1、2013高考生物二轮复习：专题十七 胚胎工程专题概述：本专题知识是历年高考的必考内容，其中胚胎工程是当前生命科学研究的热点和前沿之一，胚胎工程的原理、技术与应用是选修三的重要考点，且经常与基因工程、微生物的培养、克隆技术、组织培养等知识进行综合考查。考纲要求： 胚胎工程(1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础 I(2)胚胎干细胞的移植 I(3)胚胎工程的应用 生物技术的安全性和伦理问题(1)转基因生物的安全性 I(2)生物武器对人类的威胁 I(3)生物技术中的伦理问题 I生态工程(山东考纲不要求)(1)简述生态工程的原理 (2)生态工程的实例 I考点分析：考点一、胚胎工程及其应用具体考
2、点：1、受精过程(1)精子和卵子的发生精子的发生：精原细胞先通过有丝分裂增殖，部分精原细胞发育成初级精母细胞后进行减数分裂。变形过程中，细胞核为精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜，为精子运动提供能量，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落。卵子的发生：在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞，被卵泡细胞包围；减分裂在排卵前后完成，形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备受精；减分裂是在受精过程中完成的。(2)受精过程准备阶段：包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期。受精阶段：包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌、雄原核形成及其融合
3、。防止多个精子入卵受精的屏障a.透明带反应。b.卵黄膜封闭作用。(3)受精的标志和受精完成的标志卵子受精的标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。受精完成的标志：雌、雄原核的融合。2.胚胎移植：(1)操作对象：雌性动物的早期胚胎，或通过体外受精及其他方式得到的胚胎；(2)受体：同种的、生理状态相同的其他雌性动物；(3)本质：生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程；(4)地位：是胚胎工程技术的终端环节，即任何胚胎只有移植给受体才能获得后代。(5)流程:3胚胎分割(1)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(2)囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进
4、一步发育。(3)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法还有核移植。4.、胚胎干细胞(1)哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。(2)具有胚胎细胞的特性：在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。典例精析： 例1.下列哪一项不是精子、卵细胞发生的区别 ()A初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间BM和M的时间连续性C成熟生殖细胞是否经过变形D成熟生殖细胞中染色体的数量解析：初级精母细胞是
5、雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后完成的。精子的产生过程中，M和M是连续的，而卵细胞产生通过M形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中才完成M。精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形。成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。答案：D例2科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞“iPS细胞”，人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关说法正确的是 ()AiPS细胞分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性BiPS细胞有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具细胞周期CiPS细胞可分化形成多种组织细
6、胞，说明“iPS细胞”在分裂时很容易发生突变DiPS细胞在分化时正常基因突变成原癌基因是细胞癌变的原因解析：iPS细胞分化为神经细胞是细胞的选择性表达。iPS细胞能连续分裂，有细胞周期，它分化形成的神经细胞高度分化，一般不具细胞周期。iPS细胞可分化形成多种组织细胞，说明“iPS细胞”全能性较高。正常细胞都含有原癌基因。答案：B例3下列关于人早期胚胎发育过程中桑椹胚和囊胚的叙述中，正确的是 ()A囊胚与桑椹胚相比，每个细胞内DNA总量增加B囊胚与桑椹胚相比，细胞数目较多C组成囊胚和桑椹胚的细胞，都是全能细胞D桑椹胚的形成在卵巢，囊胚的形成在输卵管解析：由桑椹胚发育到囊胚进行的是有丝分裂，每个细
7、胞内DNA总量不变；囊胚期开始出现分化，其中的滋养层细胞不是全能细胞；受精卵是在输卵管中形成的，故其发育形成早期胚胎的过程不可能在卵巢。答案：B 例4(2012温州一模)下列关于生物技术的安全性和伦理性问题的分析，不合理的观点是()A转基因生物进入自然界后不会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存B运用基因重组技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器C我国政策是反对生殖性克隆的D对于基因检测应保护个人遗传信息的隐私权解析：转基因生物有可能会在近缘物种之间通过花粉杂交，造成基因库的污染。克隆技术还不成熟，克隆人会带来社会伦理问题等，所以我国反对生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。答案：A例5基因工
8、程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心 ()A三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼的杂交，进而导致自然种群被淘汰B运载体的标记基因(如抗生素基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物C目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性D转基因生物体释放到环境中，可能会对生物多样性构成危害解析：三倍体转基因鲤鱼在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子，因此三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼不能进行杂交，所以不会导致自然种群被淘汰。答案：A例6(2012信阳调研)2010年5月20日，美国生物学家克雷格文特尔宣布在实验中制造生命细胞。克雷格文特尔将一种成为丝状支原体的微生物DNA进行重塑，并将新
9、的DNA片段“粘”在一起，植入另一种细菌中。新的生命由此诞生。这是世界上第一个人造细胞，我们称它为“人造儿”，因为这个细胞的遗传物质完全来自合成的DNA。下列关于“人造儿”的说法错误的是 ()A“人造儿”没有细胞核B“人造儿”的DNA在自然界中可能不存在C“人造儿”不会衰老、死亡D“人造儿”所需要的营养物质与其他细胞没有差异解析：根据题意，“人造儿”是由DNA片段，植入一种细菌中人造产生的，因细菌没有细胞核，故“人造儿”也没有细胞核；“人造儿”的DNA是人为地将不同生物的DNA进行重组形成的，在自然界中可能不存在；“人造儿”所需要的营养物质与其他细胞没有差异；“人造儿”是一个细胞，也有形成、衰
10、老、死亡的过程。答案：C例7.甲图为牛胚胎移植示意图，乙图为胚胎发育某时期示意图。请据图回答：(1)牛胚胎移植程序中，用_处理使供体母牛超数排卵。冲卵的实质是获得_。(2)如果对胚胎进行分割移植时，胚胎应发育到_或_阶段。(3)乙图中1是_，4是_；将来发育成胎儿各种组织的是_。(4)胚胎移植时，早期胚胎从供体中收集的生理基础是_。解析：胚胎移植时，供受体必须用激素进行同期发情处理，还要用促性腺激素处理供体母牛进行超数排卵；对胚胎进行分割移植时，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段；乙图是胚胎发育的囊胚阶段，其中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，发育成胎儿各种组织的是内细胞团，滋养层将
11、来发育成胎膜和胎盘。答案：(1)促性腺激素早期胚胎(2)桑椹胚囊胚(3)滋养层囊胚腔2内细胞团(数字与对应汉字都对才可)(4)早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，处于游离状态例8.控制哺乳动物的性别对畜牧生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的控制性别的方法。例如：牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右，利用这一差异，人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如图所示)。根据以上信息回答下列相关问题：(1)试管动物技术通常是指通过人工操作使卵细胞和精子在体外条件下_和受精，通过培养发育为早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。(2)图中过程
12、通常采用_技术。在这个过程中_的精子与卵细胞相遇时，首先发生_反应，释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。防止多精入卵的生理反应有_。(3)胚胎移植时，受体应处于适合的生理状况，此时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。解析：解题时，首先要根据胚胎工程的相关知识点分析图示过程。在培育试管动物时，从动物体内得到的是卵母细胞，并不是成熟的卵细胞，需要体外培养成熟后才能参与受精作用。进行胚胎移植时，一定要用激素处理受体，使之同期发情，以接受将要植入的胚胎。答案：(1)成熟(2)体外受精获能顶体透明带反应和卵黄膜封闭作用(3
13、)同期发情免疫排斥考点二、生态工程具体考点：1.生态工程遵循原理归纳与举例理论基础内容意义举例物质循环再生原理物质循环物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽，用之不竭避免环境污染及对其他系统稳定性和发展的影响无废弃物农业物种多样性原理生态系统的抵抗力稳定性物种多，营养关系复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，生物多样性程度高，可以为各类生物提供多种机会和条件。营养关系越复杂，有限资源下就可以容纳更多的生物量避免生态系统结构和功能失衡单纯林引起的“绿色荒漠”问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡指生物与环境平衡，需要考虑环境承载力，即指
14、某种环境所能养活的生物种群的数量避免生态系统的失衡和破坏赤潮和水华等水体富营养化问题整体性原理社会、自然、经济复合系统生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑社会和经济等系统的影响力统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的改善和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理：整体大于部分系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大
15、于各部分之和的效果保持系统较高的生产力藻类和珊瑚虫的关系典例精析：例1同学们在“设计某地人工生态林”时提出以下观点：选择适合本地生长的树木种类；尽量增加树木种类；选择树种时注意不同品种生长的高度。上述观点提出时遵循的主要生态工程建设原理是 ()A协调与平衡原理B物质循环再生原理C物种多样性原理 D整体性原理答案：C例2(2012海淀质检)设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是 ()A充分利用自然界的物质和能量B追求经济效益的最大化C尽量减少有害生物的种类D提高沼气池的转化效率解析：良性生态农业是最大限度提高物质和能量利用率，减少环境污染，增加生态系统稳定性。当追求经济最大化的时候，环
16、境的污染情况不能保证，提高沼气利用率是物质利用方面。答案：A例3豆科植物和固氮菌互利共生，当把它们分开时，两者的生长都要受到损害，这体现了生态工程什么原理 ()A系统的结构决定功能原理B整体性原理C系统整体性原理D协调与平衡原理解析：自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。将豆科植物和固氮菌分开，破坏了它们的整体性，所以这体现了系统整体性原理。答案：C例4下列关于生态工程的叙述中，错误的是 ()A生态工程是生态学与系统工程学的结合B生态工程追求经济与生态的双赢C生态工程是无消耗、多效益的工程D生态工程的目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展解析：生
17、态工程遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，减轻环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展，与传统的生产模式相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。答案：C例5小流域治理已经从开始时的单纯造林和保水、减沙等工程，逐渐转移到生态经济型模式上，目标是 ()A建立节约型生态系统，获得最大的生态和经济效益B建立原始和现代的复合系统，获得最大生态和经济效益C建立稳定、高效的复合系统，获得最大生态和经济效益D建立农村小流域综合系统，获得最大生态和经济效益解析：小流域治理模式是应用生态工程的整体性原理、协调与平衡原理，以及工程学等原理，通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施
18、，层层设防来控制土壤侵蚀的。其目标是建立稳定、持久、高效的复合系统，获得最大生态和经济效益。答案：C例6材料1：实施沼气工程，是我国政府为改善农村环境和发展农村经济大力推广的一种生态工程。材料2：地衣中的真菌和蓝藻互利共生，当把它们分开时，两者都不能正常生长。材料3：居住在林区的农民，“靠山吃山”是他们生活的根本。当进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑林区农民的生活问题，使改善生态和发展经济结合起来，才能真正做到造林护林。上述材料所依据的生态工程主要原理依次是 ()生态工程的基本原理包括：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；系统整体性原理；系统的结构决
19、定功能原理A BC D解析：物质循环再生原理：物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。单独存在时，两种生物都不能很好地生活，但是在一起的时候就出现了一种112的效果，体现了系统整体性原理。所谓生态工程的整体性原理，是指人类所处的自然系统、经济系统和社会系统所构成的巨大复合系统，三者相互影响而形成统一整体。答案：A例7.下图是我国南京古泉生态农场的以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的物质循环利用示意图。请据图回答：(1)图中蘑菇房中的蘑菇属于生态系统成分中的_。(2)某同学据图写出一条捕食食物链
20、：果树蚯蚓鸡，该食物链_(填“正确”、“不正确”)。(3)利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间，提高产蛋率；利用性外激素诱捕果园中的害虫。这些实例体现了生态系统的_在农业生产中的应用。(4)果园与森林相比，其抵抗力稳定性_(填：“高”、“低”)，原因是_。(5)此生态农业与传统农业相比，明显的优势有_和_。解析：(1)蘑菇不能利用无机物合成有机物，其利用的是有机物，属于分解者。(2)蚯蚓属于分解者，不参与捕食食物链的构成。(3)光照、性外激素分别为物理、化学信息。这是信息传递在农业生产中的具体应用。(4)与果园相比，森林的生物种类更多、营养结构更复杂，其抵抗力稳定性更高。(5)生态农业的优点在于实现
21、了能量多级利用、物质循环再生，从而降低了环境污染。答案：(1)分解者(2)不正确(3)信息传递(4)低生物种类少，营养结构简单(5)实现了能量多级利用减轻了对环境的污染(或实现了废物资源化等)(顺序可以颠倒，答出两点即可)例8.下面图甲、图乙分别表示稻鱼蛙共生农业生态系统和普通稻田生态系统的物质能量转化示意图。请据图回答：(1)分析说明鱼和蛙在该生态系统物质和能量流动中的积极作用是什么？_。(2)分析说明稻鱼蛙共生生态系统的生态优势。(3)上述两个生态系统中的各种生物所需的有机物都依赖于_，生命活动所需的能量归根到底都来自_。(4)甲和乙相比，抵抗力稳定性较强的是_。(5)从能量流动的角度看，
22、建立甲生态系统的目的是_。(6)为了使稻获得高产，稻田乙需要经常使用农药，而甲则不需要，原因是_。(7)一般地说，农田生态系统的_稳定性较低，废弃农田上会发生群落演替，该演替的类型是_。解析：(1)作为消费者，在生态系统中的作用是加速生态系统的物质循环。(2)与传统农业相比，生态农业实现了物质循环再生和能量的多级利用，并减少了农药、化肥的使用，减轻了环境污染。(3)流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，各种生物所需的有机物都依赖于绿色植物的光合作用，生命活动所需的能量归根到底都来自太阳光能。(4)由于甲生态系统生物种类较多，营养结构复杂，自动调节能力较大，故甲和乙两个生态系统相比较，甲
23、的抵抗力稳定性更强。(5)从能量流动的角度，设置生态农业的目的是调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。(6)由于甲生态系统引入害虫天敌蛙，有效控制了害虫数量，因而不需要经常使用农药。(7)一般地说，农田生态系统的生物种类单一，营养结构简单，抵抗力稳定性较低。废弃农田发生的群落演替是次生演替。答案：(1)鱼、蛙是消费者，加速生态系统的物质循环(2)在原有食物链中引入新的环节(将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品)，有利于实现物质循环再生和能量的多级利用，并减轻了环境污染(3)绿色植物的光合作用太阳光能(4)甲(5)调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分(6)引入害虫天敌蛙，有效控制了害虫数量(7)抵抗力次生演替