的特点分析生态工程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。生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。生态工程的研究对象为“社会经济自然复合生态系统”。生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。(2)整体性原理和系统整体性原理的对比分析整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。系统整体性原理指总体功能大于各部分之和，即112。目的是保持系统有很高的生产力，如藻类和珊瑚虫组成的高效的植物动物营养循环使珊瑚礁能够保持很高的系统生产力，体现了系统整体性原理。方法技巧会应用生态工程设计的常用方法食物网的“相接”与“加环”(1)生态工程设计的常用方法之一是食物链(网)的“相接”。(2)生态工程设计的常用方法之二是食物链(网)的“加环”。“加环”可为未被利用的部分找到出路。例如，用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等，其残余物用来培养食用菌，栽培食用菌后的残余物再用来养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等。巩固提升练题组题组生态工程的原理及应用3(2018湖南长沙月考)在缤彩纷呈的生物世界，微生物似乎显得过于微小与沉寂。然而，它们在生态工程中有着重要的作用，如处理生活污水。请回答下列问题：(1)生活污水流经某生活污水净化处理系统中的“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_呼吸将污水中的有机物分解。(2)生态工程中所遵循的基本原理有_、_、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破坏的_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_、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_技术对现有微生物进行改造，该技术的核心是_。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_。解析：(1)厌氧沉淀池中的微生物通过无氧呼吸将污水中有机物分解，曝气池中的微生物通过有氧呼吸将污水中有机物分解，兼氧池中的微生物通过有氧呼吸和无氧呼吸将污水中有机物分解。(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(或自然生态)、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。答案：(1)无氧和有氧(或细胞)(2)物质循环再生原理物种多样性原理(3)生态环境生态(或自然生态)(4)基因工程(或基因拼接、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4柴静的纪录片穹顶之下引发了全国人民对雾霾的关注和讨论，而天津港火灾爆炸事故遗址将在彻底清理后建设海港生态公园，这再次将生态环境与生态经济推上舆论的焦点。生态工程的建设已经成为社会关注的热点。请回答下列问题：(1)山西省为产煤大省，生态环境破坏严重，矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的_的重建。(2)某生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸秆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽粪便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜园、果园、苗圃、鱼塘，主要体现了生态工程的_原理。该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其_。该生态系统把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循_原理。在该生态工程中，种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的_原理。(3)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的_原理。解析：(1)在矿区生态环境的恢复工程中，关键是植被的恢复及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。(2)某生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸秆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽粪便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜田、果园、苗圃、鱼塘，主要体现了生态工程的物质循环再生原理。该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其环境容纳量(K值)。生态系统把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循系统的结构决定功能的原理。该生态工程种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的物种多样性原理。(3)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的协调与平衡原理。答案：(1)土壤微生物群落(2)物质循环再生环境容纳量系统的结构决定功能物种多样性(3)协调与平衡课堂加固训练练模拟做典题提高解题能力授课提示：对应学生用书第110页1(2018湖南衡阳调研)科学家利用活体卵子及皮肤成纤维细胞，在实验室已成功克隆出了数个人体胚胎，进而可开发出有研究价值的胚胎干细胞。回答下列问题：(1)胚胎干细胞在形态上表现为体积小，细胞核大，_明显等特点，在功能上具有_。自然状况下的胚胎干细胞是从哺乳动物的_中分离出来的一类细胞。(2)若将胚胎干细胞用于检测有毒物质是否引起了基因突变，在分子水平上需要采用_技术。(3)通过胚胎干细胞体外诱导分化，可培育出人造组织器官，解决目前_和_问题。(4)科学家克隆人体胚胎时选用活体卵子，而不用精子，其原因是_。解析：(1)胚胎干细胞在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显等特点，在功能上具有发育的全能性。自然状况下的胚胎干细胞是从哺乳动物的早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。(2)若将胚胎干细胞用于检测有毒物质是否引起了基因突变，在分子水平上需要采用DNA分子杂交技术。(3)通过胚胎干细胞体外诱导分化，可培育出人造组织器官。目前临床上器官移植存在两大问题：供体器官不足和器官移植后免疫排斥。(4)科学家克隆人体胚胎时选用活体卵子，而不用精子，其原因是卵细胞较大，营养物质丰富，含有早期胚胎发育所需要的营养物质，也较易操作。答案：(1)核仁发育的全能性早期胚胎或原始性腺(2)DNA分子杂交(基因探针)(3)临床存在的供体器官不足器官移植后免疫排斥(4)卵细胞含有早期胚胎发育所需要的营养物质；卵细胞较大，也较易操作2干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血液中只能提取0.5g，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如图的方式生产干扰素。试回答相关问题：(1)若要使获得的转基因牛乳汁中含有人干扰素，构建的基因表达载体必须包括：乳腺蛋白基因的启动子、人干扰素基因、终止子、_和复制原点等。将基因表达载体导入受精卵最有效的方法是_。(2)通常情况下，对供体和受体母牛选择后，要用激素进行_。并用激素对供体母牛做_处理。(3)为了实现干扰素的批量生产，早期胚胎进行移植之前要进行质量检测，并要求早期胚胎细胞中的性染色体组成为_。选择发育良好的囊胚或_胚进行移植。为了提高胚胎利用效率，可在这两个阶段进行胚胎分割，胚胎分割可以看作动物_(填“有性”或“无性”)繁殖的方法之一。(4)近年来，关于胚胎干细胞的研究越来越多。胚胎干细胞具有发育的全能性，如图所示的细胞A和细胞B分别是_细胞、_细胞，可以从这些细胞中获得胚胎干细胞。解析：(1)将目的基因注入动物细胞的最有效方法是显微注射法。(2)胚胎移植过程中要注意对供体、受体进行同期发情处理，同时要对供体母牛进行超数排卵处理，以获得更多的后代。(3)因为需要从乳汁中提取药物，所以应选择性染色体组成为XX的雌性个体；胚胎分割是无性繁殖的方法之一。(4)通常从早期胚胎的内细胞团或胎儿的原始性腺获得胚胎干细胞。答案：(1)标记基因显微注射法(2)同期发情处理超数排卵(3)XX桑椹无性(4)内细胞团原始性腺3(2018福建厦门模拟)研究人员发现了一种提高植物抗旱性的PYL9蛋白，利用转基因技术让棉花自身产生大量PYL9蛋白，可显著提高其抗旱性。请回答下列问题：(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育转基因抗旱水稻可用_方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到的工具酶是_。(2)利用某抗旱植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的_，其原因是_。(3)将目的基因导入棉花细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。如果将目的基因插入Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的_作用，将目的基因导入植物细胞并将其插入植物细胞的染色体DNA上，这是利用了农杆菌的_的特点。(4)由于转基因生物存在安全性的争议，所以人类要发展农业经济，实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是_和_。解析：(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，可以推测基因的脱氧核苷酸序列，因此培育转基因抗旱水稻可用人工合成方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)由于cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因，故两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少。(3)农杆菌的Ti质粒的TDNA可转移到受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，所以将目的基因导入棉花细胞常用农杆菌转化法，该方法先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA上，然后通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞并插入植物细胞的染色体DNA上。(4)生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是循环经济和生态工程。答案：(1)人工合成限制酶和DNA连接酶(2)少cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因(而基因组文库中含有该植物的全部基因)(3)转化Ti质粒的TDNA可转移到受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上(4)循环经济生态工程4回答下列有关生态工程的问题：(1)生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到_和_的同步发展。(2)生态经济主要是通过实行“_”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。解析：(1)生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。(2)生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。答案：(1)经济效益生态效益(2)循环经济限时规范训练练思维练规范练就考场满分单独成册对应学生用书第157页1下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解。请据图回答：(1)图中、所示的结构分别是_、_。(2)图中、所示的生物工程技术分别是_、_。(3)过程通常用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，含有营养物质丰富外，还因为它_。(4)过程通常采用的方法是_。(5)过程的完成需要用到的非酶基因操作工具为_。(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是_。解析：(1)体细胞核移植利用体细胞的细胞核和去核卵细胞。内细胞团细胞具有发育的全能性，其中导入健康胰岛B细胞基因，可以形成能正常分泌胰岛素的胰岛B细胞群。(2)图中是将体细胞的细胞核和去核卵细胞重组为一个细胞，为体细胞核移植技术。图中是将健康胰岛B细胞基因导入受体细胞，为基因工程技术。(3)过程通常用去核卵细胞作为受体细胞，除了因为它体积大，易操作，含有营养物质丰富外，还因为其含有能够激活细胞核全能性表达的物质。(4)将目的基因导入动物细胞通常用显微注射法。(5)基因工程的基本工具为限制酶、DNA连接酶、载体，载体为非酶基因操作工具，通常为质粒。(6)图示方法与一般的异体移植相比可避免免疫排斥。答案：(1)细胞核内细胞团(2)(体细胞)核移植技术基因工程(转基因技术或DNA重组技术)(3)含有促进(或激活)细胞核全能性表达的物质(4)显微注射法(5)载体(6)不发生免疫排斥反应2Leigh氏综合征是一种神经障碍性疾病，其致病基因位于线粒体DNA中。一位母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因，她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合征而夭亡。她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。请根据男婴孕育过程回答下面的问题：(1)该母亲的前两个孩子患病夭亡的原因是_，该健康男婴孕育过程中依次使用了_、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)图示过程中代表该母亲卵母细胞的是_(填“A”或“B”)。取卵之前，该母亲需要注射_激素。(3)早期胚胎需经过_(水平)检测合格后才能植入母亲的子宫继续发育。(4)在胚胎孕育过程中，医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育，原因是_。解析：(1)根据题意可知，该母亲约有1/4的线粒体携带这种致病基因，并且该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自卵细胞，这导致前两个孩子患病夭亡；根据图示信息可知，该健康男婴孕育过程中依次使用了核移植、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。(2)图中首先对卵母细胞A去核，然后与卵母细胞B的细胞核融合，重组的卵细胞中含有卵母细胞A的细胞质，说明A的细胞质基因是正常的，因此代表该母亲卵母细胞的是B。取卵之前，该母亲需要注射促性腺激素，进行超数排卵。(3)早期胚胎需经过DNA分子水平检测合格后才能植入母亲的子宫继续发育。(4)在胚胎孕育过程中，由于男性的线粒体不会遗传给后代，因此医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育。答案：(1)该母亲可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全都来自卵细胞，导致前两个孩子患病夭亡核移植、体外受精(2)B促性腺(3)DNA分子水平(4)男性的线粒体不会遗传给后代3Rag2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。其技术流程如图：请回答：(1)步骤中，在核移植前应去除卵母细胞的_。(2)ES细胞除来源于早期胚胎外，还可来源于_，它在形态上的特性_；在功能上的特性是_。(3)步骤中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的_设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用Hind和Pst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_的酶切位点。(4)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞中的_，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。解析：(1)动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核，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，因此在核移植之前应去除卵母细胞的细胞核。(2)ES细胞可来源于早期胚胎或者原始性腺。它在形态上的特性：体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上的特性是具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)不同基因的核苷酸序列不同，而引物与核苷酸序列互补配对，因此设计引物可以根据基因的核苷酸序列进行；因为重组基因片段的连接需要有相同的黏性末端，因此所选择的表达载体上应具有Hind和Pst限制酶的酶切位点。(4)基因表达的最终产物为蛋白质，因此要检测该基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞中的蛋白质，用特异性抗体(抗蛋白的抗体)进行杂交实验。答案：(1)细胞核(2)原始性腺体积小、细胞核大、核仁明显具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞(3)核苷酸序列Hind和Pst限制酶(4)蛋白质4如图、图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)图中，细胞E的形成利用了_技术。图和图共同用到的生物工程技术有_、_和_。(2)图中，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，体外受精前应对精子进行_处理，选择处于_期的卵母细胞与处理后的精子在体外完成受精得到受精卵F。(3)图中，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，通过显微注射法导入受精卵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。解析：(1)图中a表示核移植过程，b表示早期胚胎培养过程，c表示胚胎移植过程，因此小羊X是采用核移植和胚胎移植技术等产生的克隆羊；图中a表示体外受精过程，b表示早期胚胎培养过程，c表示胚胎移植过程，d过程采用了转基因技术，因此小羊Y是采用体外受精、基因工程和胚胎移植技术等产生的转基因试管羊。图与图均采用了动物细胞培养、早期胚胎培养和胚胎移植技术。(2)图中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行同期发情处理；后用促性腺激素实现超数排卵，M中期的卵母细胞具备与获能精子在体外完成受精的能力。(3)图中，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。答案：(1)动物体细胞核移植动物细胞培养早期胚胎培养胚胎移植(2)同期发情获能M中(3)质粒DNA分子杂交(4)桑椹胚或囊胚5下图表示培育转基因克隆羊和胚胎工程的部分操作流程，其中字母代表有关结构或个体，数字代表过程、方法。请据图回答：(1)图中过程所涉及的生物技术有_(两种即可)。(2)通过、过程获取分散的细胞时，用到的酶是_，培养的细胞在充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为_。(3)动物细胞培养过程中应将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是_。此培养过程中为防止杂菌感染，需要添加一定量的_。(4)早期胚胎可通过_技术移入代孕母体子宫内继续发育，该技术在生产实践中的意义在于_。(5)通常用去核的卵母细胞作为受体细胞。此时的卵母细胞应该培养到_(细胞分裂方式及时期)。f细胞在形态上的特点是_。解析：(1)图中为动物细胞培养获得细胞群，是用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理获得单个细胞，、为体细胞核移植获得重组细胞的过程，是早期胚胎培养过程，为胚胎移植，为从早期胚胎中获取胚胎干细胞。(2)培养的细胞在充满培养皿底时会出现接触抑制现象，细胞分裂会停止。(3)图中动物细胞培养过程中应将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH，为细胞培养提供稳定的环境。培养过程中为防止杂菌感染，需要添加一定量的抗生素。(4)早期胚胎可通过胚胎移植技术移入受体子宫内进行发育，胚胎移植技术可以提高优良母畜的繁殖率。(5)用去核卵母细胞作为受体，此时的卵母细胞应处于减数第二次分裂中期。f细胞是胚胎干细胞，在形态上的特点是体积小、细胞核大、核仁明显。答案：(1)动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植、细胞核移植(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)接触抑制(3)维持培养液的pH抗生素(4)胚胎移植提高优良母畜的繁殖率(5)减数第二次分裂的中期体积小、细胞核大、核仁明显6(2018广东佛山质检)下图是利用乳球蛋白(BLG)基因5端调控序列和人乳铁蛋白(hLF)基因构建能在羊乳腺细胞特异性表达的运载体的简要流程图，请据图回答下列问题：(1)为PCR过程，除了要加入引物、原料外，还需要加入_，在此过程中引物的作用是_。(2)BamH的识别序列为GGATTC，Hind的识别序列为AAGCTT，选用这两种酶进行操作的意义是_，除此之外，过程还需要_酶。(3)BLG基因5端调控序列能使hLF基因在羊的乳腺细胞中特异性表达，这是因为_。(4)要获得能表达目的基因的羊，应将重组质粒导入羊的_(填“乳腺细胞”“去核卵细胞”或“受精卵”)，获得优良胚胎后，为了提高胚胎的利用率，常采用_的方法来处理胚胎。解析：(1)PCR过程中，除了要加入引物、原料外，还需要加入耐高温的DNA聚合酶和模板，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸。(2)BamH和Hind切割形成的黏性末端不同，选用这两种酶切割目的基因和质粒，目的是避免目的基因和运载体产生的末端任意连接(环化连接)。构建基因表达载体还需要DNA连接酶。(3)BLG基因5端调控序列作为启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hLF基因转录出mRNA，所以能使hLF基因在羊的乳腺细胞中特异性表达。(4)高度分化的动物细胞难以表达全能性，而受精卵易于表达全能性，要获得能表达目的基因的羊，应将重组质粒导入羊的受精卵，获得优良胚胎后，为提高胚胎的利用率，常采用胚胎分割的方法来处理胚胎。答案：(1)耐高温的DNA聚合酶、模板使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸(2)避免目的基因和运载体产生的末端任意连接(环化连接)DNA连接(3)BLG基因5端调控序列作为启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hLF基因转录出mRNA(4