1、第一部分 专题强化突破篇第八单元 选修模块专题二 现代生物科技专题知识体系自建核心考点整合【最新考纲】1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术(含PCR)()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。5.植物的组织培养()。6.运动细胞培养与体细胞克隆()。7.细胞融合与单克隆抗体()。8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()。9.胚胎干细胞的移植()。10.胚胎工程的应用()。11.转基因生物的安全性()。12.生物武器对人类的威胁()。13.生物技术中的伦理问题()。14.简述生态工程的原理()。15.生态工程的实例()。知识体系自建前挂后连 拓广成面成功之路 始于足
2、下核心考点整合洞察考情 微析考点考点 1 基因工程和蛋白质工程一|线|考|情【样题 1】(2019全国卷)基因工程中可以通过 PCR 技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括_和_。(2)生物体细胞内的 DNA 复制开始时，解开 DNA 双链的酶是_。在体外利用 PCR 技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板 DNA 解链为单链的条件是_。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA 双链分子中的_。(3)目前在 PCR 反应中使用 Taq 酶而不使用大肠杆菌 DNA 聚合酶的主要原因是_。基因组文库cDNA 文库解旋酶加热至
3、9095 氢键Taq 酶热稳定性高，而大肠杆菌 DNA 聚合酶在高温下会失活解析(1)基因文库包括基因组文库和 cDNA 文库。(2)生物体细胞内 DNA 复制开始时是利用解旋酶进行解旋的，而在体外利用 PCR 技术扩增目的基因时，则是通过加热至 9095 进行解旋的，二者都破坏了碱基对之间的氢键。(3)在PCR 过程中，要加热至 9095，所以使用热稳定性高的 Taq 酶，而不使用在高温下会失活的大肠杆菌 DNA 聚合酶。【样题 2】(2019天津高考)B 基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达，但在卵细胞中不转录。为研究 B 基因表达对卵细胞的影响，设计了如下实验。据
4、图回答：(1)B 基因在水稻卵细胞中不转录，推测其可能的原因是卵细胞中_(单选)。A含 B 基因的染色体缺失BDNA 聚合酶失活CB 基因发生基因突变DB 基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或_中提取总 RNA，构建_文库，进而获得 B 基因编码蛋白的序列。将该序列与 Luc 基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能)，然后构建重组表达载体。D精子cDNA(3)在过程、转化筛选时，过程_中 TDNA 整合到受体细胞染色体 DNA 上，过程_在培养基中应加入卡那霉素。(4)获得转基因植株过程中，以下鉴定筛选方式正确的是_(多选)。A
5、将随机断裂的 B 基因片段制备成探针进行 DNA 分子杂交B以 Luc 基因为模板设计探针进行 DNA 分子杂交C以 B 基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的 mRNA杂交D检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚，观察到细胞内仅含一个染色体组，判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的，而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育，由此表明_。BCDB 基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚解析(1)启动子是一段有特殊结构的 DNA 片段，是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出 mRNA。B 基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞和精子中正常
6、表达，但在卵细胞中不转录，推测最可能的原因是卵细胞中 B基因的启动子无法启动转录，D 符合题意。(2)B 基因在体细胞和精子中正常表达，说明在水稻的体细胞和精子中有 B 基因转录而来的 mRNA。从水稻体细胞或精子中提取总 RNA，反转录产生多种互补 DNA 片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体就叫做水稻的 cDNA 文库。(3)过程是指含有目的基因的重组 Ti 质粒转入农杆菌，过程是指将含有重组 Ti 质粒的农杆菌导入植物细胞，并且整合到受体细胞染色体 DNA 上。为了检测含有目的基因的重组 Ti质粒是否转入农杆菌，过程需在培养基中加入卡那霉素。(4)DNA 分子杂交是将转
7、基因生物的基因组 DNA 提取出来，在含有目的基因的 DNA 片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，将探针与基因组 DNA 杂交，看是否出现杂交带。将随机断裂的 B 基因片段制备成探针进行 DNA 分子杂交，不能用于筛选含目的基因的转基因植株，A 项错误；BLuc 融合基因中含有水稻 B 基因编码蛋白的序列和 Luc 基因，因此，以 Luc 基因为模板设计探针进行 DNA 分子杂交可达到实验目的，B 项正确；转基因植株卵细胞中的 B 基因能够转录出 mRNA，因此以 B 基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的 mRNA 杂交可达到实验目的，C 项正确；Luc 基因表达的荧光素酶
8、能催化荧光素产生荧光，因此检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光，可以达到实验目的，D 项正确。(5)一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育，而在转基因植株中能发现由未受精的卵细胞发育形成的胚，说明 B 基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚。高|考|必|备1基因工程的基本工具2.对基因工程基本操作程序的思考(1)目的基因的获取途径直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。人工合成目的基因(常用方法如下)：a化学合成法：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，不需要模板。b人工合成法：以 RNA 为模板，在逆转录酶作用下人工合成。c利用 PCR 技术扩增
9、。(2)基因表达载体的构建重组质粒的构建表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因复制原点。启动子和终止子：启动子是 RNA 聚合酶结合位点，启动转录；终止子是终止转录的位点。基因表达载体的构建过程：基因表达载体的构建必须用到同一种限制酶吗？不一定。只要切下的末端相同，也可使用不同的限制酶。(3)将目的基因导入受体细胞转化导入方法因受体细胞的种类不同而异转化的实质：目的基因导入受体细胞染色体基因组中并表达和发挥作用。(4)目的基因的检测与鉴定导入检测：DNA 分子杂交技术(使用 DNA 探针)。表达检测转录检测：分子杂交技术检测mRNA翻译检测：用相应的抗体进行抗原抗体杂交个体生物学水平鉴定
10、：如对转基因作物进行抗虫或抗病等的接种实验。1DNA 连接酶连接两个 DNA 片段，而 DNA 聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。2限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开，而解旋酶是将 DNA 的两条链间的氢键打开形成两条单链。3使用限制酶的注意点(1)一般用同种限制酶切割载体和目的基因。(2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。4启动子、终止子(1)启动子(DNA 片段)起始密码子(RNA)。(2)终止子(DNA 片段)终止密码子(RNA)。5基因工程与蛋白质工程的比较 考|向|微|练考向一 基因工程的基本操作过程1.(2019东北四市联考)某科学家
11、团队经过长期研究发现了 nemuri 基因有促进睡眠的功能。nemuri 基因编码的 NEMURI 蛋白由果蝇大脑中的细胞分泌。目前，该科学家团队正采用基因工程技术，生产 NEMURI 蛋白药物。(1)获取 nemuri 基因是本研究的第一步。若 nemuri 基因核苷酸数少，核苷酸序列已知，可以通过_用化学方法直接人工合成。(2)研究者可从果蝇的基因文库中获取 nemuri 基因。基因文库包括基因组文库和部分基因文库。构建基因组文库时，需要用到的酶主要有_，构建 cDNA 文库时还需要用到的酶主要是_。cDNA 文库中的基因_(填“含有”或“不含有”)启动子。DNA 合成仪限制酶和 DNA
12、连接酶不含有逆转录酶(3)如果 nemuri 基因_，研究者也可据此设计引物，用 PCR 技术扩增 nemuri 基因。PCR 技术所需的原料为_，该技术_(填“需要”或“不需要”)解旋酶。(4)用基因工程技术生产蛋白类药物的工程菌有多种，如大肠杆菌、酵母菌、乳酸菌等。该团队拟选用酵母菌作为生产 NEMURI 蛋白的工程菌，原因是_。部分核苷酸序列已知dNTP(dATP、dTTP、dGTP、dCTP)(或四种游离的脱氧核苷酸)酵母菌是真核生物，其细胞中含有内质网和高尔基体等多种细胞器，可以对核糖体上合成的多肽链进行加工和修饰不需要解析(1)据题干信息，nemuri 基因的核苷酸数少，核苷酸序列
13、已知，因此可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。2构建基因组文库所用到的酶主要有限制酶和 DNA 连接酶，构建 cDNA 文库时还需要用到逆转录酶。cDNA文库中的基因是由 mRNA 逆转录形成的，cDNA 文库中的基因不含有启动子。(3)用 PCR 技术扩增目的基因时，如果目的基因(nemuri 基因)的部分核苷酸序列已知，可以根据这一序列合成引物。PCR 技术中所需的原料为四种游离的脱氧核苷酸，在 PCR 过程中不需要解旋酶。4据题干信息，NEMURI 蛋白由果蝇大脑中的细胞分泌，说明该蛋白为分泌蛋白，其合成后需经过内质网、高尔基体的加工和修饰，由于酵母菌为真核生物，其细胞中的内
14、质网和高尔基体可以对核糖体上合成的多肽链进行加工和修饰，故该团队选用酵母菌作为生产 NEMURI 蛋白的工程菌。2.(2019保定调研)干扰素具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等作用。质粒中的 LacZ 基因可表达出 半乳糖苷酶，当培养基中含有 IPTG 和 Xgal 时，Xgal 便会被 半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌形成蓝色菌落，反之则形成白色菌落。如图是将人干扰素基因导入大肠杆菌，培养后生产干扰素的过程。(1)在获得干扰素基因后，常采用 PCR 技术大量扩增。该技术的基本过程是目的基因 DNA 受热变性后解链为单链，_与单链相应互补序列结合，然后在 DNA 聚合酶的作用下进行_，如此重复循环
15、多次。(2)过程最好选用的限制酶是_，在进行过程前，需事先用 Ca2处理大肠杆菌使其处于_。为了筛选含有重组质粒的大肠杆菌，需要在培养大肠杆菌的培养基中额外加入_，培养一段时间后挑选出_(填“蓝色”或“白色”)的菌落进一步培养获得大量目的菌。(3)某些干扰素可抑制肿瘤细胞 DNA 的合成，通过减缓细胞_分裂过程抑制肿瘤。还有些干扰素可提高吞噬细胞将抗原呈递给_的能力，从而在免疫调节中发挥作用。引物互补链的合成(或延伸)BamH和 EcoR感受态IPTG、Xgal和青霉素 白色有丝T(淋巴)细胞解析(1)PCR 技术中，DNA 受热分解后解链为单链，引物与单链的相应互补序列通过碱基互补配对结合，
16、在热稳定 DNA 聚合酶的作用下合成互补链。(2)过程为构建基因表达载体，从图中分析，干扰素基因中有 EcoRV 的识别位点，同时青霉素抗性基因中也有该酶的识别位点，不能选用该酶，否则目的基因和标记基因均会受到破坏。在质粒中没有 BamH酶切位点，因此过程选用的限制酶是 BamH和 EcoR。用 Ca2处理大肠杆菌，可以使其成为易于吸收周围环境中 DNA 的感受态细胞。分析图中质粒，其上有青霉素抗性基因，因此在培养基中应加入青霉素。根据题干信息，还需要加入 IPTG、Xgal。由于 LacZ 基因中应有 BamH切割位点，则该基因受到破坏后，不能表达出 半乳糖苷酶，形成的菌落为白色。(3)肿瘤
17、细胞进行的是有丝分裂，干扰素可抑制肿瘤细胞 DNA的合成，抑制其有丝分裂。在免疫过程中，吞噬细胞处理抗原后呈递给 T 细胞。3.(2019南昌一模)草甘膦是一些除草剂的活性成分。农作物被洒到除草剂，也会死亡。草甘膦抗性基因能使植物对草甘膦具有抗性。如果这个基因能通过基因工程转入农作物中，就能使农作物即使被洒到除草剂也能存活。现有植株A、B、C、D、E、F，其中 A 和 D 对草甘膦敏感，B 和 E 天然具有抗性，C和 F 经过了转基因处理，但是否有效仍然未知。植株 A、B 和 C 浇清水，D、E 和 F 浇的水中含有除草剂(活性成分为草甘膦)。(1)假设草甘膦抗性基因被转移到植株 F 中并成功
18、表达。预测 D、E 和 F 在浇了含有除草剂(活性成分为草甘膦)的水后是否能健康生长，并说明理由。_。(2)要检测植株 F 的 DNA 中是否插入了草甘膦抗性基因，需要运用_方法。该方法需要用到探针，探针是指_。F 植株浇的水中含有除草剂(活性成分为草甘膦)用于检测转基因是否成功，这属于_水平的检测。(3)基因工程除了可用于抗除草剂植物的培养，还可用于进行基因治疗。基因治疗包括_。D 不能健康生长，理由：D 植株对草甘膦敏感，会被除草剂杀死。E 能健康生长，理由：E 天然具有抗性，不会被除草剂杀死。F 能健康生长，理由：草甘膦抗性基因被转移到植株 F 中并成功表达，使 F 具有抗性DNA 分子
19、杂交用放射性同位素等标记的含有目的基因的 DNA 片段个体生物学体外基因治疗和体内基因治疗解析(1)D 对草甘膦敏感，而 D 植株浇的水中含有除草剂(活性成分为草甘膦)，故会被杀死。E(对草甘膦)天然具有抗性，虽然 E 植株浇的水中含有除草剂(活性成分为草甘膦)，但其仍能正常生长。草甘膦抗性基因被转移到植株 F 中并成功表达，虽然植株 F 浇的水中含有除草剂(活性成分为草甘膦)，但其也能正常生长。(2)检测植株 F 的 DNA 中是否插入了草甘膦抗性基因，需要用探针进行DNA 分子杂交。探针是指用放射性同位素等标记的含有目的基因的 DNA 片段。对 F 植株用含有草甘膦成分的除草剂进行检验属于
20、个体生物学水平的检测。(3)基因治疗是指将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗目的。基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗。考向二 基因工程与蛋白质工程比较4.(2019石家庄质检)干扰素可以用于治疗病毒感染和某些癌症，但其在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么，在70 条件下可以保存半年，这需要利用蛋白质工程来完成。请回答下列问题：(1)天然蛋白质的合成过程是按照_进行的，而蛋白质工程与之相反。蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过_，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。(2)
21、若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核苷酸序列_(填“是”或“不是”)唯一的。可利用 PCR 技术扩增相应基因，该技术的前提是要有一段_，以便根据这一序列合成引物。中心法则基因修饰或基因合成不是已知目的基因的核苷酸序列(3)科学家在基因工程和蛋白质工程中常用大肠杆菌作为受体细胞，原因是_(答出两点即可)。大肠杆菌细胞最常用的转化方法是首先用_处理大肠杆菌，使其成为_细胞，再与重组表达载体溶于缓冲溶液中完成转化。(4)干扰素基因是否翻译出蛋白质，可用_(填物质)进行检测。繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少 Ca2 感受态(干扰素)抗体解析(1)天然蛋白质的合成过程是按照中心法则进
22、行的。蛋白质工程则是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。(2)编码丝氨酸的密码子有多种，将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，相应的脱氧核苷酸序列不是唯一的。利用 PCR 技术扩增相应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。(3)大肠杆菌具有繁殖快，多为单细胞，遗传物质较少等特点，因此在基因工程中常用大肠杆菌作为受体细胞。在用大肠杆菌作为受体细胞进行转化时，首先用 Ca2处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，再与重组表达载体溶于缓冲溶液中完成转化。(4)常采用抗
23、原抗体杂交法检测目的基因是否表达出相应的蛋白质。考点 2 细胞工程一|线|考|情【样题 1】(2019全国卷)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有_(答出 2 点即可)。能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是_。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、_和_等几类物质。(3)用脱毒苗进
24、行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的_进行组织培养。(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是_(用流程图表示)。有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖茎尖解析(1)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。(2)人工种皮具有透气性，有利于胚状体进行呼吸作用；人工胚乳能够为胚状体生长提供植物激素、矿质元素和糖等物质。(3)植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。为获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。(4)将含有目的基因的细胞成一个完整植株的基本程序是含目
25、的基因的细胞培养愈伤组织小植株。【样题 2】(2019全国卷)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。回答下列问题。(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有_。(2)步骤切取的组织块中要带有形成层，原因是_。(3)从步骤到步骤需要更换新的培养基，其原因是_。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的_过程，最终可形成试管苗。全能性(或形成完整植株所需的全部基因)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同形成层容易诱导形成愈伤组织 分化(或再分化)(4)步骤要进行照光培养，其作用是_。(5
26、)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的_，这种繁殖方式属于_繁殖。诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 遗传特性无性解析(1)分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。(2)在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。(3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤(诱导愈伤组织形成)和步骤(诱导愈伤组织分化形成试管苗)所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，故步骤到步骤需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(4)步骤需要光照培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)
27、组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。高|考|必|备1.植物细胞工程两大技术(1)植物组织培养的条件植物组织培养的关键a.条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。b.培养基状态：固体培养基。c.体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。植物激素的使用生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根分化、抑制芽形成比值低时促进芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成(2)植物体细胞杂交的关键酶解法用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。促融方法：物理法(离心、振动、电激等)；化学法(聚乙二醇(PEG)。杂种细胞的形成标志新细
28、胞壁的形成。培养杂种植株的技术植物组织培养。杂种植株培育成功的原理细胞具全能性。2.动物细胞培养的成分、过程及相关酶(1)胰蛋白酶的两次使用：首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生接触抑制时，同样要用胰蛋白酶使细胞分散开。(2)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培养液。(3)特殊的营养条件液体培养基。加入动物血清、血浆等。通入氧气以满足代谢的需要。通入二氧化碳以维持培养液的 pH。(4)培养过程：原代培养、传代培养。3.克隆动物培育流程图克隆动物的技术手段有动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养和胚胎移植。4.动物细胞融合的原理
29、、方法及应用(1)原理：细胞膜的流动性。(2)促融方法：灭活的病毒、物理法、化学法。(3)应用：制备单克隆抗体。5.单克隆抗体制备的过程 考|向|微|练考向 动植物细胞工程及应用1.(2019武汉调研)紫杉醇是红豆杉细胞中产生的一种高效抗癌物质，在植物体中含量极低。为取代从天然植株中提取紫杉醇的方式，可通过植物组织培养和细胞培养技术来获取，其过程为获取红豆杉外植体消毒诱导愈伤组织细胞培养提取紫杉醇。(1)获取的外植体首先要通过_过程培养出愈伤组织。下表为四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果，由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别是_。脱分化不带叶茎段、成熟胚外植体愈伤
30、组织体积诱导率(%)不带叶茎段很大99.5带叶茎段很小70叶片很小20成熟胚较大80注：诱导率(%)(形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量)100%。(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程_(填“体现”或“未体现”)细胞的全能性，理由是_。据图分析 2,4-D 对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是_，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的 2,4-D浓度应为_(填“0.5”“1.0”或“2.0”)mg/L。注：生长速率每天每升培养基中增加的细胞干重克数。(3)与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是_(答出两点)。未体现此过程中细胞没有再分化，没有发育成完整植
31、株 促进细胞生长，抑制紫杉醇合成1.0提高了紫杉醇的产量，保护了红豆杉资源(合理即可)解析(1)在植物组织培养过程中，获取的外植体首先要通过脱分化过程形成愈伤组织。根据表格信息可知，不带叶茎段和成熟胚形成的愈伤组织体积较大，诱导率较高，故诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别为不带叶茎段和成熟胚。(2)细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能，将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，该培养过程中细胞没有再分化，没有发育成完整个体，故该过程未体现细胞的全能性。根据图中信息可知，随着培养液中 2,4-D 浓度的增加，细胞生长速率增加，单位重量细胞中的紫杉醇含量下降，为获得最大紫杉醇
32、总产量，2,4-D 的浓度为 1.0 mgL1 时最合适。(3)如果从红豆杉中提取紫杉醇，需要消耗大量的红豆杉，通过植物组织培养技术可以减少对红豆杉的消耗，从而保护了红豆杉资源，也提高了紫杉醇的产量。2.(2019郑州质检二)请回答下列有关核移植方面的问题：(1)目前，科学家通过细胞核移植实验，培育出多种哺乳动物新类型。在牛的核移植实验中，一般通过_(物理方法)激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程；当胚胎发育到_阶段时，将胚胎植入代孕牛体内。电脉冲(或电刺激)桑椹胚或囊胚(2)在利用核移植技术进行治疗性克隆时，需要取患者体细胞的细胞核，移入一个已经去核的卵母细胞中，构成重组细胞。这个过程中
33、，所用的去核卵母细胞一般处于_期；所用的供体细胞一般选用传代 10代以内的细胞，原因是_；将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中构建重组细胞后进行细胞培养，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是_。(3)对经核移植获得的重组细胞进行体外培养时，培养液中通常要添加_等一些天然成分，而气体环境中 CO2 的主要作用是_。培养过程中，为了清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞造成危害，应定期_。M(减数第二次分裂中)传代 10 代以内的细胞能保持正常的二倍体核型体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵母细胞的细胞质可以给它提供表达全能性的环境血清、血浆维持培养液的 pH 更换培养液解析(1)在核移植实验中
34、，激活受体细胞使其完成细胞分裂和发育进程一般采用的物理方法是电脉冲(或电刺激)。当牛的胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段时，可将其向受体移植。(2)在核移植过程中，作为受体细胞的去核卵母细胞一般处于减数第二次分裂中期。用于核移植的供体细胞一般都选用传代 10 代以内的细胞，原因是传代 10 代以内的细胞能保持正常的二倍体核型。体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵母细胞的细胞质可以给它提供表达全能性的环境。(3)动物细胞培养所用的培养基属于合成培养基，常需加入血清、血浆等一些天然成分。动物细胞培养过程中，为了清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞造成危害，应定期更换培养液。3.(2019石家庄一模)请回
35、答下列问题：(1)植物组织培养过程中，由于培养细胞处于_状态，故容易受到培养条件和外界影响而发生突变。若对愈伤组织进行物理或化学诱变处理，促使其发生突变，再通过_形成植株，从中筛选出抗病、高产优质的突变体，就可以培育成新品种。(2)用植物体细胞杂交技术培育番茄马铃薯，就是将这两种植物体细胞，在一定条件下_。这项研究在_上取得了重大突破。分生(或脱分化)诱导分化(或再分化)融合形成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体克服不同生物远缘杂交的障碍(或克服生殖隔离)(3)一种由正常体细胞经人工逆转后形成的诱导性多能干细胞(iPSC)经基因修饰后分化成特定的 T 淋巴细胞。体外培养 iPSC 过程中，
36、通常需要在培养基中添加_等天然成分。(4)制备抗人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体过程中，需要用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，该细胞的特点是_，对杂交瘤细胞还需进行_培养，并用_对其进行专一抗体检测，经多次筛选获得足够数量的所需细胞进行体内或体外培养。血清(或血浆)既能迅速大量繁殖，又能产生专一(特异性)抗体克隆化人绒毛膜促性腺激素解析(1)植物组织培养过程中，由于培养细胞处于分生状态，故容易受到培养条件和外界影响而发生突变。愈伤组织通过再分化可形成植株。(2)用植物体细胞杂交技术培育番茄马铃薯，就是将这两种植物体细胞去掉细胞壁后，在一定条件下诱导融合形成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体
37、。植物体细胞杂交技术能克服不同生物远缘杂交的障碍。(3)进行动物细胞培养时，由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，通常需要在培养基中添加血清、血浆等一些天然成分。(4)在制备抗人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体过程中，需要用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。对杂交瘤细胞还需要进行克隆化培养，并用人绒毛膜促性腺激素对其进行专一抗体检测，经多次筛选获得足够数量的所需细胞进行体内或体外培养。考点 3 胚胎工程 一|线|考|情【样题 1】(2019江苏高考)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，
38、可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：(1)对 1 号猪使用_处理，使其超数排卵，收集并选取处在_时期的卵母细胞用于核移植。(2)采集 2 号猪的组织块，用_处理获得分散的成纤维细胞，放置于 37 的 CO2 培养箱中培养，其中 CO2 的作用是_。(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行 。产出的基因编辑猪的性染色体来自_号猪。(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入 4 号猪并正常表达，可采用的方法有_(填序号)。DNA 测序染色体倍性分析体细胞结构分析抗原抗体杂交促性腺激素减数第二次分裂中期胰蛋白酶(胶原蛋白酶)维持培养液的 pH分割2解析(1)为获
39、取更多的卵(母)细胞，要对供体母猪注射促性腺激素，使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂的中期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有 O2 和 CO2，O2 是细胞代谢所必需的，CO2 的主要作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本，即 2 号猪。(4)为了判断目的基因是否被导入受体，可采用 DNA 分子杂交、DNA 测序等技术进行检测；判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质，通常采用抗原抗体杂交法从分子水平进行检测。【样题
40、 2】(2018全国卷)2018 年细胞期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题：(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目_(填“减半”“加倍”或“不变”)。(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度_(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是_。(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目_(填“相同”或“
41、不同”)，性染色体组合_(填“相同”或“不同”)。将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中不变小于胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易相同不同解析(1)动物核移植是指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，这个新的胚胎最终发育为动物个体；通过核移植方法获得的克隆猴的细胞核来自供体，因此克隆猴体细胞的染色体数目和供体一致。(2)胚胎细胞核移植的难度小于体细胞核移植，其原因是动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞常染色体相同，性染色体前者是 XX，后者是 XY，因此分别以雌性个体和雄性
42、个体的体细胞作为核供体，通常所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目相同，性染色体组合不同。高|考|必|备1.早期胚胎的发育过程 2.胚胎工程的操作流程图胚胎工程中的易混点(1)胚胎发育的四个易错点易错点一：受精卵进行细胞分裂和细胞分化，形成桑椹胚。纠正：受精卵进行细胞分裂，形成桑椹胚。原因：细胞分化开始于囊胚，桑椹胚的形成没有经过细胞分化。易错点二：囊胚细胞开始分化，组成囊胚的细胞没有全能性。纠正：囊胚细胞开始分化，但囊胚的内细胞团细胞具有全能性。原因：内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，具有全能性。易错点三：卵裂期是指早期胚胎发育的时期。纠正：卵裂期是早期胚胎发育的一部分。原因：原肠胚属于早
43、期胚胎，但不属于卵裂期。易错点四：胚胎移植以及胚胎分割移植的操作对象是早期胚胎。纠正：胚胎移植以及胚胎分割移植的操作对象是桑椹胚和囊胚。原因：早期胚胎包括桑椹胚、囊胚、原肠胚。原肠胚不适于胚胎移植和胚胎分割移植。(2)胚胎移植过程中的三个记忆要点两次使用激素：第一次对供、受体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。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。产下的子代性状取决于所用父本和供体，性别取决于父本提供何种类型的精子，二者与受体没有关系。考|向|微|练考向 胚胎工程及其与其他工程的联系1.(2019武昌区调研)电影中，“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝，现实中的
44、基因工程也创造出了“蜘蛛羊”，该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白，高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域。请回答下列问题：(1)实验中，通常用 ES 细胞作为目的基因的受体细胞，这是因为 ES 细胞在功能上具有_。这种细胞一般可以从哺乳动物的_中分离出来。(2)在培养重组细胞时，为了维持不分化的状态，在培养液中要加入_；为防止杂菌污染，可以在细胞培养液中添加一定量的抗生素。发育的全能性原始性腺或早期胚胎抑制因子(3)胚胎移植时，通常将早期胚胎移植到同种且_与供体相同的动物体内，受体对外来胚胎基本上不发生 ；正常发育后产出“蜘蛛羊”，这种生殖方式为_；若需要一次产生两头转基因“蜘蛛羊”，可将_阶段的
45、胚胎进行分割。(4)科学家为保证乳汁中有蛛丝蛋白，应该用_技术来检测蛛丝蛋白基因是否整合到了染色体上。生理状态免疫排斥反应无性生殖囊胚或桑椹胚DNA 分子杂交解析(1)ES 细胞即胚胎干细胞，它具有发育的全能性。胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中获得。(2)为了维持胚胎干细胞不分化的状态，可以在培养液中加入抑制因子。(3)为了保证胚胎移植的成功，需要将早期胚胎移植到同种且生理状态与供体相同的动物体内，受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。通过基因工程培育获得“蜘蛛羊”的过程中没有精子和卵细胞的结合，不属于有性生殖，而是无性生殖。将囊胚或桑椹胚进行分割可获得多个胚胎，再通过胚胎移植可以获得多
46、个相同的后代，这样可以提高胚胎的利用率。(4)检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上常采用 DNA 分子杂交技术。2.(2019贵阳适应测试一)2019 年 1 月，中国科学家首次利用基因编辑技术，敲除了猴胚胎的生物节律核心基因 BMAL1，获得了一批节律紊乱的小猴(第一代模型猴)。采集了其中一只睡眠紊乱最明显的成年猴的体细胞，通过体细胞克隆技术，获得了五只 BMAL1 基因敲除的克隆猴(第二代模型猴)，简要过程如图所示。这填补了生物节律紊乱研究高等动物模型的空白。请回答下列问题：(1)基因敲除是用含有一段已知序列的 DNA 片段与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，整合入受体
47、细胞的基因组中并得到表达的一种外源 DNA 导入技术。基因敲除过程中，构建的基因表达载体，外源基因应位于_才可表达；外源基因是否导入受体细胞，可通过对重组 DNA 上_的表达进行鉴定和选择。(2)该研究离不开 ES 细胞。ES 细胞在形态上表现为_；其在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中可以_。(3)第二代模型猴_(填“是”或“不是”)对第一代模型猴中编号为A6 的 100%复制，原因是_。(4)可通过动物核移植来获得新个体，体细胞核移植的难度_(填“高于”或“低于”)胚胎细胞核移植。启动子与终止子之间标记基因体积小、细胞核大、核仁明显 不是第二代模型猴的细胞核 DNA 来自 A6，但其核
48、外DNA(细胞质 DNA)来自受体卵母细胞；还有生活环境不完全相同(合理即可)高于增殖而不发生分化解析(1)构建基因表达载体时，应将外源基因插入到启动子与终止子之间才能使其表达。可以通过对重组 DNA 上的标记基因的表达进行鉴定和选择来确定外源基因是否导入受体细胞。(2)ES 细胞在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显等特点。ES 细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中可以维持只增殖不分化的状态。(3)第二代模型猴的细胞核 DNA 来自第一代模型猴，但其核外 DNA(细胞质 DNA)来自受体卵母细胞，故其不是对第一代模型猴的 100%复制。4由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容
49、易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植。考点 4 生态工程 一|线|考|情【样题 1】(重庆高考节选)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
50、要体现了生态工程的_原理。分解者种子或繁殖体增强 竞争整体性(系统论)解析(1)t0t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的分解者分解成无机物，使土壤条件得到改善。改造的废弃采石场中的土壤中存在一些种子或其他繁殖体，所以在群落演替过程中植物物种数会增加。t1t3，由于人工林中的植物物种数增加，所以人工林的自我调节能力逐渐增强，导致人工林的抵抗力稳定性也逐渐增加。在一个群落中，植物之间因光照、土壤中的水分和无机盐等因素而具有竞争关系。(2)生态工程的整体性原理是指进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。【样题 2】(全国卷)现有一
51、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。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。无氧和有氧(或细胞)群落生产者太阳物质循环再生物种多样性一(4)一般来说
52、，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生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)解析(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群，不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级，生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要把社会、经济和自
53、然作为一个统一的整体来考虑，需要考虑生物与环境的协调与平衡，分层、分级利用废弃物中的物质，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)生态工程对恢复和重建受损的生态系统有着重要作用，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。高|考|必|备1.生态工程的基本原理 2.提升分析解决问题的能力生态工程的实例分析(1)生态工程建设的基本过程生态工程建设的基本过程包括拟定目标与摸底调查系统分析可行性评价与决策技术设计，其中技术设计是整个生态工程建设的核心环节。(2)我国生态工程建设
54、的实例治污生态工程：包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊或水源地治理生态工程等。(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。(5)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。考|向|微|练考向 生态
55、工程的原理及应用1.(2019厦门质检一)20 世纪末，因城市化加快、生活污水排放等人类活动的影响，厦门五缘湾湿地生态系统受到破坏，水体中无机氮、磷酸盐的含量和底泥中有机物的含量升高。对此，某研究小组采用生态修复技术进行了探索性治理。回答下列问题：(1)水体中无机氮、磷酸盐等含量高，容易引起水体富营养化，使鱼类大量死亡，其原因是_。水体 N、P 含量高，藻类大量繁殖，呼吸作用消耗大量氧气；同时微生物分解动植物遗体残骸，也消耗大量氧气，导致水体缺氧，最终造成鱼类大量死亡(2)湿地生态系统的_稳定性较低，一旦遭到破坏，便难以恢复。研究人员尝试将酵母菌、乳酸菌、硝化细菌等多种微生物注入底泥中，以清除
56、底泥中的有机物。从生态系统的组成成分分析，这些微生物属于_。(3)为了净化水质，研究人员使用无土栽培技术将水生植物种植在多个人工浮床上，并将其分散在水域中。选取的水生植物应具备哪些特点？_(写出 2 点即可)。恢复力分解者根系发达；吸收 N、P 能力强；抗逆性强；生长速率快；多年生(4)随着湿地生态不断修复，五缘湾海底栖息动物、水禽的种类和数量均有所提升，从生态系统的功能分析，这些生物加快了湿地生态系统的_。(5)五缘湾湿地群落的演替类型属于_。湿地的不同地段分布着不同的植物类群，构成了群落的_结构。如今，五缘湾湿地公园被称为厦门的城市“绿肺”，这体现了生态系统的_价值。物质循环和能量流动次生
57、演替水平间接解析(1)水体中无机氮、磷酸盐等含量高，容易引起水体富营养化，使鱼类大量死亡，其原因是水体中 N、P 含量过高，引起藻类大量繁殖，呼吸作用消耗大量氧气；同时微生物分解动植物遗体残骸，也消耗大量氧气，导致水体缺氧，最终造成鱼类大量死亡。(2)湿地生态系统的动植物种类较多，营养结构复杂，则其抵抗力稳定性较高，而恢复力稳定性较低，一旦遭到破坏，便难以恢复；酵母菌、乳酸菌、硝化细菌等多种微生物属于生态系统的分解者，将它们注入底泥中可以清除底泥中的有机物。(3)根据题意分析，研究人员使用将水生植物种植在多个人工浮床上的方法净化水质，则这些水生植物应具备根系发达、吸收 N、P 能力强、抗逆性强
58、、生长速度快、多年生等特点。(4)随着湿地生态不断修复，五缘湾海底栖息动物、水禽的种类和数量均有所提升，说明这些生物加快了湿地生态系统的物质循环、能量流动的功能。(5)群落的演替包括次生演替和初生演替，五缘湾湿地群落的演替属于次生演替；群落的结构包括水平结构和垂直结构，湿地的不同地段分布着不同的植物类群，构成了群落的水平结构；五缘湾湿地公园被称为厦门的城市“绿肺”，体现了生态系统的生态功能，属于生物多样性的间接价值。2.(2019安徽百所中学一模)利用生态工程的相关知识，回答下列问题：(1)在农业和林业生产中，连年种植单一品种会造成病虫害增加，其主要原因是生态系统的_稳定性降低，这主要违反了生
59、态工程的_原理。(2)某生态农业以沼气工程为中心，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，这主要体现了生态工程的_原理。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，遵循系统学与工程学原理中的_原理。该生态农业中的所有生物共同组成了_(填“生态系统”“群落”或“种群”)。该生态农业与传统农业相比，具有的明显优势是_、_。抵抗力物种多样性物质循环再生 系统结构决定功能 群落能量多级利用减轻对环境的污染解析(1)一般来说，生态系统的营养结构越简单，物种多样性越低，抵抗力稳定性越低，其越容易遭到破坏。(2)某生态农业以沼气工程为中心，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，这体现了生态工程的物质循环再生原理。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，遵循系统学与工程学原理中的系统结构决定功能的原理。该生态农业与传统农业相比，明显的优势是能量多级利用和减轻了对环境的污染。