1、专题24生态工程考点六十九 生态工程的原理和实例高考试题1.(2013年广东理综,T26,16分,)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。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)5271 079765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
2、(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。点睛:本题主要考查细胞呼吸及生态工程的原理等相关知识,意在考查考生运用所学知识分析解决实际问题的能力。解析:(1)生物质炭能改善土壤的通气状况,使根系细胞有氧呼吸加强,故能量产生增加,促进ATP的合成。(2)由表可知,施用含生物质炭的污泥时,黑麦草叶绿素含量
3、增加,从而促进黑麦草的生长。施用含生物质炭的污泥能降低土壤和黑麦草中PAHs的含量,从而降低了PAHs污染的风险。污泥中含有大量的有机质和无机成分,施用污泥的目的是使其中的养分直接或间接地被植物吸收利用,利用了生态工程原理中的物质循环再生原理。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2.(2011年江苏单科,T29,9分,)池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象,研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如下图)。请回答下列问题:(1)与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性。人工养殖池塘水体的N、P
4、含量容易升高,会引起水体的富营养化;藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解,引起水体的溶氧量下降,造成鱼类等死亡,进一步破坏了生态系统稳态,这种调节方式称为。(2)与传统养殖池塘相比,该养殖系统增加的生态工程设施有。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施,起到对水体的,有效减少水体中的N、P等含量。(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部,实现水层交换,其目的有、。(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多,因为 。(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的,该养殖系统可以通过、进行调控。点睛:本题考查生态学原理在生产实践中的应用,是对理解能力和识图、分析能力的考
5、查。解析:与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统结构简单,恢复力稳定性高。据题目信息可知,污染发生后引发的一系列反应使污染进一步加重,这种调节属于正反馈。据图可知,该养殖系统比传统养殖池塘增加了生态塘和潜流湿地。该养殖系统中,越往后,N、P的含量越高,因此串联的池塘不宜过多。答案:(1)高正反馈(2)生态塘和潜流湿地净化作用(3)增加水中的溶氧量提高饵料的利用率(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高(5)补水和排水水泵控制水的流量(循环频次)模拟试题1.(2013北京石景山模拟) “三北防护林”工程建设既要考虑到树种的生态适应性,又要考虑到树种的多样性。这分别体现了生态工程的()A.系
6、统学原理和物种多样性原理B.协调与平衡原理和物种多样性原理C.整体性原理和物种多样性原理D.物种多样性原理与整体性原理解析:考虑树种的生态适应性体现了生物与环境的协调平衡原理,考虑树种的多样性体现了物种多样性原理。答案:B2.(2011江苏南京模拟)下列关于生态工程的叙述中,错误的是()A.它是无消耗、多效益的工程B.追求经济与生态的双赢C.实现废物资源化的良性循环D.实现了能量的多级利用解析:生态工程也需要消耗环境资源,所以A错。答案:A3.(2013重庆一中模拟)下列关于生态工程的叙述不正确的是()A.生态工程要应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法B.生态工程是实现循环经济最重要的手段
7、之一C.建立不同的生态工程时要因地制宜,所依据的原理都相同D.生态工程是一类少耗能、多效益、可持续的工程体系解析:建立不同的生态工程时要因地制宜,所依据的原理不尽相同,C错误。答案:C4.(2013江苏南师附中等四校调研)(多选题)下图是一个庭院生态工程的模式图,对该生态系统的分析中,错误的是()A.该生态系统的能量流动从光开始B.该生态工程遵循了物质循环再生、整体性等原理C.建立该生态系统的目的是为了实现物质的循环利用,提高了经济效益D.饲养鸡鸭能提高生态系统中物质的利用效率,增加产量,但由于食物链延长,生态系统中能量传递效率会降低解析:生态系统的能量流动从生产者固定光能开始,A错误。在生态
8、农业中,延长食物链能提高能量利用率,但不会因此升高或降低能量传递效率,D错误。答案:AD5.(2012南通模拟)如图是我国南方尝试的农业生态系统的结构模式图,它利用雏鸭旺盛的杂食性,吃掉稻田里的杂草和害虫,利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果,刺激水稻生长,用作物养猪、养鸭,用稻秆培育蘑菇、生产沼气,猪鸭粪、沼渣肥田,生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答:(1)从生态学角度分析,人们建立图示的农业生态系统的主要目的是。该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用,这体现了生态工程的原理。(2)该系统将多个生产系统通过优化组合,有机整合在一起,提高了系统生产力,这体现了生态工程中的原理。
9、生产的大米无公害的原因是 。(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物,其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是。(4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通,可提高蔬菜产量,试分析其增产原因:。蘑菇房与蔬菜大棚相通,比单纯种植蔬菜和单纯培育蘑菇带来的效益之和还要高,体现了生态工程中的原理。解析:(1)图示农业生态系统通过建立沼气池,实现了废物资源化和能量的多级利用,其遵循的是物质循环再生原理。(2)图中生态农业施用的都是有机肥,减少了化肥和农药的使用量,因此生产的大米无公害。(3)发酵装置中的微生物主要是乳酸菌,为原核生物,无核膜包被的细胞核。(4)蘑菇为分解者,可将有机物分解为CO2等无机物,可供蔬菜进行光
10、合作用。答案:(1)实现物质的循环再生和能量的多级利用物质循环再生(2)系统的结构决定功能减少了化肥和农药的使用量,减少了对水的污染(3)无核膜包被的细胞核(无成形的细胞核)(4)蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用,使其光合作用增强系统整体性综合训练一、选择题1.(2013杭州一检)下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因),其中、表示相关的操作步骤,甲、乙表示相关结构或细胞。Pst 酶和Sma 酶切割基因后将产生不同的黏性末端。据图分析下列说法错误的是()A.图中甲代表的是基因表达载体,乙可代表番茄细胞B.可用Pst 酶和Sma 酶切割鱼的抗冻蛋白基因以避免
11、目的基因末端发生任意连接C.若用Pst 酶和Sma 酶切割质粒产生的DNA片段有3种D.图中、依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的脱分化和再分化过程解析:Pst 酶和Sma 酶切割基因后产生的黏性末端不同,因此用这两种酶切割鱼的抗冻蛋白基因可避免目的基因末端发生任意连接,B正确。质粒是环状的,用Pst 酶和Sma 酶切割后只得到两个片段,C错误。图中依次为基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、脱分化、再分化,D正确。答案:C2.(2013北京西城区模拟)通过植物体细胞杂交可以获得“烟草菠菜” 一种新型的烟草品种。下图为培育杂种植株过程的示意图,下列操作不是必需的是()A.在融合之前除去两
12、种细胞的细胞壁B.原生质体先进行脱分化处理再融合C.原生质体融合后筛选杂种细胞继续培养D.诱导杂种细胞形成愈伤组织再分化成植株解析:筛选出杂种细胞后再进行培养,诱导其脱分化和再分化,融合前无需脱分化处理。答案:B3.(2013北京东城区模拟)下图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程,有关叙述不正确的是()A.图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原B.利用聚乙二醇、灭活的病毒和电激等方法均可诱导细胞融合获得乙C.用特定的选择培养基对乙筛选,融合细胞均能生长,未融合细胞均不能生长D.丙需进行克隆化培养和抗体检测,经多次筛选后可获得大量能分泌所需抗体的丁解析:注射特异性抗原可使相应
13、的效应B细胞大量形成,A正确。在选择培养基上,只有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞能生长,同种细胞融合和未融合均不能生长,C错误。通过克隆化培养和抗体检测,可筛选出能产生专一抗体的杂交瘤细胞,D正确。答案:C4.(2013杭州一检)下列关于胚胎发育和胚胎工程的叙述,正确的是()A.胚胎干细胞具有发育全能性,它一般都能分化出成体动物B.滋养层细胞发育成胚胎的附属结构或胚外结构是在囊胚期C.早期囊胚经酶处理得到的细胞能直接进行胚胎移植D.人工繁殖获得试管动物的主要技术包括核移植和胚胎移植解析:胚胎干细胞可在体外培养条件下分化,但一般不能分化出成体动物,A错误。滋养层在囊胚期分化出现,原肠
14、胚期之后分化、发育为胚胎的附属结构,B错误。培育试管动物的主要技术是体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植,不需要核移植技术,D错误。答案:C5.(2013珠海六校第二次联考)在现代生物科技的应用中,不需要进行检测与筛选的是()A.对植物的离体组织进行培养,大规模培育优良品种B.将鼠的骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合,制备单克隆抗体C.利用植物细胞工程技术培育“白菜甘蓝”D.将抗虫基因导入植物细胞,培育具有抗虫特性的新植株解析:植物组织培养时所使用的植物材料基因型相同,因此不需要筛选。单克隆抗体制备过程中需进行至少两次筛选,分别是筛选出杂交瘤细胞和产生专一抗体的杂交瘤细胞;植物体细胞杂交过程中需要筛选出杂
15、交细胞;在抗虫转基因植物的培育过程中,需要在分子水平和个体水平进行鉴定。答案:A6.(2013茂名一模)下图为某生物工程操作流程模式图,下列说法正确的是()A.如果此图表示基因工程的操作流程,若A为质粒,则B表示重组DNA分子B.如果此图表示动物细胞融合过程,则形成C(杂种细胞)的原理是细胞全能性C.若此图为试管婴儿的培育过程,则应包括人工授精、细胞培养和胚胎移植等方面D.若此图为试管牛生产的技术流程图,则获得A(精子)后可直接与B进行体外受精解析:如果此图表示基因工程的操作流程,若A为质粒,则B为目的基因,C表示重组DNA分子,A错误。动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性,B错误。采集的精子必
16、须获能后才可与成熟的卵母细胞进行体外受精,D错误。答案:C二、非选择题7.(2013黄山一检)因为猪的基因和人类的基因存在一定相似度,据报道经过特殊处理的猪皮可在人身上存活3周左右,起到保护创面免受感染的作用。移植猪皮后,还要在猪皮上开很多小口,移植患者的自体皮放入其中,自体皮慢慢生长,覆盖裸露的皮肤,而猪皮最终会掉光。为了使移植的猪皮存活更长时间,有人设法导入人的相关基因(用P表示),获得转基因小白猪。其简单流程如下图所示:(1)过程中形成重组DNA常用的酶有和;将目的基因导入成纤维细胞常用的方法是。(2)过程中,常用酶处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养成纤维细胞时需要满足的条件是
17、无菌、无毒的环境、温度和pH、。(3)过程中所用的胚胎工程技术是,然后将早期胚胎移入另一头与供体,但未经配种的代孕母猪的相应部位。(4)图中的卵母细胞应在体外培养到期。解析:图中为基因表达载体的构建,需用限制酶和DNA连接酶。表示将动物组织块分散成单个细胞,常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。表示早期胚胎培养,使重组细胞发育为早期胚胎。答案:(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶显微注射法(2)胰蛋白(或胶原蛋白)营养气体环境(或通气环境)(3)早期胚胎培养同期发情(4)减数第二次分裂中8.(2013泉州一模)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
18、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:病毒RNAMG基因G基因表达载体番茄细胞N胚状体转基因番茄(1)图中,过程称为;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(能/不能)预防狂犬病。解析:图中为逆转录,为将目的基因导入受体细胞,为再分化,M为逆转录形成的cDNA,N为脱分化形成的愈伤组织。G基因的表达产物为G蛋白(疫苗),口服时会在消化酶的作用下失效。答案:(1)逆转录 农杆菌转化法(2)愈伤组织再分化(3)不能 9.(2013福建宁德质检)随着科学技术的发展,人们可以根据需求来改造生物的性状。如图
19、是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,据图回答:(1)此生产过程是基因工程、细胞工程、等现代生物工程技术的综合运用。其中在细胞工程层面上应用的技术手段有动物细胞培养和。(2)在基因工程中,将进行扩增常用技术。在进入之前要用、DNA连接酶、运载体等工具来构建基因表达载体。(3)图中一般经酶处理可以得到。(4)表示到过程中正确的操作方法是(填下图字母),把移入的最佳时期是。解析:图中涉及的生物技术包括转基因、动物细胞培养、核移植、胚胎分割和胚胎移植。答案:(1)胚胎工程核移植 (2)PCR 限制性核酸内切酶(或限制酶)(3)胰蛋白(胶原蛋白)(4)B桑椹胚或囊胚10.(2013山东即墨模拟)请回
20、答有关下图的问题:(1)图甲中所示的生物工程为 。(2)如图乙,一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,在基因尾端还必须有2;图中3的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(3)若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产,则构建基因表达载体时,图乙中序号1代表的是;且在图甲中过程之前,要对精子进行筛选,保留含性染色体的精子。(4)为获得较多的受精卵进行研究,图甲中过程一般用激素对供体做处理;若图甲中的卵母细胞来自从屠宰场收集的卵巢,则其在之前需进行体外培养到期方能受精。(5)用技术处理发育到桑椹胚期或囊胚期的早期胚胎,可获得同卵双胎或多胎。解析:甲图中应用到的生物技术手段有蛋白质工程、基因工程、精子和卵细胞的采集、体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。图乙中1、2、3分别为启动子、终止子、标记基因。答案:(1)蛋白质工程(2)终止子标记基因(3)乳腺蛋白基因的启动子X(4)超数排卵 减数第二次分裂中(或M中)(5)胚胎分割