1、第一讲基因工程(教材专题1)一、基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物二、DNA重组技术的基本工具1“分子手术刀”又叫基因剪刀限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离。(2)作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点(切割磷酸二酯键)。(3)结果：产生黏性末端或平末端。2“分子缝合针”又叫基因针线DNA连接酶(1)种类和本质：Ecoli DNA连接酶与T4DNA连接酶，均为蛋白质。(2)功能上的相同点：均可催化形成磷酸二酯键。(3)功能不同点：T4DNA连接酶
2、可“缝合”黏性末端和平末端，Ecoli_DNA连接酶则只能缝合“黏性末端”，不能缝合平末端。3“分子运输车”又叫基因的运输工具基因进入受体细胞的载体(1)作用：将外源基因送入受体细胞。(2)具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。(3)种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。(4)质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。化学本质是小型环状DNA分子。三、基因工程的基本操作程序1目的基因的获取(1)目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。(2)获取方法：从基因文库中获取；利用PCR技术扩增目的基因；通
3、过DNA合成仪用化学方法直接合成。2基因表达载体的构建(1)基因表达载体的构建是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因等。启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位。标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含目的基因的细胞筛选出来。3将目的基因导入受体细胞(1)转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。(2)常用方法：植物最常用：农杆菌转化法，其次为基因枪法、花粉管通道法。动物：最常用显微注射法，其受体细胞通常为受精卵。微生物：感受态细胞法，需
4、用Ca2处理细胞。4目的基因的检测和鉴定(1)首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因。(2)其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA。(3)最后检测目的基因是否翻译出了蛋白质。(4)有时还需进行个体生物学水平的鉴定。四、基因工程的应用与蛋白质工程1基因工程的应用技术名称应用动物基因工程提高动物生长速度来提高产品产量；改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体植物基因工程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，分为体内基因治疗和体外基因治疗2.蛋白质
5、工程(1)根据蛋白质工程的概念，关注两方面的内容：蛋白质工程的基础：基因工程。蛋白质工程的目标是：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。(2)蛋白质工程的手段：对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过基因来完成。(3)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到或合成相应的脱氧核苷酸序列(基因)。考点一DNA重组技术的基本工具()考情解读三种基本工具的作用涉及基因工程操作程序的关键步骤，近几年高考考查的频率较高，考查内容包括工具酶类型、实质及作用，运载体作用及特点等，预计今后高考仍可能对各类型操作工具的作用及特点结合图形予以考查
6、。做一题例1(2012新课标全国卷)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATTCG GCTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即_DNA连接酶和_DNA连接酶。(4)反转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。(5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下
7、，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_。解析(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种黏性末端和平末端。(2)为了保证目的基因与运载体相连，用另一种限制酶切割后形成的黏性末端必须与EcoR切割形成的黏性末端相同。(3)DNA连接酶有大肠杆菌DNA连接酶和T4DNA连接酶两类。(4)反转录的模板是mRNA，产物是DNA。大量扩增反转录产物常采用PCR技术。(5)在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。(6)经Ca2处理后处于感受态的大肠杆菌才易吸收周围环境中的DNA分子。答案(1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的相同(
8、其他合理答案也可)(3)大肠杆菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌体动植物病毒(其他合理答案也可)(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(其他合理答案也可)链一串1正确界定几种关键酶种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶 作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA 分子 作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键 作用特点切割目的基因及载体，能专一性识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定位点进行切割将双链DNA分子片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸
9、链上将DNA分子两条链之 间的氢键打开作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子2限制酶两种作用结果比较DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式黏性末端和平末端(如下图所示)。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。3基因工程中“分子运输车”载体的必备条件(1)对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动；(2)具标记基因，能对重组DNA是否进入受体细胞进行鉴定；(3)能自我复制，通过复制进行基因扩增；(4)具有多个酶切位点，供外源基因插入其中
10、，而且每种酶切位点最好只有一个，避免酶切后环状DNA打开，丢失某些片段。关键一点(1)限制酶与DNA连接酶可存在如下关系：(2)限制酶不切割自身DNA，原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(3)DNA连接酶起作用时不需要模板，DNA聚合酶起作用时则需模板。(4)为使目的基因与载体形成相同的DNA片段末端以便连接，通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也可连接。通一类1科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的
11、位置，它们彼此能结合的依据是()A基因自由组合定律B半保留复制原则C基因分离定律D碱基互补配对原则解析：选D胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA的黏性末端的碱基必须互补配对才能结合在一起。2.右图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是_，二者还具有其他共同点，如_，_(写出两条即可)。(2)若质粒DNA分子的切割末端为，则与之连接的目的基因切割末端应为_；可使用_把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为_，其作用是_。(4)下列常在基因工程中用作载体的是()A苏云金芽孢杆菌抗虫基因B土壤农杆菌中的RNA分子C大肠杆菌的
12、质粒D动物细胞的染色体答案：(1)DNA能够自我复制具有遗传效应(2)DNA连接酶(3)标记基因供重组DNA的鉴定和选择(4)C考点二基因工程的基本操作程序考情解读基因工程的基本操作程序是近几年高考的高频考点，分值比重较大，一般和其他工程结合考查，考查形式既有简答题又有选择题。预计今后高考通过与其他工程技术综合考查学生解决实际问题的能力题目仍会出现。做一题例2某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程将a转移到马铃薯植物中。经检测，Amy在成熟块茎细胞的细胞间隙中发现。请回答：(1)在基因工程中，a叫_，提取它的一个必要步骤是_。它与基因运载工具_结合前还必须经过的处理步
13、骤是_。(2)Amy在成熟块茎细胞间隙中的发现，说明细菌的基因a已整合到上图中的_或_结构中。(3)合成Amy的过程分为转录和翻译两大步骤，Amy合成并分泌到细胞外，定位在细胞间隙中，参与该过程的细胞器有_。(4)Amy的基本组成单位是_，各组成单位间靠_相连。(5)以本图比作马铃薯块茎的成熟细胞时该图多画了_。解析本题主要是把基因工程与细胞的一些基础知识相结合在一起了，巩固了目的基因的提取，基因运载工具，转录与翻译，细胞的结构与功能等基础知识。(1)耐高温淀粉酶(Amy)基因a为目的基因，提取目的基因时要用限制酶切割，并用同种限制酶切割运载体。(2)细菌的基因能整合到此图的细胞核DNA 上和
14、线粒体的DNA上。(3)耐高温淀粉酶(Amy)为分泌蛋白，其形成过程依次经过了核糖体，内质网，高尔基体，此过程需要线粒体提供能量。(4)此酶的本质是蛋白质，基本组成单位是氨基酸，氨基酸脱水缩合形成肽键。(5)马铃薯块茎不能进行光合作用，所以不存在叶绿体。答案(1)目的基因用限制酶切出黏性末端运载体用限制酶使质粒露出黏性末端(2)细胞核线粒体(3)核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(4)氨基酸肽键 (5) 叶绿体链一串1目的基因的获取(1)直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。(2)人工合成目的基因的常用方法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模
15、板。以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。(3)利用PCR技术扩增目的基因：原理：DNA双链复制。条件：模板、四种游离的脱氧核苷酸；热稳定的DNA聚合酶、引物等。过程：加热至9095，DNA解链冷却到5560，引物结合到互补DNA链加热至7075，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。2基因表达载体的构建(1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，并使目的基因能够表达和发挥作用。(2)(3)构建步骤：3将目的基因导入受体细胞生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上农
16、杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的DNA表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混合吸收DNA感受态细胞分子4.目的基因的检测和鉴定类型步骤检测内容方法结果 分子检测第一步目的基因是否进入受体细胞DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带第二步目的基因是否转录出信使RNA分子杂交技术(DNA和RNA之间)第三步目的基因是否翻译出蛋白质抗原抗体杂交方法个体水平检测包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程产品与天然产品的活性比较，以确定功能是否相同等 通一类3下列有
17、关基因工程操作的叙述正确的是()A用同种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因可获得相同的黏性末端(平末端)B以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同C检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功D用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接解析：选A一种氨基酸可对应多个密码子，以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列可能不同。只有目的基因在受体细胞中成功表达才标志着基因工程操作的成功。用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体，是因为抗性基因作为标记基因可检测载体是否导入到受体细胞中。4(2012海南高考)已知甲种农作物因受到乙种
18、昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。回答下列问题：(1)为了获得丙种蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙种蛋白质的_序列，据此可利用_方法合成目的基因。获得丙中蛋白质的基因还可用_、_方法。(2)在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需使用_酶和_酶。(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗_的危害。(4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口
19、，则该植株的种子_(填“含有”或“不含”)丙种蛋白质基因。解析：(1)在已知蛋白质的氨基酸序列的情况下，可根据氨基酸和碱基的对应关系，推出合成该蛋白质的基因序列，然后用DNA合成仪通过化学方法来合成目的基因。此外也可以从基因文库和通过PCR方法获取目的基因。(2)构建重组质粒时，需要用限制酶将运载体切开，并用DNA连接酶将目的基因连接到运载体上，从而构建基因表达载体。(3)愈伤组织中含有丙蛋白，说明丙蛋白的基因得到了表达，在培养成的植株体内也含有丙蛋白，乙昆虫食用丙蛋白后会死亡，则该植株可抵抗乙昆虫的危害。(4)用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，仅仅在该叶片内部分细胞中能合
20、成丙蛋白，而该植株的种子和其他的营养器官均不含有重组质粒，也就不含有丙种蛋白质的基因。答案：(1)基因化学基因文库PCR(其他合理答案也可)(2)限制DNA连接(3)乙种昆虫(4)不含考点三基因工程的原理()、基因工程的应用、蛋白质工程的原理及应用()考情解读近几年高考以基因工程和蛋白质工程的成果作为背景，以大量的基因工程或蛋白质工程案例作为载体，考查基因工程和蛋白质工程的基本原理和应用。考查形式以简答题为主，预计今后高考中可结合当今社会热点(如转基因食品，基因治疗等)或科技前沿等载体命制基因工程或蛋白质工程的应用类题目。做一题例3(2013福建高考)克隆猪成功率较低，与早期胚胎细胞的异常凋亡
21、有关。Bcl2基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图。 请回答：(1)图中重组细胞的细胞核来自_细胞，早期胚胎移入受体子宫后继续发育，经桑椹胚、囊胚和_胚最终发育为克隆猪。(2)在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl2 cDNA的分子数，进而计算总mRNA中Bcl2 mRNA的分子数，从而反映出Bcl2基因的转录水平。图中X表示_过程。从基因组数据库中查询Bcl2 mRNA的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成_用于PCR扩增，PCR过程第一轮循环的模板是_。解析本题考查基因工程、细胞工程
22、和胚胎工程的相关知识，意在考查理解能力和分析能力。(1)核移植技术是将供体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，形成重组细胞的过程。结合图形可知，图中重组细胞的细胞核来自良种猪的体细胞；早期胚胎经桑椹胚、囊胚和原肠胚，最终发育为个体。(2)图中X过程是mRNA反转录形成cDNA的过程。利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，用于PCR扩增，PCR过程第一轮循环的模板是目的基因，即Bcl2cDNA。答案(1)体原肠(2)反转录引物Bcl2 cDNA链一串(1)乳腺生物反应器：是指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋
23、白。受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。(2)基因治疗：是把正常的基因导入受体细胞中，以表达正常产物，从而治疗疾病，对原有细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变，是治疗人类遗传病的根本方法，但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病产生的分子机理，基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段。(3)基因工程的目的不同，可选用的受体细胞不同。若生产基因工程药品，受体细胞一般选用微生物，利用微生物繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量产品。(4)蛋白质工程与基因工程的比较：项目区别与联系蛋白质工程基因工程原理中心法则的逆推人工DNA(基因)重组区别过程预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构
24、推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造、生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程；蛋白质工程离不开基因工程，而基因工程中所利用的某些酶也需要通过蛋白质工程进行修饰或改造，以提高其功能，因此两者是相互促进的通一类5培育作为“生物反应器”的动物可以生产许多珍贵的医用蛋白，该动物的培育过程涉及的现代生物技术有()基因工程体外受精胚胎移植动物细胞培养A BC
25、 D解析：选D生物反应器是指利用转基因活体动物的某种能够高效表达外源蛋白的器官或组织来进行工业化生产活性功能蛋白的技术，用于表达的生物反应器包括动物血液、乳腺等。作为生物反应器的动物的培育过程是将目的基因导入受精卵中，将其培育到桑椹胚或囊胚阶段，再将其移入代孕动物的子宫中，使其生长发育成转基因动物，这样就能够实现动物蛋白的工业化生产。6下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是_；代表中心法则内容的是_。(填写数字)(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：_；_；_；_；_。(3)蛋白质工程的目的是_，通过_来实现。(4)从图中可以看出蛋
26、白质工程的基本途径与中心法则是_的。解析：蛋白质工程是从预期蛋白质功能开始，中心法则是从基因转录、翻译开始；蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，它是通过基因合成或基因修饰实现的，蛋白质工程的基本途径与中心法则相反。答案：(1)(2)转录翻译折叠分子设计合成DNA(3)对蛋白质的结构进行分子设计基因合成或基因修饰(4)相反一、选择题1(2013江苏高考)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是(多选)()A设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列B用PCR方法扩增目的基
27、因时不必知道基因的全部序列CPCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶D一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞解析：选BD设计引物时应当考虑由此扩增的目的基因与载体两端的序列进行互补配对；PCR体系中应用耐高温的DNA聚合酶，而不是从受体细胞中提取的普通DNA聚合酶。2限制酶Mun和限制酶EcoR 的识别序列及切割位点分别是CAATTG和GAATTC。下图表示四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因运载体的质粒是 ()解析：选A由图可知，质粒B上无标记基因，不适合作为运载体；质粒C和D的标记基因上都有限制性内切
28、酶的识别位点。质粒A有标记基因且Mun的切点不在标记基因上。3下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中，不正确的是()AcDNA文库中只含有某种生物的部分基因，基因组文库中含有某种生物的全部基因B如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同CcDNA文库中的基因都没有启动子D一种生物的cDNA文库可以有许多种，但基因组文库只有一种解析：选BcDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程，所以该DNA(或基因)与该生物体内的原DNA在结构上是有区别的，如不含有启动子、内含子等。4基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质
29、粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC。根据图判断下列操作正确的是()A目的基因和质粒均用限制酶切割B目的基因和质粒均用限制酶切割C质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割D质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割解析：选D因为目的基因要切下而质粒只要切开，酶识别序列和切点是GATC，单独使用时可以把目的基因和质粒都切断，限制酶的识别序列和切点是GGATCC，只能把它们切开，单独使用时不能切下，所以切目的基因用限制酶切割，质粒用限制酶切割；因为用限制酶切割质粒时破坏了Gene，所以只能用Gene作为标记基因。5基因工程是在DNA分子水平上进行
30、设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是()A人工合成目的基因B目的基因与运载体结合C将目的基因导入受体细胞D目的基因的检测和表达解析：选C人工合成目的基因过程需要碱基互补配对过程；目的基因与运载体结合涉及黏性末端的互补配对；目的基因的检测和表达涉及了DNA的杂交过程，要进行转录和翻译，因此它涉及碱基互补配对的过程。6下列关于蛋白质工程的说法，错误的是()A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要B蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构C蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子D蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第
31、二代基因工程解析：选B由于基因的结构决定蛋白质的结构，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作。二、非选择题7豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI基因)。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不理想，主要原因是CpTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI基因进行了修饰后，CpTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程下图所示： 请根据以上材料，回答下列问题：(1)CpTI基因是基因工程中的_，为减少工作量和盲目性，获取CpTI基因时应尽可能采用人工合成基因的方法，目前主要有两条途径
32、：一是利用mRNA为模板合成所需基因，完成这一过程需要_酶和DNA聚合酶等；二是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出目的基因结构中的核苷酸序列，再通过化学方法合成目的基因。(2)“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列之所以能修饰到CpTI上，是由于其基本组成单位是_，在过程中，要使用_酶，过程称为_。(3)检测修饰后的CpTI基因是否表达的最好方法是_。解析：由mRNA为模板合成所需基因的过程为逆转录的过程，需要逆转录酶；基因的组成单位是(四种)脱氧核苷酸，重组DNA的过程中要用到DNA 连接酶，过程是以DNA为模板形成RNA的转录过程。答案：(1)目的基因逆转录(2)(四种)脱氧核苷酸 DN
33、A连接 转录 (3)让多种害虫食用水稻叶片，然后观察害虫是否死亡8下图是从酵母菌中获取某植物需要的控制某种酶合成的基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：(1)图中cDNA文库_基因组文库(填“大于”、“等于”或者“小于”)。(2)过程提取的DNA需要_的切割，B过程是_。(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用_扩增的方法，其原理是_。(4)目的基因获取之后，需要进行_，其组成必须有_以及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是_，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是_，可以用_技术进行检测。(6)如果要想使该酶活性更强或具有更强的耐受
34、性，需要对现有蛋白质进行改造，这要通过蛋白质工程。首先要设计预期的_，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的_。(7)除植物基因工程硕果累累之外，在动物基因工程、基因工程药物和基因治疗等方面也取得了显著成果，请列举出至少两方面的应用：_。解析：cDNA文库为部分基因，它小于代表该物种全部基因的基因组文库；获取目的基因的方法包括直接分离法、人工合成法及用PCR技术直接扩增目的基因等。目的基因导入双子叶植物常用的方法为农杆菌感染法，目的基因导入后可用DNA分子杂交法进行检测。答案：(1)小于(2)限制酶逆转录(3)PCR技术DNA复制(4)基因表达载体的构建启动子、终止子、目的基因(复制原点可不答)
35、(5)农杆菌转化法目的基因是否整合到植物细胞的染色体上DNA分子杂交(6)蛋白质结构脱氧核苷酸序列(7)乳腺生物反应器；体外基因治疗复合型免疫缺陷综合症(其他合理答案也可)9土壤农杆菌是一种细菌，在转基因植物研究上有很重要的应用。下图是某植物转基因技术流程示意图：(1)形成重组DNA的过程需要的酶有_和_。(2)所谓农杆菌转化是指让其侵染植物组织细胞从而把目的基因导入植物细胞，在这个过程中_(是/不是)所有细胞都导入了目的基因。(3)培养基中除含有必要的营养物质、琼脂和激素(如：_和_)外，还必须加入_。解析：在基因工程中必须先用同一种限制酶分别处理目的基因和运载体以获得相同的黏性末端，再加入
36、DNA连接酶获得重组DNA；农杆菌侵入植物组织过程中，并不是所有的农杆菌都能进入，所以并不是所有的受体细胞都导入了目的基因；卡那霉素抗性基因是标记基因，培养基中加入卡那霉素以便进行筛选。答案：(1)限制酶DNA连接酶(2)不是(3)生长素细胞分裂素卡那霉素10(2014福州质检)人外周血单核细胞能合成白介素2(IL2)。该蛋白可增强机体免疫功能，但在体内易被降解。研究人员将IL2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一个融合基因，并在酵母菌中表达，获得具有IL2生理功能、且不易降解的IL2HSA融合蛋白。其技术流程如图。请回答：(1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为_；图中表示_过程。(2)表
37、达载体1中的位点_，应为限制酶Bgl的识别位点，才能成功构建表达载体2。(3)表达载体2导入酵母菌后，融合基因转录出的mRNA中，与IL2蛋白对应的碱基序列不能含有_(起始、终止)密码子，才能成功表达出IL2HSA融合蛋白。(4)应用_杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL2HSA融合蛋白。解析：(1)人体的体温是37左右，因此培养人体细胞的最适宜温度就是37。由mRNA到cDNA过程是逆转录过程。(2)根据图解可知目的基因的两端分别是由限制酶EcoR 、Bgl 切割的，一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端，表达载体1中的位点a具有EcoR 的识别位点，因此位点a应为限制酶Bgl 的识别位点
38、，才能成功构建表达载体2。(3)mRNA中如果含有终止密码子，则会导致翻译终止，不能合成出目的蛋白。(4)抗原、抗体的结合具有特异性，抗原抗体杂交技术可以迅速检测出酵母菌是否表达出IL2HSA融合蛋白。答案：(1)37(或36.50.5)反(或逆)转录(2)a (3)终止 (4)抗原抗体11(2013北京高考)斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码。具有纯合突变基因(dd)的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合到斑马鱼17号染色体上，带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光。未整合G基因的染色体的对应位点表示为g。用个体M和N进行如下杂交实验。(1)在上述转基因实验中
39、，将G基因与质粒重组，需要的两类酶是_和_。将重组质粒显微注射到斑马鱼_中，整合到染色体上的G基因_后，使胚胎发出绿色荧光。(2)根据上述杂交实验推测：亲代M的基因型是_(选填选项前的符号)。aDDgg bDdgg子代中只发出绿色荧光的胚胎基因型包括_(选填选项前的符号)。a. DDGG b. DDGgc. DdGG d. DdGg(3)杂交后，出现红绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎的原因是亲代_(填“M”或“N”)的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中，同源染色体的_发生了交换，导致染色体上的基因重组。通过记录子代中红绿荧光胚胎数量与胚胎总数，可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例
40、，算式为_。解析：(1)重组质粒的构建需要两种工具酶：限制性核酸内切酶和DNA连接酶。动物细胞工程的受体细胞一般是受精卵，因为动物受精卵全能性较高。斑马鱼胚胎发出绿色荧光是由于G基因表达产生了绿色荧光蛋白。(2)由于M胚胎期无荧光，则基因型为D _ gg，后代出现了绿色荧光(D_ G _)和红色荧光(ddgg)的子代胚胎，可推出M的基因型是Ddgg。N的基因型是DdGg，M和N交配，子代中只发出绿色荧光的胚胎基因型为DDGg或DdGg。(3)正常情况下M、N交配不会产生红绿荧光子代胚胎，但若亲代N在减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体间发生了交叉互换(如图所示)，则子代中会出现ddGg的红
41、绿荧光胚胎。若亲代N产生的配子中重组的配子(dG和Dg)占的比例为x，则dG占的比例为x/2，又因亲代M产生两种比例相等的配子Dg、dg，可知子代胚胎中红绿荧光胚胎的概率为x/4，即x/4(红绿荧光胚胎数/胚胎总数)，可推出重组配子占其全部配子的比例为4(红绿荧光胚胎数/胚胎总数)。答案：(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶受精卵表达(2)bb、d(3)N非姐妹染色单体4(红绿荧光胚胎数/胚胎总数)第二讲细胞工程(教材专题2)一、细胞工程1概念是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质，从而获得新型生物或特种细胞产品、
42、或产物的一门综合性科学技术。2对概念的理解(1)应用的原理和方法：细胞生物学和分子生物学。(2)研究的水平：细胞整体水平或细胞器水平。(3)研究的目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。二、植物细胞工程1植物组织培养技术的原理、条件及过程(1)原理：植物细胞具有全能性。(2)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。(3)过程：2植物体细胞杂交(1)概念：用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。 (2)原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(3)流程：4植物细胞工程的应用(1)植物繁殖
43、新途径：微型繁殖、作物脱毒、人工种子等。(2)培养作物新品种：单倍体育种和突变体的利用。(3)细胞产物的工厂化生产：利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。二、动物细胞工程1动物细胞工程常用的技术手段常用手段：动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。2动物细胞培养的过程3动物体细胞克隆(1)过程：动物体细胞克隆包括动物细胞核移植和胚胎移植两个过程。(2)核移植的原理是动物细胞核具有全能性。(3)核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。(4)核移植过程：(5)选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细
44、胞比较大，容易操作，卵(母)细胞细胞质多，营养丰富，含有促进核全能性表达的物质。(6)体细胞核移植技术存在的问题是什么？克隆动物存在着健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。4动物细胞融合及单克隆抗体制备(1)原理：细胞膜的流动性。(2)方法：物理法(离心、振动、电激)、化学法和生物法(灭活病毒)。(3)应用：单克隆抗体，过程如下：(4)单克隆抗体的特点：特异性强、灵敏度高、并可大量制备。考点一植物的组织培养与植物体细胞杂交()考情解读植物的组织培养与植物体细胞杂交在农业生产中的应用极为广泛，成为新课标高考的热点，近几年在高考试题中的比重逐渐提升。考查形式以简答题为主，常与植物育种等知识结合以图解的
45、形式呈现，以考查基本概念和获取信息的能力为主。做一题例1(2013新课标卷)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用_酶和_酶去除细胞壁，获得具有活力的_，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成_组织，然后经过_形成完整的杂种植株。这种培育技术称为_。(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指_。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_。(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖，经
46、植物组织培养得到的_等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。解析本题主要考查了植物体细胞杂交技术，意在考查识记能力和理解能力。要培育同时含有A和B的新型药用植物，可采用植物体细胞杂交技术。(1)植物体细胞杂交技术的第一步是用纤维素酶和果胶酶去除两种植物细胞的细胞壁，获得具有活力的原生质体。诱导融合成功后获得的杂种细胞，经脱分化培养成愈伤组织，然后经过再分化形成完整的杂种植株。(2)多倍体的概念：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。由于甲与乙有性杂交的后代中分别含有甲植物和乙植物的一个染色体组，两个染色体组中的染色体互不相同，杂交后代细胞中无同源染色体，减数分裂过程中会发生联会异常，不能产生
47、正常的生殖细胞，故该植株不可育。而体细胞杂交获得的杂种植物分别含有甲植物和乙植物的两个染色体组，含有同源染色体，减数分裂过程中联会正常，能产生正常的生殖细胞，故该杂种植株可育。(3)制备人工种子的材料可以是经组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等。答案(1)纤维素果胶原生质体愈伤再分化(或分化)植物体细胞杂交技术(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽链一串1植物细胞工程的基本技术(1)植物组织培养技术：原理：植物细胞的全能性，即具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整个体的潜能
48、。过程：高度分化的组织形成愈伤组织幼根和芽完整植株(2)植物体细胞杂交技术：概念：将不同植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，培育成新的植物体的技术。原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。过程如下图所示：人工诱导的方法：a物理法：离心、振动、电刺激等。b化学法：一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂诱导原生质体融合。c融合成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。意义：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。2植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径：微型繁殖：a概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养法b特点作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗。人工种子：以植物组织培养得到的胚状
49、体等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。(2)培育作物新品种：用植物的花药进行离体培养形成单倍体，再经人工诱导染色体加倍后筛选出需要的新品种；利用组织培养过程中出现的突变体，培育新的品种。(3)细胞产物的工厂化生产：用人工培养的愈伤组织提取细胞中的某种成分。关键一点细胞分裂素与生长素对细胞分化的影响使用顺序结果生长素/细胞分裂素比值结果先生长素，后细胞分裂素有利于分裂但不分化比值高促根分化，抑芽形成先细胞分裂素，后生长素细胞既分裂也分化比值低促芽分化，抑根形成同时使用分化频率提高比值适中促进愈伤组织生长通一类1(2012广东高考)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是()A组织培养 B细胞杂交C显微
50、注射 D核移植解析：选A植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，将植物茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗；植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍，获得具有两个亲本优良性状的植株；显微注射是将带有目的基因的质粒导入动物受体细胞中的技术；核移植是动物细胞工程中经常用到的生物技术。2“白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短、耐热性强和易于储存等优点。下图是“白菜甘蓝”的杂交过程示意图，请据图回答：(1)在上述方法中，除去细胞壁的方法是_。(2)图中原生质体A和原生质体B能融合形成一个杂种细胞，所依据的生物学原理是_。(3)通常情况下，白菜和甘蓝
51、杂交是不能成功的，原因是_。(4)通过细胞工程获得的“白菜一甘蓝”是否可育？为什么？_。解析：(1)植物体细胞杂交时先要除去细胞壁得到原生质体。细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因而用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁较为合适。(2)原生质体融合时首先是细胞膜的融合，这说明了细胞膜具有流动性。(3)自然状态下，白菜和甘蓝为不同物种，存在着生殖隔离，所以不能杂交。(4)通过体细胞杂交获得的“白菜甘蓝”是可育的，因为它的细胞中存在同源染色体，可以通过减数分裂产生有性生殖细胞，再经受精作用形成种子。答案：(1)酶解法(用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁)(2)细胞膜的流动性(3)存在生殖隔离(4)可育。经减数分裂可
52、产生有性生殖细胞，再经受精作用可形成受精卵并发育成种子考点二动物细胞培养与核移植技术()考情解读对本考点的考查主要以简答题的形式呈现。常与一些社会热点和科技前沿知识相联系，以相关的重要成果为背景进行命题，考查应用基本原理分析解决实际问题的能力。预计在今后的高考中，与基因工程、胚胎工程相结合的试题仍会出现。做一题例2克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了克隆性治疗疾病的基础，又解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展和应用，请据图回答下列问题：(1)图中所涉及的现代生物技术有_和_等。(2)下列有关胚胎移植的叙述正确的有_(多选)。A冲卵
53、指的是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子B只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受C供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D不同动物胚胎移植的时间不同，人的胚胎移植最好在原肠胚时期进行(3)图中两个克隆动物长大后，各方面特征与原型动物相同，这说明_具有全能性。(4)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入_等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的适宜_。(5)图中从内细胞团到胚胎干细胞的培养过程中，一般用_处理内细胞团，使之分散成单个细胞。解析经核移植形成的重组细胞培育成的新个体其性状与供核方原型动物相同，表明细胞核具全能性；
54、进行动物细胞培养时，培养基中常需添加动物血清，且需保证细胞生活所需要的适宜温度和pH。欲使动物细胞分散成单个细胞，常用胰蛋白酶处理。答案(1)核移植胚胎移植细胞培养(任意两个)(2)AB(3)动物体细胞核(4)血清温度和pH(5)胰蛋白酶链一串1动物细胞培养和动物体细胞核移植的比较项目动物细胞培养动物体细胞核移植原理细胞增殖动物细胞核的全能性过程结果获得细胞群获得与供体遗传物质基本相同的个体联系动物细胞培养是体细胞克隆的基础关键一点(1)动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。(2)核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲
55、本不同的原因：克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，所以与植物组织培养不同(只来自于一个亲本)，即克隆动物遗传物质来自两个亲本。在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。2动物细胞培养需要满足的条件(1)无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。(2)营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。(3)温度：适宜温度：哺乳动物多是36.50.5；pH：7.27.4。(4)气体环境
56、：95%空气5%CO2，其中O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。通一类3(2013大纲卷)关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是()A动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同 B动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶C烟草叶片离体培养能产生新个体，小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖D动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒解析：选B动物细胞培养用液体培养基，而植物组织培养用固体培养基；动物细胞培养过程中要加入胰蛋白酶，而植物组织培养过程中则不用；植物细胞具有全能性，所以烟草叶片离体培养能形成新个体，而动物细胞离体培养只能增殖；植物组织培养中
57、常用根尖、茎尖等培养无病毒植物个体，而动物细胞培养的一个重要应用是检测有毒物质。4右图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答：(1)容器A中放置的是动物器官或组织，它一般取自_。(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是_，然后用_酶处理，这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是_。(3)培养首先在B瓶中进行，瓶中的培养基成分有_等。在此瓶中培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡，这时培养到第_代，到这时的培养称为_。(4)为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中，用_处理，然后配制成_，再分装。(5)在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞全部死亡，原因是_。解析：进行动物细胞培养时所取材料一般为胚
58、胎或幼龄动物的胚胎或组织，培养过程中需用胰蛋白酶处理，促使细胞分散开来；用于动物细胞培养的培养基成分可包括葡萄糖、氨基酸等有机营养、无机盐、动物血清等。正常细胞在分裂10次左右时往往停止分裂并最终死亡，发生癌变的细胞才能保持永久分裂能力。答案：(1)胚胎或幼龄动物的器官或组织(2)剪碎胰蛋白使细胞与培养液充分接触(3)葡萄糖、氨基酸、无机盐和动物血清10原代培养(4)胰蛋白酶细胞悬浮液(5)细胞没有发生癌变考点三动物细胞融合与单克隆抗体的制备()考情解读单克隆抗体的制备在近几年新课标高考中考查较多，一般起点较高，而落点较低。预计今后的高考命题角度主要注重于细胞融合及单克隆抗体在医学实践中的应用
59、。做一题例3人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答下列问题：(1)制备单克隆抗体过程中要用到_和_技术。(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于_，使小鼠产生能分泌相应_的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的_免疫。(3)在细胞内DNA合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基嘌呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。利用DNA
60、合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的_成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_。(4)此过程生产的单克隆抗体可以与_特异性结合，从而诊断早孕。解析制备单克隆抗体要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。给小鼠注射的HCG相当于抗原，小鼠经过体液免疫从而产生分泌相应抗体的B淋巴细胞。在培养基中加入氨基嘌呤可阻断细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸进而合成DNA的过程，从而抑制DNA通过此途径进行复制，因此用此种培养基进行筛选时，培养基中的骨髓瘤细胞的DNA复制过程被阻断，不能生长，而受抗原刺激后的淋巴细胞也不能增殖，则筛选出来的就都是杂交瘤细胞。答案(1)动物
61、细胞培养动物细胞融合(2)抗原抗体体液(3)氨基嘌呤能无限增殖并分泌特异性抗体(必须答全)(4)人绒毛膜促性腺激素(或HCG)链一串1植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物体细胞杂交动物细胞融合细胞融合原理细胞膜的流动性、植物细胞的全能性细胞膜的流动性细胞融合方法用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后，诱导细胞融合诱导手段离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇等诱导与植物体细胞杂交相比，还可用灭活的病毒诱导结果获得杂种植株获得杂种细胞，以生产细胞产品用途克服远缘杂交不亲和的障碍，扩展杂交亲本范围，培育新品种制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等相同点两者在
62、融合过程中都会发生多种融合方式，如AA，BB，AB，因此要进行筛选两者都要用到细胞融合和细胞培养两种技术手段2细胞融合两次筛选的目的及方法(1)在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞(B淋巴细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(BB融合细胞、瘤瘤融合细胞)都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。(2)经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞(很多种杂交瘤细胞)，需经克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。关键一点抗体是由B淋巴细胞分泌的，每一种B淋巴细胞只能分泌一种特
63、异性抗体，要想得到大量的单一抗体，必须将同一种B淋巴细胞大量克隆，但在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞不能无限增殖，而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖，因此，通过细胞融合可得到既能分泌特异性抗体、又能无限增殖的杂交瘤细胞。通一类5(2013重庆高考)下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是()A是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞B中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成C同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性D是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群解析：选D图示是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应B细胞(浆细胞)；胰蛋白酶常用在动物细胞培养过程中，其作用是使组织分散成单个细胞，
64、图示中应使用促融剂如聚乙二醇(PEG)；图示为杂交瘤细胞，其同时具有浆细胞产生抗体的特性和骨髓瘤细胞无限增殖的特性；图示是经筛选获得的能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞。6根据单克隆抗体制备流程示意图判断以下选项中正确的是()A单克隆抗体技术的原理包括细胞增殖、细胞膜的流动性、细胞的全能性等B根据培养基的物理性质分类，图中HAT培养基属于选择培养基C在制备单克隆抗体的过程中有两次筛选，第一次是筛选杂交瘤细胞，第二次是筛选能够产生高特异性抗体的杂交瘤细胞D小鼠骨髓瘤细胞染色体数是40，B淋巴细胞的染色体数为46，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86解析：选CA项不能体现细胞的全能性；B项中选择培养
65、基是按用途划分的；D项中融合的细胞的细胞质中也含有DNA分子。一、选择题1下列有关植物细胞工程的叙述，正确的是()A脱分化过程中植物细胞会失去其特有的结构和功能B再分化过程中只需要细胞分裂素作用即可C白菜与甘蓝均为二倍体，经体细胞杂交可得二倍体“白菜甘蓝”新品种D植物体细胞杂交与动物细胞融合的方法完全一致解析：选A再分化过程中需生长素与细胞分裂素共同作用，只是细胞分裂素的效应高于生长素；因杂交细胞含有两个物种的四个染色体组，所以两种二倍体经体细胞杂交所得生物为异源四倍体；动物细胞融合可用灭活的病毒处理，而植物体细胞杂交不能。2(2013重庆高考)某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路
66、线为“取材消毒愈伤组织培养出芽生根移栽”。下列有关叙述，错误的是()A消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害B在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞C出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控D生根时，培养基通常应含萘乙酸等生长素类调节剂解析：选B植物组织培养中消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对培养材料的伤害；植物体细胞的杂交需先除去细胞壁得到原生质体，再在细胞融合诱导剂作用下获得染色体加倍的细胞；细胞分化的实质是基因的选择性表达；植物组织培养过程中，生根阶段的培养基中通常应含有生长素类调节剂。3细胞工程中，选择合适的生物材料是成
67、功的关键。下列选择不合理的是()A选择高度分化的动物体细胞进行培养有利于获得大量细胞B选择胚胎细胞作为核供体进行核移植可提高克隆动物的成功率C选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗D选择植物的愈伤组织进行诱变处理可获得优质的突变体解析：选A培养动物细胞时，应该选择增殖能力强、分化程度低的组织或器官，如幼龄动物的组织。胚胎细胞的分化程度低，进行核移植能够提高克隆动物的成功率。植物茎尖由于没有病毒，通过植物组织培养可以获得脱毒苗。愈伤组织的分裂能力强，对其进行诱变处理后可获得优质的突变体。4下列关于动物细胞培养的叙述中，正确的是()A动物细胞培养的目的就是为获得细胞分泌蛋白B动物细胞培养前
68、要用胰蛋白酶处理使细胞分散开C动物细胞培养通常不会出现接触抑制现象D可以通过细胞培养技术获得完整的动物个体解析：选B动物细胞的培养是为了获得更多的动物细胞，不同于植物组织培养，它无法获得完整动物个体。在培养之前对材料要用胰蛋白酶处理使细胞分散开，在培养过程中动物细胞会出现接触抑制现象。5下列与细胞工程技术相关的表述中，不正确的是()A植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍B动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分相同C动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同D植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性解析：选B植物体细胞杂交可以把来自不同植物细胞融合在一起，克服了自然状态下植物
69、间远缘杂交不亲和障碍，融合后的细胞能培育成一个植物个体，体现了植物细胞全能性，细胞融合原理是膜的流动性，但植物细胞培养基除基本成分外还需要植物激素，动物细胞培养液还需要动物血清。6某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列说法正确的是()A在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，也可用胃蛋白酶处理B细胞培养过程中加入的O2和CO2作用相同C甲、乙细胞在持续的原代培养过程中，乙会出现停止增殖的现象D仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒解析：选C胃蛋白酶最适pH值接近于2，在酸性条件下作用强，而细胞培养液的pH值接近于中性，所以不能用
70、胃蛋白酶处理。CO2的作用是调节细胞培养液的pH值，而O2是细胞代谢所必需的。由于存在细胞接触抑制现象，所以在原代培养过程中，乙会出现停止增殖的现象，需要传代培养获得细胞株和细胞系；病毒在活细胞内才能增殖，不能用培养细胞的培养液进行培养。二、非选择题7将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的人工种子。其培育过程如图所示，请回答：(1)人工种子依据的原理是_，经过_技术培育而成的。(2)包埋胚状体的胶质可以看做种子的哪部分结构？_。(3)如果外植体为植物的茎尖，通过的处理可使细胞彼此分离，可加入_(填序号)。A蛋白酶 B淀粉酶C果胶酶 D胰蛋白酶(4)表示脱分化过程，其实质是_；表示再
71、分化的过程，其实质是_。(5)从上面所述胚状体的类型分析，人工种子萌发长成的植株是否可育？_。解析：(1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育的全部遗传信息，因此依据的原理是细胞的全能性，经过植物组织培养得以表达。(2)包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可以看做种皮及胚乳。(3)使植物细胞彼此分离可以使用果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是果胶。(4)脱分化实质上是恢复分裂能力，而再分化就是分化，其实质是基因的选择性表达。(5)由题目信息可知，人工种子的胚状体可来自茎尖、芽尖、子房、花粉等，如果来自花粉，得到的个体是单倍体，单倍体一般高度不育
72、。答案：(1)细胞的全能性植物组织培养(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶(3)C(4)使细胞恢复分裂基因的选择性表达(5)若是由花粉(或三倍体植物的营养器官)发育而来的则不可育，若是由茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育8(2013天津高考)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。据图回答下列问题：(1)过程所需的酶是_。(2)过程后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的_存在，这一特征可作为初步筛选
73、杂种细胞的标志。(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是_。原生质体经过_再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和_植株的根尖，通过_、_、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株14进行PCR 扩增的结果。据图判断，再生植株14中一定是杂种植株的有_。(6)对杂种植株进行_接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。解析：图中(1)过程是获得黑芥叶肉
74、细胞的原生质体和花椰菜根细胞的原生质体，该过程需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)供体细胞为黑芥叶肉细胞含有叶绿体，而受体花椰菜的根细胞无叶绿体，因此可以根据叶绿体的有无初步筛选出杂种细胞。(3)加入甘露醇以保持渗透压，是为了维持原生质体的完整性，防止原生质体吸水涨破。原生质体再生出细胞壁，经过脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色体变异类型，需将再生植株细胞的染色体与亲本即黑芥和花椰菜的染色体进行比较；观察染色体的形态和数目需在有丝分裂中期观察，因此需要经过解离、漂洗、染色、制片等过程制成装片。(5)杂种植株需含有双亲的遗传物质，分析图形可知，再生植株1、2、3、4均含有花椰菜的D
75、NA，其中1含有黑芥的全部DNA,2、4含有黑芥的部分DNA，而3不含有黑芥的DNA，因此1、2、4一定是杂种植株。(6)为培育具有抗黑腐病的杂种植株，需对得到的杂种植株进行黑腐病菌接种实验，观察其是否患病，不患病的即为高抗性的杂种植株。答案：(1)纤维素酶和果胶酶(2)叶绿体(3)保持原生质体完整性细胞壁(4)双亲(或花椰菜和黑芥)解离漂洗(5)1、2、4(6)黑腐病菌9(2014泉州质检)狂犬病的病原体为RNA病毒，其表面的G蛋白可作为主要抗原用于制备狂犬病疫苗。研究人员利用生物工程技术培育出转G基因番茄，实现G蛋白的大量生产。其基本技术流程如下图。请回答： MN (1)图中，过程称为_；
76、过程采用最多的方法是_。(2)图中，N称为_；过程称为_。(3)食用G基因已有效表达的转基因番茄果实_(填“能”或“不能”)预防狂犬病。解析：(1)因为M能通过PCR获得G基因，所以M为基因，过程称为反转录(或逆转录)，基因表达载体导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。(2)分化的番茄细胞通过脱分化得到N称为愈伤组织，然后再通过过程再分化得到胚状体。(3)食用G蛋白会破坏蛋白质的结构，所以不能预防狂犬病。答案：(1)反转录(或逆转录)农杆菌转化法(2)愈伤组织再分化 (3)不能10科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如
77、下图所示)，请结合图示回答下列问题：(1)在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用_酶处理。(2)形成重组细胞时应选用_期的卵母细胞，去掉其细胞核的原因是_。(3)如果重组细胞为贴附性细胞，则在进行原代培养时，会表现出_和_等特点。(4)图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制，其主要原因是_、_。(5)上图中所示的生物技术整体被称为_。其包括的具体生物技术有_、_等。转基因奶牛的克隆成功，说明了动物_具有全能性。解析：(1)胰蛋白酶可以水解动物细胞间的蛋白质成分，使细胞相互分离。(2)利用核移植形成重组细胞时需要用发育至减中期的卵母细
78、胞，若不对其做去核处理，重组细胞的遗传物质含量就不正常。(3)贴附性细胞表现出贴壁生长的特性，并且会出现接触抑制现象，故要定期用胰蛋白酶将贴壁生长的细胞从瓶壁上分离下来。(4)重组细胞的遗传物质源于体细胞的细胞核和卵细胞的细胞质，同时生长环境对其表现型也有影响。(5)图示为体细胞核移植技术，所包括的技术有动物细胞培养、胚胎移植等。转基因奶牛培育成功，说明动物体细胞核具有全能性。答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)减中使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(或“避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰”，其他合理答案也可)(3)贴壁生长(或细胞贴壁)接触抑制(两空顺序可以颠倒)(4)生物
79、的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制生物的性状还受环境因素的影响(两空顺序可以颠倒，其他合理答案也可)(5)核移植(或体细胞核移植)细胞培养胚胎移植体细胞的细胞核11下图是制备分泌抗X抗体的过程，根据图解回答问题：(1)给小鼠注射抗原的目的是_。(2)在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，是因为它们融合后的杂交瘤细胞具有_的特性。(3)由图中可看出，单克隆抗体制备过程运用了_和_的动物细胞工程技术手段，前者常用的与植物原生质体融合不同的诱导剂是_。(4)动物细胞培养液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等，与植物细胞培养基有所不同的是，还含有_。(5)在动物细胞融合
80、过程中，需要将所选取的组织细胞离散开，以利于细胞融合，可用_处理所选组织细胞使之分散开。(6)图中有两次筛选过程，其中步骤的目的是筛选出_，步骤的目的是筛选出_。(7)请根据以下信息，设计一方法(不考虑机械方法)从培养液中筛选出杂交瘤细胞。已知细胞合成DNA有D和S两种途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖；鼠骨髓瘤细胞中虽然没有S途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。方法：_。原理：_。解析：单克隆抗体的制备过程中，将已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，已免疫的B淋巴细胞的获得要求给小鼠注射抗原；形成的
81、杂交瘤细胞既具备B淋巴细胞能产生特异性抗体的特点，也具备了骨髓瘤细胞能无限增殖的特点；单克隆抗体的制备过程利用了动物细胞融合和动物细胞培养技术，和植物体细胞杂交的不同之处是可利用灭活的病毒为诱导剂；使组织分散成单个细胞可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理；在制备单克隆抗体的过程中出现两次筛选，第一次的目的是选出杂交瘤细胞，第二次的目的是从杂交瘤细胞中选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。答案：(1)获得能产生相应抗体的B淋巴细胞(2)既能无限增殖，又能产生特定抗体(3)动物细胞融合 动物细胞培养 灭活病毒(4)动物血清 (5)胰蛋白酶(6)杂交瘤细胞 能产生特定抗体的杂交瘤细胞(7)方法：培养液中加入氨基嘌
82、呤，收集增殖的细胞原理：加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖第三讲胚胎工程(教材专题3)一、胚胎工程的含义胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。二、体内受精和早期胚胎发育1精子产生的场所、时期与过程(1)场所：睾丸的曲细精管。(2)时期：初情期开始，直到生殖机能衰退。(3)过程：2卵子的发生(1)场所：卵巢
83、。(2)时期：胎儿期和初情期后。(3)过程(如图)：(4)两次分裂的时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。3受精过程(1)受精作用：精子与卵子结合形成合子的过程。(2)受精作用发生的场所：输卵管；刚排出的精子能否立即受精？不能。(3)受精过程：准备阶段 受精阶段4胚胎发育过程(1)哺乳动物早期胚胎发育(以人为例)：胚胎发育开始场所：输卵管。进入子宫时期：桑椹胚期。着床时期：囊胚期。(2)胚胎发育过程：受精卵卵裂桑椹胚囊胚原肠胚组织器官的发育卵裂期：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。桑椹胚：由具有
84、全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹。囊胚：细胞出现分化原肠胚：出现胚层的分化。二、体外受精和早期胚胎培养1体外受精(1)卵母细胞的采集和培养：对于小型实验动物；常采用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子。对于大型动物或大家畜(如牛)：一般从已屠宰或活体母畜的卵巢中采取。(2)精子的采集和获能(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵子一般在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。2早期胚胎培养(1)培养液成分(2)胚胎处理：向受体移植或冷冻保存。三、胚胎工程的应用及前景1胚胎移植(1)概念：将雌性动物的早期胚胎，或者通过其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的
85、体内，使之发育为新个体的技术。(2)胚胎移植的实质：是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。(3)过程：(4)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。2胚胎分割(1)概念：采用显微手术(机械方法)的方法将早期胚胎分割成2分胚，4分胚或8分胚，经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。(2)材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(3)实质：胚胎分割可增加动物后代数量，其实质是动物的无性繁殖或克隆。(4)对囊胚阶段的胚胎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。3胚胎干细胞(1)胚胎干细胞的来源和特点：来源：从早期胚胎或原始性腺中分离而来
86、。特点(2)胚胎干细胞的应用价值：治疗人类某些顽症。培育人造组织器官。研究体外细胞分化的理想材料。考点一精子、卵子的发生与受精作用()考情解读对本考点的考查主要以简答题的形式呈现，常结合试管动物的培育过程、受精作用发生的条件及时期进行考查，此外对精子及卵细胞的发生过程也有较多考查。预计今后高考还会对相关内容进行考查。做一题例1下图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答有关问题：(1)图中A是_，B是_，E(过程)是指_，阶段C是指个体发育的_(时期)，阶段D是指个体发育的_(时期)。(2)当观察到第二极体时，可以表明_。(3)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是_。(填序号)(4)阶段存在的变异方
87、式是_。解析本题考查卵子形成过程中的有关知识。(1)图中为有丝分裂，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；、为减数分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期开始的，因此阶段C为胎儿期；阶段D为初情期后。(2)当观察到第二极体时，表明卵子已经完成了受精作用。(3)着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，因此为、。(4)有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异，没有基因重组。答案(1)第一极体合子受精胎儿期初情期后(2)卵子已经完成了受精(3)、(4)基因突变、染色体变异链一串
88、1精子、卵子发生的比较项目精子发生卵子发生区别场所睾丸的曲细精管卵巢(M)、输卵管(M)开始时间初情期后胚胎性别分化后过程特点M、M是连续的需要变形两次细胞质分裂均等M、M是不连续的不需要变形两次细胞质分裂不均等结果形成4个精细胞形成1个卵细胞相同点原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂生殖细胞的成熟经减数分裂完成成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞染色体数目减半2.卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障(1)同种生物精卵结合的保障：卵细胞透明带上存在精子的特异识别受体，只允许同种生物的精子与卵细胞结合。(2)防止多精入卵的保障：单个精子穿过透明带，触及卵细胞膜的瞬间引发透明带反应，透明带蛋白质变
89、性成为较坚韧的一层，阻止其他精子进入，这是防止多精入卵的第一道屏障。单个精子穿过卵细胞膜入卵后，立即引发卵细胞膜反应，拒绝其他精子再进入卵细胞，这是防止多精入卵的第二道屏障。(3)受精的标志和受精完成的标志：受精标志：在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。受精完成的标志：雌、雄原核的融合。3早期胚胎发育(1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚(2)图示：关键一点受精阶段四步曲第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步：精子进入卵细胞膜。卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。第三步：原核形
90、成。雄原核形成和雌原核形成。第四步：合子形成。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。通一类1下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是()A采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用B排卵就是排出成熟卵细胞的过程C卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成D卵子受精完成的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体解析：选D采集到的精子必须经获能处理后才能受精；采集的卵细胞分两种情况：若是从输卵管中冲取卵子则不需要培养直接就可以与获能的精子受精，若从卵巢中取出的卵细胞则需要培养成熟后才可以与获能的精子受精。排卵排出的可能是初级卵母细胞或次级卵母细胞而不是成熟的卵细胞；哺乳动物卵细胞形成的场
91、所：未排卵之前是在卵巢中进行的，排卵之后，减数第二次分裂的完成是在输卵管中进行的。2(2012浙江高考)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是()A绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性B卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大C囊胚的滋养层细胞具有发育全能性D原肠胚发育分化形成内外两个胚层解析：选A同种动物的精卵细胞的表面有特异性相互识别的蛋白，这是同种动物的精卵能结合的原因之一；受精卵不断进行细胞分裂即卵裂，卵裂产生的细胞团称卵裂球，随着卵裂球体积的增大，细胞逐渐变小；滋养层细胞不具有发育的全能性，即不能分化出成体动物的所有组织和器官；原肠胚发育分化会形成各种器官原基。考点二体
92、外受精和早期胚胎培养()考情解读胚胎工程中的卵母细胞及受精卵的培养、胚胎分割及胚胎干细胞培养等技术与“基因工程”“细胞工程”等现代生物科技专题有着密切联系，可以说“动物基因工程”“动物细胞工程”等是胚胎工程的上游技术，而胚胎工程则属于下游技术。随着新课标高考的深入，预计对本考点内容的考查将会增多。做一题例2下图表示利用胚胎工程培育优质奶牛的基本流程：(1)桑椹胚是胚胎细胞数目为_个左右的胚胎，这个阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜力，属于_。补充填写胚胎发育的几个重要阶段：受精卵桑椹胚_。优质奶牛的培育过程需要进行胚胎移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活，其生理基础是_。(2)在优质奶牛
93、的培育过程中，为了能够快速繁殖，常用体外受精技术，其过程为：该过程中卵母细胞可以直接在体外受精吗？_(“能”或者“不能”)，在进行体外受精前要对精子进行_处理。(3)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可进行胚胎分割。应选择发育到_时期的胚胎进行操作，进行分割时，应注意将_分割，通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的_。(4)胚胎干细胞(简称ES细胞或EK细胞)是由_胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞。具有很强的_能力和多向_的潜能。ES细胞将会给人类移植医学带来一场革命，原因是ES细胞可以被诱导分化形成新的_，还可以培育出新的_。解析(1)桑椹胚的胚胎细胞数为32个左右，这些细胞属
94、全能细胞；移植后的胚胎能在受体子宫中成活的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应。(2)在进行体外受精时，卵母细胞需在体外培养成熟后方可与获能的精子受精。(3)进行胚胎分割移植最好选桑椹胚或囊胚予以分割。(4)胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出的一类细胞，ES细胞可以被诱导分化成新的组织细胞，还可培育出新的组织器官。答案(1)32全能细胞囊胚原肠胚受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应(2)不能获能(3)桑椹胚或囊胚内细胞团均等遗传物质(4)早期增殖分化组织细胞组织器官链一串1体外受精获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间才能完成受精；受精后形成的受精卵需经早期发育培
95、养，才能完成植入或着床，如下图所示：2胚胎移植的生理学基础(1)哺乳动物排卵后，同种供受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础。(2)早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理基础。(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。(4)供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理基础。3胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不会改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性。4胚胎移植的优势充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，
96、从而大大缩短了供体本身的繁殖周期，大大推动了畜牧业的发展。关键一点(1)胚胎移植成功与否要具备的两个条件：胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。(2)同种动物之间进行胚胎移植易于成功。这里的“同种”是指“同物种”。(3)不同动物其胚胎移植的时间不同。牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑椹胚前；人胚胎可在4个细胞阶段移植；几乎所有动物不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。通一类3(2013江苏高考)软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。 一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健
97、康的孩子。下列做法错误的是()A首先经超排卵处理后进行体外受精B从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型C根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎D将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫解析：选D通过胚胎工程辅助生育是利用试管婴儿技术，首先需经超数排卵处理获得卵子，再与获能的精子进行体外受精；因健康孩子的基因型是hh，故需进行基因型检测；对人类来说，早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚阶段即可移植。4下图为牛胚胎移植的基本程序，请据图回答：(1)图中a、b、c过程分别是指_、_、_。(2)在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用激素进行同期发情处理，这样处理的原因是_，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。(3)从哺乳动
98、物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞，这类细胞的形态特征为_。解析：(1)图中a、b、c依次指超数排卵、胚胎收集、胚胎移植。(2)同期发情处理的目的在于使供受体动物处于相同生理状态，以免发生免疫排斥反应。(3)胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显的特点。答案：(1)超数排卵胚胎收集胚胎移植(2)使供、受体的生理状态相同(3)体积小、细胞核大、核仁明显考点三胚胎分割和胚胎干细胞()考情解读本考点命题以简答题为主，多以图解的形式呈现。主要与畜牧生产和医学实践的应用及与科技发展相联系进行考查，“高起点，低落点”是相关考题的特点，以最新的胚胎工程和干细胞培养的研究成果为背景，对
99、获取信息的能力和综合应用知识的能力进行考查将可能成为今后高考的热点，备考时应予以关注。做一题例3下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图完成下列问题：(1)填出图中字母所代表的结构名称：A_；B._；C._；D._；(2)写出甲、乙、丙过程的技术名称：甲_；乙_；丙_；进行乙过程时，所取的样本是_。(3)进行甲过程时，所使用的基本仪器是_，本过程的技术关键是_。(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功，但仍然存在一些问题，如刚出生的动物体重偏轻，毛色和斑纹上还存在差异等，同时很难取得同卵多胎，成功率较高的是_。解析(1)根据囊胚的结构可知图中字母所代表的结构名称分别是：A为囊胚腔；B为透明带
100、；C为滋养层；D为内细胞团。(2)图中表示的甲、乙、丙过程的技术分别是胚胎分割、做DNA分析性别鉴定、胚胎移植。进行乙过程时，所采取的样本是滋养层细胞。(3)进行甲过程时，所使用的基本仪器是显微操作仪和实体显微镜。本过程的技术关键是将内细胞团均等分割。(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中已取得成功，但仍然存在一些问题，如刚出生的动物体重偏轻，毛色和斑纹上还存在差异等。同时很难取得同卵多胎，成功率较高的是同卵双胎。答案(1)囊胚腔透明带滋养层细胞内细胞团(2)胚胎分割做DNA分析性别鉴定胚胎移植滋养层细胞(3)显微操作仪和实体显微镜将内细胞团均等分割(4)同卵双胎链一串1干细胞的类型类别举例特点全
101、能干细胞胚胎干细胞能发育成完整个体多能干细胞造血干细胞能分化成多种细胞，但无发育成完整个体的能力专能干细胞上皮组织底层的干细胞只能分化形成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞2干细胞的培养过程3胚胎干细胞的主要用途(1)克隆动物培育：将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物，操作流程如下：(2)基因敲除，获得移植器官。(3)培育出人造组织器官，用于器官移植。(4)改良创造动物新品种。关键一点干细胞的培养需要一种能促进胚胎干细胞的生长、但抑制其分化的一种培养体系，这种体系就是胚胎成纤维细胞。通一类5(2012江苏高考)通过胚胎移植技术，可以实现
102、良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是()A对供体和受体母牛都要进行相同激素处理B受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行C对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植D胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低解析：选D在胚胎移植时，需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，而受体母牛则不需要；胚胎移植技术中，移植的胚胎也可来自体内受精发育形成的受精卵；移植的胚胎不能用原肠胚，而应是发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，某些生物可在更早的阶段移植；目前以二分胚胎的分割和移植效率最高，而同卵多胎的成功率较低。6(2013山东高考)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出
103、与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下：(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为_，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为_。(2)图中2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为_；也可从灰鼠体内取出卵子，通过_后进行早期胚胎培养获得。(3)图中重组囊胚通过_技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用_方法保存。(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的_分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向_后用于疾病的细胞治疗。解析：(1)原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养。接触抑制指贴壁的细胞分裂生长
104、到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。(2)将早期胚胎从母体子宫中冲洗出来叫冲卵。(3)暂不进行胚胎移植的胚胎可放入196 的液氮中保存。(4)iPS与ES细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。答案：(1)原代培养接触抑制(2)冲卵(或：冲胚) 体外受精(或：核移植)(3)胚胎移植冷冻(或：低温)(4)内细胞团诱导分化一、选择题1下列不是精子、卵细胞发生的区别是()A初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间B减数第一次分裂和减数第二次分裂的时间连续性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：选D初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形
105、成的，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；精子的产生在减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的，而卵细胞产生通过减数第一次分裂形成次级卵母细胞，在精子和卵子的结合过程中才完成减数第二次分裂；精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需变形；成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有亲本细胞一半的染色体数目。2下面是试管婴儿培育过程示意图。有关叙述不正确的是() A过程中可通过注射促性腺激素增加排卵数量B过程需要在添加ATP的获能液中完成C过程的培养液中应该添加动物血清D过程成功的条件之一是受体对供体胚胎没有排斥解析：选B精子获能液是一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液。3下图表示哺乳动物胚胎发育过程
106、的几个阶段，下列相关描述正确的是()A图中3是透明带，7是原肠腔B发育的先后顺序是ACBC1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织DA、B、C时期的细胞都具有发育的全能性解析：选A图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚，发育的顺序为ABC。图B中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，图C中5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。4下图为利用胚胎工程培育新个体的流程图。据图分析下列叙述正确的是()A若该工程表示的是胚胎分割技术，则可以是卵裂球B若该工程表示的是核移植技术，则的形成不需要卵细胞的参与C无论利用的是哪种胚胎
107、工程技术，培养细胞的培养液中都要加入胚胎成纤维细胞D需注射促性腺激素，以达到超数排卵和同期发情的目的解析：选A胚胎分割的对象可以是卵裂球；核移植技术往往将体细胞的核移植到未受精的卵细胞中，形成重组细胞；图中动物细胞培养的目的是获得早期胚胎，培养基中不该加入胚胎成纤维细胞，因为该细胞会抑制细胞分化；需注射促性腺激素，以达到同期发情的目的，便于其接纳外来的早期胚胎。5某干细胞研究小组人员从人的皮肤细胞中提取出细胞核，然后将其植入去核的牛卵母细胞中，从而培育出混合胚胎。该胚胎发育到第三天时已含有32个细胞，可从中提取胚胎干细胞供医学研究使用。下列说法错误的是()A该胚胎干细胞的遗传物质主要来自人的细
108、胞核B采集的牛卵母细胞应在体外培养到M期中期才能进行受精C混合胚胎发育到第三天时已分化为滋养层和内细胞团D胚胎干细胞在形态上表现为细胞核大、核仁明显解析：选C该胚胎干细胞的遗传物质主要由提供细胞核的生物提供；发育到M期中期的卵母细胞才具有受精能力；混合胚胎含有32个细胞的时期为桑椹胚时期，细胞还没有开始分化；胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显的特点。6下列关于哺乳动物胚胎的叙述不正确的是()A胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的B囊胚的滋养层细胞将来发育成胎盘和胎膜C早期胚胎在一定时间内不与母体子宫建立组织上的联系D胚胎移植前必须先进行免疫排异反应的实验解析：选D受体对移入子宫的外
109、来胚胎基本不发生免疫排斥反应，故不需要进行免疫排斥反应实验。二、非选择题7下图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：(1)A细胞是_，在进行体外受精前要对精子进行_处理。(2)进行胚胎分割时，应选择发育到_时期的胚胎进行操作。(3)指的是_。(4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是_。(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_。(6)受体母牛必须和供体牛属于_。解析：将获能精子与处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞融合即可得到受精卵然后经过体外培养形成早期胚胎。为了快速繁育优良品种，可以采用胚胎分割的技术，即选择发育良好、形态正常的桑椹胚或
110、囊胚进行分割，分割后产生的个体因为所含的遗传物质相同，所以性状表现很相似。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，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。答案：(1)(次级)卵母细胞获能(2)桑椹胚或囊胚(3)囊胚腔(4)具有相同的遗传物质(5)胚胎分割要将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育(6)同一物种8人血清白蛋白在临床上需求量很大。将人血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，就可以利用牛的乳腺细胞生产人血清白蛋白。大致过程如下：(1)要实现超数排卵，应在性成熟雌牛发情期的某一阶段用_处理，然后在_中冲取卵子。通过采集的精子不能直接与成熟的卵子受精，原因是_。(2
111、)要使人血清白蛋白基因在奶牛乳腺细胞中特异性表达，完整的基因表达载体要包括目的基因、_、_、标记基因等部分。在过程之前要检测早期胚胎细胞是否已经导入人血清白蛋白基因，宜采用_技术。(3)过程要选择“雌性奶牛胚胎”的原因是_。(4)若要一次获得多只完全相同的转基因牛，过程应采用胚胎分割移植技术。胚胎分割移植后发育成小牛，这些小牛的基因型_(相同/不同)，理由是_。解析：(1)欲实现超数排卵可用促性腺激素处理，然后再从输卵管中冲出卵子。(2)完整的基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子等，可采用DNA分子杂交技术检测目的基因是否导入。(3)只有雌性转基因牛才可能分泌乳汁，并从中获得人血清白蛋白。
112、(4)欲一次获得许多头完全相同的转基因牛，可采用胚胎分割移植，由于这些胚胎来自同一受精卵的有丝分裂，故其基因型应彼此相同。答案：(1)促性腺激素输卵管精子没有获能(2)启动子终止子DNA分子杂交(3)雌性转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获得人血清白蛋白(4)相同它们是由同一个受精卵经有丝分裂发育而来9(2014福州质检)科研中常用Gfp基因表达的绿色荧光蛋白作为标记，示踪细胞的生命活动过程。下图为绿色荧光小鼠制备流程图。 请回答：(1)图中所用的胚胎干细胞可以从囊胚的_或原始生殖腺中分离出来。将该细胞培养在添加了抑制因子的培养液中，是为了能够维持其_的状态，以保持干细胞的全能性。(2)图中
113、步骤所用的G418是一种抗生素，它通过影响核糖体功能而阻断蛋白质合成，对细胞有毒性，可导致细胞死亡。Neo基因表达的蛋白可以将G418转变成无毒形式。添加G418的目的是_(3)移入代孕母鼠b的胚胎中，含有Gfp基因的干细胞只有分化成_细胞后，小鼠c的子代才有可能出现绿色荧光小鼠。(4)可以使用_方法在蛋白质水平上鉴定小鼠是否存在绿色荧光蛋白。解析：胚胎干细胞是全能性细胞，在囊胚中只有内细胞团才是全能性细胞。加抑制因子是为了抑制细胞分化，即保持不分化的状态。G418对细胞有毒性，可导致细胞死亡， Neo基因表达的蛋白可以将G418转变成无毒形式，可知只有细胞中含有Neo基因才能不死， Neo基
114、因位于载体上，目的基因也插入在载体上，故含有载体的胚胎干细胞可存活下来，也就是含有目的基因的细胞才能活下来，故添加G418的目的是筛选出导入目的基因的胚胎干细胞。要使小鼠c的子代出现绿色荧光小鼠，Gfp基因必须位于生殖细胞中，才会通过有性生殖传给子代。鉴定蛋白质要用抗原抗体方法鉴定。答案：(1)内细胞团不分化(2)筛选出导入目的基因的胚胎干细胞(或筛选出携带绿色荧光蛋白基因的胚胎干细胞或筛选出导入基因表达载体的胚胎干细胞) (3)生殖 (4)抗原抗体杂交10(2013新课标卷)阅读如下资料：资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育
115、出转基因烟草。资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题：(1)资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用_法。构建基因表达载体常用的工具酶是_和_。在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是_。(2)资料乙中的技术属于_工程的范
116、畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对_进行改造，或制造一种_的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的_序列发生了改变。(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到_种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为_体，兔乙称为_体。解析：(1)将目的基因导入动物细胞常用显微注射法；构建基因表达载体需要限制性内切酶对目的基因所在的DNA和载体进行切割，还需要DNA连接酶将目的基因与载体结合；农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA
117、上，故可用农杆菌感染植物，将目的基因导入植物细胞。(2)资料乙中的技术属于蛋白质工程的范畴，通过改造基因，对T4溶菌酶这种蛋白质进行了改造，使组成该酶的氨基酸序列发生了改变，从而提高了T4溶菌酶的耐热性。(3)由于同一物种的生理特性相同，因此进行胚胎移植时，受体与供体物种相同，易于成功；兔甲是提供胚胎的个体，称为供体，兔乙是接受胚胎的个体，称为受体。答案：(1)显微注射限制性内切酶DNA连接酶农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中(2)蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸(3)同供受11请回答下列与胚胎移植有关的问题：(1)动物的早期胚胎移植到同种且_与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个
118、体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用_激素对供体进行处理，其目的是获得更多的_，经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜_。(2)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹胚期或囊胚期阶段的早期胚胎进行_处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于_条件下。解析：胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。为了获得更多的早期胚胎，可以对供体母畜进行超数排卵处理，给供体注射促性腺激素，使其排出更多的卵子。用某染料鉴定
119、胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜对物质的吸收具有选择透过性。(2)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可在移植前进行胚胎分割。液氮(冷冻)条件下可使早期胚胎长期保存。答案：(1)生理状态促性腺卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性(2)胚胎分割冷冻(或液氮)第四讲生物技术的安全性和伦理问题(教材专题4)一、转基因生物的安全性1转基因技术的安全性问题食物安全：滞后效应(产生毒性蛋白)、过敏原、营养成分改变。生物安全：对生物多样性的影响。环境安全：对生态系统的稳定性和人类生活环境的影响。2转基因生物存在安全性的原因目前对基因的结构、基因间的相互作用、基因
120、的调控机制等都了解得相当有限。目的基因往往是异种生物的基因。外源基因插入宿主基因组的部位是随机的。3理性看待转基因技术(1)需要正确的社会舆论导向，要趋利避害，不能因噎废食。(2)制定相应政策法规，利用法制手段确保转基因生物的安全性。(3)要增强法律意识，提高科研道德水平。二、生物技术的伦理问题观点技术名称反对支持克隆人伦理方面违反了人类的伦理道德观念技术方面技术还不成熟，流产率高，畸形率高，出生后死亡率高可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题设计试管婴儿胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤基因检测技术方面很难用在具体医疗中有一些遗传性
121、疾病检测后可在早期采取措施道德方面引起基因歧视立法和伦理道德教育注意：设计试管婴儿属于有性生殖的方式，克隆人属于无性繁殖。三、禁止生物武器(1)试列举生物武器类型：(2)在生物武器方面，我国政府持何态度？任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。考点一转基因生物的安全性()考情解读本考点涉及社会热点及民众讨论的焦点较多，高考对本考点的考查多集中于较浅层面，往往穿插于基因工程技术操作及应用等非选择题中予以考查，也可单独命制较简单的选择题。做一题例1(2013江苏高考)下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是()A我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产
122、品标识制度B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C开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提D目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上解析本题考查转基因生物的安全性问题，意在考查分析判断能力。我国农业部颁布了农业转基因生物标识管理办法，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，以方便消费者自主选择。但并非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，A项正确、B项错误；目前对转基因生物安全性的争论主要集中在转基因食物的安全性和转基因生物对环境安全的影响上，这些可以通过风险评估、预警跟踪和风险管理等措施得以解决，C、D项正确。答
123、案B链一串1转基因生物的安全性辨析关注焦点正方观点反方观点食物安全有安全性评价、科学家负责的态度、转基因食品影响健康，无实例无证据反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变生物安全(对生物多样性的影响)生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出的有害病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”环境安全(对生态系统稳定性的影响)不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体2转基因生物的优缺点分析优点缺点解决粮食短缺问
124、题减少农药使用，减少环境污染增加食物营养，提高附加值增加食物种类，提升食物品质提高生产效率，带动相关产业发展可能产生有毒蛋白或新过敏原可能产生重组病菌、重组病毒或超级杂草可能使疾病的传播跨越物种障碍可能会损害生物多样性可能干扰生态系统的多样性关键一点(1)转基因技术已经成为人类解决饥饿和贫困不可或缺的技术。(2)生物技术是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国转移可能会对生物多样性、生态环境和人体健康构成潜在的风险与威胁。(3)对待转基因生物的正确态度应是趋利避害，不能因噎废食。通一类1下列关于转基因生物与环境安全的叙述错误的是()A重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污
125、染B种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响C如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内D转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的解析：选B抗虫棉固然可以减少农药的使用，但外源基因可能通过花粉逸散到近缘的其他植物，从而造成基因污染。考点二生物技术的伦理问题()考情解读本考点多涉及当前热点及社会争论焦点，设计试管婴儿直接关乎宗教、信仰，同时冲击人们的伦理观念，相关内容往往作为信息材料题型呈现于非选择题中，预计今后高考中涉及的可能性较大。做一题例2“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育到囊胚期，再将胚胎移入女
126、性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答：(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是()A有性生殖 B组织培养C克隆技术 D基因工程(2)“试管婴儿”的形成用到了下列哪些技术？_(填序号)，体外培养人工授精胚胎移植核移植(3)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是_，双胞胎的性别是否相同？_。(4)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿技术”，二者在技术手段上的区别是_。(5)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_。解析(1)试管婴儿也是由精子与卵细胞结合形成的受精卵发育而来的，在生殖方式上它属于有性生殖。(2)试
127、管婴儿的培育过程为：早期胚胎母体子宫婴儿(3)若获得同卵双胞胎可运用胚胎分割移植技术，即在囊胚期，将内细胞团均分成两份，每一份经培养移植后均发育成一个个体，这样每个个体的细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂而产生，所以均含有相同的遗传物质，具有相同的性别。(4)试管婴儿技术主要用于治疗不孕夫妇不孕症，在胚胎移植前不需要遗传检测，设计试管婴儿技术往往在胚胎移植前进行遗传学检测，以获得特定的胚胎。(5)设计试管婴儿性别，会破坏人类正常的性别比例，违反伦理道德，所以反对设计婴儿性别。答案(1)A(2)(3)胚胎分割相同(4)后者胚胎在移植前需要进行遗传学诊断(5)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
128、链一串1试管婴儿技术与设计试管婴儿技术的比较设计试管婴儿试管婴儿技术手段胚胎移植前进行遗传诊断不需进行遗传诊断实践应用用于白血病、贫血病等疾病的治疗解决不孕不育流程图上述过程是试管婴儿的培育过程是设计试管婴儿的过程2治疗性克隆与生殖性克隆的比较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；产生的新个体或新组织，遗传信息相同3设计试管婴儿引发的伦理问题观点理由不符合伦理道德把试管婴儿当做人体零配件工厂，是对生命的不尊重；早期的生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余的胚胎，无异于“谋杀”；有人会滥用设计试管婴儿技术，如设计婴儿的性别符合伦理道德
129、设计试管婴儿是为了救人，是救治患者的最好、最快捷的办法之一；提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤；脐带血乃试管婴儿的“身外之物”中国政府观点使用体外受精胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书关键一点(1)试管婴儿与设计试管婴儿都是体外受精，体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，从生殖方式上应为有性生殖。(2)引发伦理问题的生物技术包括克隆人、设计试管婴儿、基因身份证，即涉及人自身的社会地位、家庭观念、两性关系等伦理方面，但不包括转基因生物、试管婴儿等。通一类2对培育试管婴儿和克隆羊“多利”的相关叙述错误的是()A试管婴儿和“多利”的诞生原理是不相同的B试管婴儿的培育依赖体外受精技术、
130、胚胎体外培养、胚胎移植等相关技术C“多利”的诞生说明高度分化的细胞经过一定的技术处理可恢复到类似于受精卵时期的功能D从科学上讲，动物克隆技术已经成熟；从伦理上讲，人的克隆会在伦理上冲击家庭解析：选D试管婴儿诞生的基础是有性生殖，克隆羊诞生的原理是无性生殖，故路易斯和“多利”的诞生原理是不相同的。从科学上讲，动物克隆技术尚未成熟；从伦理上讲，人的克隆将极大地冲击社会的基本组织单位家庭，将直接在文明和道德规范上威胁人类社会。3严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是()A基因检测B设计试管婴儿性别C克隆人D对植入前胚胎进行遗传学诊断解析：选C严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技
131、术是克隆人，基因检测可应用于某些疾病的诊断，设计试管婴儿的性别只是对性别比例有影响，不符合伦理道德观念。考点三生物武器及其对人类的威胁()考情解读本考点以往在高考中涉及较少，但因其与人类安全、战争密切相关，可对军队、平民造成大规模杀伤等后果，加之世界反恐形式的严峻性，预计在今后的高考中可能会涉及。做一题例3下列生物不能作为生物武器的是()A炭疽杆菌 B伤寒杆菌C乳酸菌 D天花病毒解析生物武器必须是能致病的病菌、病毒或生化毒剂等。乳酸菌是一种非致病菌，因此不能作为生物武器。答案C链一串1生物武器的特点(1)传染性强：某些生物战剂只需少数病原体侵入人体，就能引发疾病。(2)污染面广：直接喷洒的生物
132、气溶胶，可随风飘到较远的地区，杀伤范围可达数百至数千平方千米。(3)传染途径多，难以防治：生物战剂可通过多种途径使人感染发病，如从口食入、经呼吸道吸入、昆虫叮咬、污染伤口、接触皮肤、黏膜感染等。(4)具有一定的潜伏期：潜伏期最短的至少也有3至6小时，一般是3至4天，一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现。(5)受自然条件影响大：风速、气温对大气溶胶的传播有影响，大雪、低温、干燥、日晒等，能加速病菌的消亡。2生物武器的局限性(1)温度：适宜温度：37左右，温度不适宜会抑制或杀死病原体。(2)湿度：大多数在干燥的空气中容易死亡，如霍乱弧菌；少数在干燥环境中仍较易存活，如结核杆菌。(3)还受地形、风向
133、等多种条件影响。(4)生物武器使用不易控制，使用不当可危害本方安全。关键一点生物武器具有局限性的原因是，病原微生物的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。通一类4生物武器是指在战争中使人、畜致病，毁伤农作物的微生物及其毒素。通常包括致病菌、立克次氏体、衣原体、病毒、真菌和毒素六大类。根据它们的类型，预测下列不属于生物武器危害性特点的是()A传播不受气候影响 B传染范围广C传播途径多 D传染性强解析：选A生物武器的特点：传染性强；污染面广；传染途径多，难以防治；具有一定的潜伏期；受自然条件影响大。5二战时侵华日军中的731部队大量培养引起鼠疫、霍乱、伤寒、炭疽等一系列疾病的传染性病菌，进行人体实验
134、和用于战争。这是利用病菌的()A需氧性B厌氧性C传染性，并引起宿主死亡D能形成芽孢，容易保存解析：选C细菌是微生物中种类最多的一个门类，它们数量多，分布广，在生态系统中有重要作用。大多数细菌对人类是有益的，只有少数种类能引起人、畜和作物病害。题目中所列病菌由于具有极强的传染性和致命性，在人类历史上曾多次导致疾病大规模流行，并使数以亿计的人死亡，因此被侵略者用于战争中。一、选择题1有人认为转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存。他的依据是()A转入的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌杂交，形成新的病原体B转基因植物的抗除草剂基因有可能通过花粉传播进入杂草中，使
135、之成为“超级杂草”C科学家赋予转基因生物某些特殊性状，增强了它们在该地区生存条件下的竞争力D转基因植物花粉传播的距离有限，但能在种植区以内繁殖解析：选C由于转基因生物具有某些特殊性状，增强了它们在该地区生存条件下的竞争力，所以威胁生态系统中其他生物的生存。2转基因植物可能引起营养成分发生改变的根据是()A部分DNA发生了重组B某一基因可以控制合成不同的蛋白质C重组DNA控制一种蛋白质的合成D有些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，这可能会导致转基因农作物营养成分的改变解析：选D部分DNA发生了重组不会引起营养成分发生改变；同一基因只能控制合成一种蛋白质；重组DNA控制一种蛋白质的合成，不会
136、引起营养成分发生改变。3下图中a、b、c、d表示现代生物技术，表示其结果，有关说法正确的是()Aa是核移植技术，反映了动物体细胞具有全能性Bc是胚胎分割技术，中个体的基因型和表现型一定相同Cb是体外受精技术，的设计产生有一定的伦理争议Dd是转基因技术，获得中个体常用的受体细胞是原肠胚时期的细胞解析：选C核移植技术反映了细胞核具有全能性；表现型受环境影响；原肠胚时期的细胞已经有了一定程度的分化，由于受精卵体积较大、全能性最高，故转基因技术的受体细胞常为受精卵；由于精子是从精子库中随机提取的，供精者与提供卵细胞的人之间是否存在一定的亲缘关系，这是引起争议的伦理问题。4(2012江苏高考)下列关于转
137、基因生物安全性的叙述，错误的是()A种植转基因作物应与传统农业种植区隔离B转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中C种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性D转基因植物的目的基因可能转入根际微生物解析：选B种植转基因作物(如抗虫棉)应与传统农业(普通棉花)种植区隔离，否则传统农业种植区的产量会受到很大的影响；目的基因的本质为DNA，动物食用后会将其消化分解成小分子脱氧核苷酸，所以目的基因不会转入动物体细胞中；转基因作物可能由于目的基因通过花粉扩散而影响野生植物的遗传多样性；导入转基因生物的目的基因有可能与感染转基因作物的某些细菌或病毒杂交，从而重组得到对人类或其他生物
138、有害的病原体。5下列哪些不是解决基因歧视的正确方法()A通过正确的科学知识传播和伦理道德教育B杜绝基因检测C保护个人遗传信息隐私权D建立完善的法规，通过立法解决解析：选B基因检测有利于人们的疾病诊断和治疗，有利于某些疾病的发现和预防，是对人们有利的一面。但是，有的人对基因检测认识不够，因此需要正确的科学知识传播和伦理道德教育，有必要用法制手段来约束某些人的基因歧视行为。杜绝基因检测则限制了生物技术的发展和利用，是不正确的做法。6利用重组基因技术制造的全新致病菌比一般的生物武器的危害性大，其原因是()人类从来没有接触过这种致病菌无药可医只有某种易感基因的民族容易感染，而施放国的人却不易感染A B
139、C D解析：选D利用重组基因技术制造的全新致病菌属新生生物，人类不曾接触过，对其没有免疫力，往往无药可医。二、非选择题7一个学习小组的同学在对当地栽培作物种类进行调查时，发现有的地方种植了转基因抗除草剂玉米，这种玉米在喷洒除草剂的环境中生长良好，杂草被除草剂杀死，玉米还能正常生长，给农民节省了很大的人力和物力。跟踪调查还发现，这种转基因玉米除直接食用外，还被加工成食品摆在超市的货架上。请回答下列问题：(1)一部分同学认为，这种转基因玉米不会对当地生物多样性构成威胁。如果你同意这种观点，请列举出三条理由：_(2)用转基因玉米加工的食品被摆在超市货架上，生产厂商根据我国的有关规定，对产品进行转基因
140、生物标注，这样做是为了保护_。在有关标识中应标注“_”或“_”。如果该产品中已不再含有或检测不出转基因成分，应标注“本产品为_加工制成，但本产品中_”。(3)随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，关于基因污染的下列说法不正确的是()A转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上，从而污染生物基因库B基因污染是一种不可扩散的污染C杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性D转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存解析：(1)转基因生物不会对当地生物多样性构成威胁，有以下理由：转基因生物虽然具有某些新的性状，但其生命力没有人们想象的那么强，扩散到种植区
141、以外时，会很快死亡；转基因生物的种植需有一定的水、肥等条件，以及配套的种植技术；转基因生物与其他自然生物之间存在生殖隔离，难以进行自然杂交；许多植物花粉的传播距离有限，花粉存活时间有限，具有受精能力的时间更短。(2)2002年，我国农业部颁布了农业转基因生物标识管理办法，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标识，以方便消费者自主选择，保护消费者的知情权。(3)基因污染是可以随着自然界中的生物扩散的，如转基因作物的花粉可以散落到它的近亲作物上，从而污染生物基因库；杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性；转基因生物还有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存。答案
142、：(1)玉米与其他植物之间存在生殖隔离玉米的花粉传播距离有限玉米花粉的存活时间有限(或其他理由)(2)消费者的知情权转基因玉米加工品加工原料为转基因玉米转基因玉米已不再含有转基因成分(3)B8下图为克隆小亚洲黄羊的培育过程，据图回答有关问题。(1)小亚洲黄羊D的遗传性状与_基本一致。(2)A、B、C三只羊中，哪一只羊没有提供遗传物质？_。(3)克隆亚洲黄羊的成功，在技术上的突破之处是()A供核细胞是体细胞B供核细胞是胚胎细胞C异品种克隆成功D细胞核移植技术(4)克隆亚洲黄羊的过程是否遵循孟德尔的遗传分离定律？为什么？_。(5)你是否赞同克隆人？谈谈你的看法。_。_。解析：由克隆亚洲黄羊的过程可
143、知，A羊提供细胞核，B羊提供细胞质，C羊只提供了胚胎发育的场所，即D的遗传物质几乎全部来自于A羊，另有少部分遗传物质来自B羊，所以D的遗传性状与A羊基本一致。克隆亚洲黄羊是由普通山羊完成的体细胞克隆亚洲黄羊，属于异品种克隆，在技术上是一个很大的突破。克隆亚洲黄羊的过程未出现两性生殖细胞的融合现象，因此属于无性生殖，不遵循孟德尔的遗传分离定律。答案：(1)亚洲黄羊A(2)C羊(3)C(4)否。克隆为无性繁殖过程，而孟德尔的遗传规律仅在进行有性生殖生物的减数分裂过程中起作用(5)赞同治疗性克隆，反对生殖性克隆(开放性试题，言之有理即可)9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
144、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)若克隆人则需要用到下列哪些技术？_(填序号)体外培养体外受精胚胎移植细胞核移植解析：“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
145、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。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)10克隆羊“多利”的问世，很快在全世界引发了一场大讨论，其中关于“治疗性克隆”的问题也成为人们关注的焦点。下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。(1)过程A表示_，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是用患者的体细胞作为核供体，由_
146、细胞提供细胞质，进行人工重组。(2)经过程B得到的结构中_(填标号)是未分化的细胞，因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下，胚胎干细胞具有增殖能力并保持_状态。(3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有_。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是_。(4)对于“治疗性克隆”仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？为什么？_。解析：(1)图中表示的是器官的克隆。过程A是细胞核移植过程，所用细胞核来自患者正常的体细胞，所用受体细胞是受体
147、提供的次级卵母细胞(或卵细胞)。(2)得到的重组细胞经过程B(早期胚胎培养)得到囊胚，囊胚中的(内细胞团)未分化，可分离得到胚胎干细胞。在体外培养条件下，胚胎干细胞可增殖但不分化，也可在体外诱导分化出多种组织器官供移植，这是胚胎干细胞中的基因选择性表达的结果。(3)细胞分化的实质是基因的选择性表达。(4)出生时保留脐带血(内有造血干细胞)，可供以后治疗性克隆之用，不破坏胚胎，不涉及社会伦理问题，符合伦理道德。答案：(1)细胞核移植卵(或次级卵母)(2)未分化 (3)全能性基因的选择性表达(4)符合，因为脐带血不是来自于胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞(或脐带血是身外之物，属于废物利用，符合
148、伦理道德) 第五讲生态工程(教材专题5)一、生态工程的基本原理1生态工程建设的根本目的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(1)生态经济：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。(2)实现循环经济最重要的手段之一是生态工程。3生态工程遵循的基本原理(1)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。(2)物种多样性原理：一般而言，物种繁多而
149、复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。(3)协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，除了考虑生物的生态适应性外，还需要考虑环境承载力(或环境容纳量)。(4)整体性原理：人类处在一个社会经济自然复合而成的巨大系统中，进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。(5)系统学和工程学原理：系统的结构决定功能原理：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。系统整体性原理：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、信息等的转化和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“112”。
150、二、生态工程的实例(1)(2)(3)(4)(5)6)考点一生态工程所遵循的基本原理()考情解读本考点内容与中国农村现实与长远规划接轨，但由于与必修生态系统的相关考点密切相关，故在高考中并不陌生。命题上主要与生态农业、可持续发展的理解相关联，具有“高起点，低落点”的特点，预计在今后的高考中将可能有所体现。做一题例1(2014江西师大附中模拟)下列实例与主要体现的生态工程基本原理，匹配最恰当的是()A中国传统农业物种多样性原理B在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁物质循环再生原理C包孕吴越的太湖中水葫芦泛滥协调与平衡原理D水乡的桑基鱼塘整体性原理解析中国传统农业主要体现物质循环再生原理，因此A错误。
151、在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁主要体现系统整体性原理，因此B错误。包孕吴越的太湖中水葫芦泛滥主要体现协调与平衡原理，因此C正确。水乡的桑基鱼塘主要体现系统学原理，因此D错误。答案C链一串1生态工程所遵循的基本原理项目理论基础意义实例 物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无废弃物农业 物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力“三北”防护林建设中的问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题 协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题、过度放牧等整体性原理社会、经济、
152、自然构成复合系统统一协调各种关系，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：整体大于部分保持系统很高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系2整体性原理和系统整体性原理的比较(1)整体性原理：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。图示如下：(2)系统整体性原理：系统整体性原理指整体大于部分之和，即112。目的是保持系统有很高的生产力，
153、具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中藻类和真菌等。关键一点 几种典型生态工程原理归纳(1)单一人工林比天然混交林稳定性低，易爆发虫害物种多样性原理。(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧协调与平衡原理。(3)引种考虑适应环境协调与平衡原理。(4)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。通一类1下图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是()A物种多样性原理 B整体性原理C物质循环再生原理 D协调与平衡原理解析：选C由图可知，该图突出了“无废弃物农业”，实现了物质的区域小循环，做到了物质和能量的分层分级利用，因此主
154、要体现了生态工程中物质循环再生原理。2(2014聊城质检)农村综合发展型生态工程的优点包括()能量的多级利用物质循环再生废物资源化生物相互依存，体现了整体性做到了生态、经济和社会效益三结合A BC D解析：选C农村综合发展型生态工程具有能量的多级利用、物质循环再生、废物资源化、生物相互依存，体现了整体性、做到了生态、经济和社会效益三结合。农村综合发展型生态工程的优点：用有限的资源，实现废物资源化，增加农民就业机会，取得经济、社会、生态效益全面提高，实现可持续发展。考点二生态工程的实例分析()考情解读本部分知识常以简答题的形式呈现，生态农业建设是建设社会主义新农村的核心，该部分内容有极强的跨章节
155、整合的特点，与当前社会热点紧密相连，值得关注。做一题例2(2014扬州检测)“粮桑渔畜”农业生态系统是江浙平原水网地区典型的高效农业系统，下图表示这一农业生态系统的基本模式。据图示判断下列说法错误的是()A沼气池的建立既充分发挥资源的生产潜力，又防止了环境污染B通过巧接食物链使原本流向分解者的能量更多地流向了人，提高了能量的传递效率C这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区，这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生”的原理D上述生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改 善系统功能的效果解析沼气池的建立使物质得以充分利用，实现了能量的多级利用，同时减少了环境污
156、染，A正确；该生态农业调整食物链，实现了物质的循环利用，提高了能量的利用率，但不能改变能量的传递效率，B错误；我国西北地区气候干燥，水资源不足，不适宜这种生态工程模式，C正确；这种生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果，D正确。答案B链一串1农业生态系统的设计原则应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；应当能够构成一个合理的生产结构；应当充分利用自然界的物质和能量资源；应当体现减少环境污染的原则；应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；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。2生态工程实例分析类型问题主要原理对策案例 农村综合发展型生态工程资源有限，
157、人多地少，产出不足物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出窦店村以沼气为中心的生态工程 小流域综合治理生态工程小流域的水土流失整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理运用多种原理，应用多种措施综合治理甘肃陇南县“九子登科”模式 大区域生态系统恢复工程土地荒漠化协调与平衡原理、整体性原理退耕还林还草、植树造林等“三北”防护林退耕还林还草工程湿地生态恢复工程湿地的缩小和破坏控制污染、退耕还湖江西鄱阳湖湿地生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程矿区生态环境的破坏系统学和工程学原理修复土地、恢复植被赤峰市元宝山矿区生态恢
158、复工程 城市环境生态工程环境污染协调与平衡原理、整体性原理等城市绿化、污水净化、废弃物处理、合理布局等污水及垃圾处理、城市绿化 关键一点我国生态工程不足之处：缺乏定量化模型指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。通一类3下图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于()A湿地生态恢复的生态工程B节水和废水处理与应用的生态工程C小流域综合治理与开发的生态工程D清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程解析：选B由于图示没有造成污染，所以不可能是湿地生态恢复的生态工程或小流域综合治理与开发的生态工程；题图中没有提及能量
159、问题，也不可能是清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。4下图是某农户设计的生态农业示意图。下列有关叙述不正确的是()A建立该系统遵循的主要原理有物质循环再生原理、生物多样性原理等B该系统的主要成分是农作物，蚕、驴、鱼、鸡、猪等均为消费者C将猪粪直接施入农田，可以为农作物的生长提供物质和能量D塘泥施入农田的主要作用是增加土壤中的矿质营养解析：选C猪粪不能为农作物的生长提供能量。一、选择题1生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是()A循环经济和生态工程B整体性原则和生态工程C循环经济和工程学手段D无污染原则和生态工程解析：选A生态工程实现了物质和能量的多级利用。2生物数量超过了环境的承载
160、力后，就会破坏生态工程的哪一原理()A整体性原理 B系统性原理C协调与平衡原理 D工程学原理解析：选C处理好生物和环境的协调和平衡，需要考虑环境承载力，环境承载力是指环境所能养活的生物种群的数量，如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。3下列关于湿地生态恢复工程的叙述错误的是()A该工程采用工程和生物措施相结合的方法B要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰C对湿地的恢复，只注意退耕还湿地或建立自然保护区就可以D湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能解析：选C湿地生态恢复工程就是采用工程和生物措施相结合的方法，如退耕还湿地、建立自然保护区、废水处理
161、、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及物种的引进种植等，使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地的周围，还应建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。4下面是某生态工程示意图，下列有关说法错误的是()A用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益B用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用C用蛆蛹粪便作为有机肥还田，运用了能量循环再生的原理D该生态工程的运转离不开人的管理解析：选C物质循环再生原理是指物质能在生态系统中循环往复，分层分级利用。生态系统中废物利用，就是用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益；生态系统物质可以循环，而能量是逐级递减的，不能循
162、环再生；该生态系统是人工生态系统，其运转离不开人的管理。5我们的祖先实施的“无废弃物农业”，使我国的土壤维持了几千年的肥力，其实这种模式就是生态工程最早和最生动的模式，不属于这种模式的诀窍是()A积极种植能够固氮的豆科植物B收集一切可能的有机物C采集某种特殊植物，将其根茎叶加水一起捣碎榨汁，作为肥料D采用堆肥和沤肥等多种方法，把有机物转变为有机肥料解析：选C生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产生的污染物，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。采集某种特殊植物，将其根茎
163、叶加水一起捣碎榨汁，作为肥料，并不能循环利用废物，故错误。6下列有关生态工程的原理和事例中，错误的是()选项有关事例相关的生态工程原理A.无废弃物农业遵循物质循环再生原理B.在人工林中增加植被的层次遵循物种多样性原理C.无锡太湖水体富营养化引起大面积水华违反协调与平衡原理D.前面造林，后面砍林违反系统学和工程学原理解析：选D如果违反生态工程的整体性原理，农民的生计得不到保证，随时会发生“前面造林，后面砍林”的现象。二、非选择题7下图为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答：(1)该恢复工程中，、是指_措施。(2)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？_。(3)该生态工程所遵循的主要原理
164、是_。解析：(1)由于矿区废弃地水分状况很差，特别是土壤极其贫瘠，导致植被难以恢复，因此应首先通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后在人工制造表土上植树种草，进一步建立畜牧养殖业。(2)矿区水分状况差，土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，适宜种植适应性强、耐旱的灌木、草、树。(3)图中体现了生态与经济效益的结合，遵循整体性原理，植被恢复时，考虑与之相适应的树或草等，遵循协调与平衡原理。答案：(1)平整压实土地；人工制造表土(2)矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长(3)整体性原理、协调与平衡原理8珠江三角洲的农民充分利用自然条件，建立该地特有的农业生态系统的良性循环模式：桑基鱼塘和蔗基鱼塘
165、。下图为桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式图，据图回答下列问题：(1)该模式所依据的主要原理是_，该人工生态系统最基本的生物成分是_。(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量_；其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有_的特点。(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过_的作用，形成了_，被植物利用。(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的_。(5)下面的结构示意图中，能体现系统学和工程学原理的是()(6)该系统能体现系统学和工程学原理吗？请简要说明。_。解析：(1)桑基鱼塘、蔗基鱼塘模式主要遵循的是系统学和工程学原理中系统的结构决定功能的原理。在一个生态系统中最基本的要有生产者和分解者，物质循环才能得
166、以顺利进行。(2)前一问结合必修3研究能量流动的意义回答。后一问注意是从营养结构即食物链(网)的角度来回答。(3)蚕粪、蔗叶所含的有机物不能直接被植物利用，必须通过分解者分解成无机物才能被吸收和利用。(4)首先明确生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，故生态系统功能的维持，取决于它的生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡。(5)系统学和工程学原理在于强化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，即充分体现系统的结构决定功能。(6)桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式，一方面将很多单个生产系统优化组合，有机地结合在一起(系统的结构决定功能原理)，
167、另一方面系统的各组分之间要有适当的比例关系(系统整体性原理)。答案：(1)系统的结构决定功能原理生产者、分解者(2)流向对人类最有益的部分食物链短，多级利用(3)分解者无机物(4)生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡(5)D(6)能。系统中的各组分及其相互关系是经过精心设计的，是一种优化结构，各部分的功能得到充分发挥，使能量、物质、信息的转换和流通达到了总体大于各部分之和的效果9在政府的大力支持下，部分村镇的农民朋友率先建起了以沼气池为中心的生态工程。下图是某同学绘制的一个庭院生态工程的示意图，分析并回答下列问题：(1)该生态系统的“基石”是_，沼气池中有产
168、甲烷菌和不产甲烷菌等微生物，其生态学作用主要是作为_。(2)构建这种以沼气池为中心的生态模式时所依据的最主要的生态学原理是_。在沼气发酵的过程中，有一种微生物有除臭作用，这种微生物是_，它的除臭过程是_。(3)某养殖户把自己的养鸡场、养猪场、鱼塘和桑园也纳入该生态园，并把多个单个生产系统通过优化组合有机地整合在一起，改善了系统的功能，这体现了生态工程中_原理。(4)生态农业是一个在生态上能自我维持的农业生产系统，其特点是在保持和改善系统内的生态平衡、不对其周围环境造成明显改变的情况下，求得最大生产力和可持续发展。下列关于生态农业的叙述不正确的是()A生态农业中食物链的营养级之间的能量传递效率大
169、大提高了B生态农业比传统农业的抵抗力稳定性高C生态农业设计的指导原则是能量的多级利用和物质的循环再生D生态农业属于人工生态系统，对病虫害一般采用生物防治的方法解析：(1)生产者是生态系统的“基石”，该生态系统中黄瓜、番茄等蔬菜是生产者。沼气池中的产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物是生态系统的分解者。(2)该生态系统依据的原理是物质循环再生原理。沼气发酵过程中的臭气是氨气，常利用硝化细菌的硝化作用除去氨气。(3)把多个单个生产系统通过优化组合有机地整合在一起，提高了生态系统的复杂性，从而改善了生态系统的功能，这体现了生态工程中系统的结构决定功能原理。(4)生态系统中食物链的营养级之间的能量传递效率不变
170、，但生态系统的营养结构变复杂了。答案：(1)黄瓜、番茄等蔬菜分解者(2)物质循环再生原理硝化细菌将氨气氧化为亚硝酸盐和硝酸盐(3)系统的结构决定功能(4)A10下图是某中学研究性学习小组的同学在学习了生态系统的知识后，设计的农业生态系统图解。请结合课本知识回答有关问题：(1)农业生态系统的主要功能_和_。该生态系统的最大优点是_。(2)农业生态系统是一种人工生态系统，下列有关人工生态系统的说法，正确的是()A使废物资源化B减少了化肥等工业产品的投入，有利于保护环境C抵抗力稳定性低于自然生态系统D人占主导地位，是其他生物生存的基础(3)“三农问题”是关系国计民生的大事。农业上使用化肥可以大大提高
171、农作物产量，但持续大量使用化肥存在许多负面影响。“生物固氮”已称为一项重要的研究性课题。下列说法正确的是()A长期使用化肥导致土壤板结，使土壤不易流失，对植物生长有利B土壤板结，会加快某些细菌对NO3N2的转化C与人工合成NH3所需的高温、高压相比，生物固氮的顺利进行是因为这些生物体内含有特定的固氮酶D中耕松土可促进植物对水分和矿质元素的吸收，松软土壤也有利于根瘤菌、硝化细菌的生命活动(4)农业生态系统中起决定作用的成分是_，各种生物所利用的能量最终来源于_。(5)蘑菇和蚯蚓在该生态系统中属于_。(6)可以向沼气池添加的产气原料是_；该池要接种的菌种是_；接种后要想产出沼气，必须采取的措施是_
172、，理由是_。(7)该系统设计是要遵循的生态学原理是_。解析：本题主要考查了农业生态系统的主要功能与优点，其主要功能是物质循环与能量流动，优点是实现能量的多级利用和物质循环利用，提高能量利用率。同时还考查了食物链、营养级等基础知识。答案：(1)能量流动物质循环实现能量的多级利用和物质循环利用，提高能量利用率(2)ABC (3)BCD (4)农作物光能 (5)分解者(6)猪、鸡的粪便、农户的废弃物、农作物的秸秆等产甲烷杆菌隔绝空气产甲烷杆菌为严格厌氧型生物，有氧存在对其有害(7)能量的多级利用和物质循环再生11江苏某县地处水乡，畜禽养殖和栽桑养蚕是当地农业的两大支柱产业。在生产总量不断扩张的同时，
173、该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现了资源的最大化利用。请分析该县农业生态系统结构(部分)示意图，回答问题：(1)该农业生态系统的能量流动从_开始，图中属于消费者的生物有_。(2)与传统农业生态系统相比，该农业生态系统更能净化环境，主要原因是_。(3)该农业生态系统为何能提高经济效益？_。(4)从生态系统的稳定性看，该农业生态系统比简单的农田生态系统不易发生虫害的原因是_，请说出两种根据生物学原理防治害虫的方法：_。解析：(1)生态系统的能量输入是从生产者固定太阳能开始，例如桑等农作物；直接或间接以生产者为食的为消费者，如蚕、畜禽。(2)与传统农业相比该系统对物质进行了多级利用，如利用粪便等合成有机肥，减少了对化肥的使用，降低了成本，减轻了对环境的污染。(3)投入减少，物质循环利用，使产量提高。(4)该生态系统生物群落结构相对复杂，从而使抵抗力稳定性增强，自动调节能力提高。利用生物的种内关系或种间关系来诱杀害虫，如利用捕食关系引入天敌，利用性引诱剂防治害虫等。答案：(1)桑等生产者固定的太阳能蚕、禽、畜(2)粪便等“废弃物”被及时利用(3)实现了物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、农药的使用(降低农业投入)(4)抵抗力稳定性较高(营养结构较复杂，自动调节能力较高)天敌防治、激素防治、种植转基因抗虫作物
