1、 专题20细胞工程、胚胎工程和生态工程1植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有全能性，过程是离体的植物组织、器官或细胞愈伤组织胚状体或丛芽试管苗。2植物体细胞杂交技术中用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体；诱导细胞融合的方法有离心、振动、电激等物理方法或聚乙二醇等化学方法。3动物细胞工程常用的技术手段：动物细胞培养、动物细胞核移植技术、动物细胞融合等。4动物细胞培养过程：取动物组织块分散组织细胞(用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理)配制细胞悬液原代培养传代培养。5动物体细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核，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
2、动物个体。6动物细胞融合技术中涉及的促融方法有聚乙二醇(化学方法)、灭活的病毒(生物方法)或电激(物理方法)等。7杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生某种特异性抗体(单克隆抗体)。8胚胎工程是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，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。9受精是指精子与卵子结合形成合子的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。10防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵黄膜封闭作用。11卵裂期特点是细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。12早期发育的胚胎分为桑椹胚、囊胚和原肠胚3个阶段。13哺乳动物的体外受精主要包
3、括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等主要步骤。14培养哺乳动物早期胚胎的培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。15胚胎移植不属于生殖方式，仅属于一种技术，可用于有性和无性生殖产生的胚胎的移植。16胚胎移植的意义是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。17对囊胚进行分割时要注意将内细胞团均等分割。18哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，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。19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
4、学原理。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显微注射 D核移植命题立意本题主要考查现代生物技术应用的相关知识。知识依托植物组织培养可以快速繁殖脱毒植物。植物体细胞杂交用于获得杂种生物。显微注射技术是基因工程中导入目的基因的方法之一。核移植技术，用来培育克隆动物。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(2
5、012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命题立意本题考查受精作用与胚胎发育的相关知识。知识依托精子和卵细胞之间通过细胞膜表面的糖蛋白相互识别。随卵裂次数增加，DNA总量增加，有机物减少，细胞总体积几乎不变。囊胚的内细胞团细胞具有全能性。原肠胚具有内、中、外三个胚层。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，选项A正确；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
6、，随着卵裂球体积的增大，细胞逐渐变小，选项B错误；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，选项C错误；原肠胚发育分化会形成各种器官原基，选项D错误。3(2012江苏高考)通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。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命题立意本题主要考查胚胎移植的相关知识。知识依托胚胎移植时，首先要对供、受体母牛进行同期发情处理。胚胎移植所需胚胎可以来源于雌性动物体内，也可来源于体外培养。胚胎移植所需胚胎发育到桑
7、椹胚或囊胚。原肠胚已发生细胞分化。解析选DA项，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；B项，胚胎移植技术中，移植的胚胎可来自体内受精发育形成的受精卵；C项，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；D项，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。4(2012山东高考)毛角蛋白型中间丝(KIF)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIF基因的高绒质绒山羊的简单流程如下图。(1)过程中最常用的运载工具是_，所需要的酶是限制酶和_。(2)在过程中，用_处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培
8、养过程中，将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中，CO2的作用是_。(3)在过程中，用_处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行_处理。(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_。在胚胎移植前，通过_技术可获得较多胚胎。命题立意本题综合考查基因工程、细胞工程、胚胎工程等知识。知识依托基因工程操作中所需酶有限制酶和DNA连接酶，常用的运载体是质粒。动物细胞培养时常用胰蛋白酶处理动物组织形成单个动物细胞。胚胎工程中常通过注射促性腺激素使雌性个体超数排卵。利用胚胎分割技术可获得较多胚胎。解析(1)图中为重组载体的构建过程，最常用的运载工具为质粒，所需要的工具酶是
9、限制酶和DNA连接酶。(2)图中为动物细胞培养过程，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理皮肤组织块可将其分散成单个成纤维细胞；在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)过程常采用促性腺激素处理，以获取更多的卵(母)细胞；成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行去核处理。(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所运用的胚胎工程技术是早期胚胎培养，为获得更多的胚胎可采用胚胎分割技术。答案(1)质粒DNA连接酶(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养基(液)的pH(3)促性腺激素(或促滤泡素，孕马血清)去核(4)(早期)胚胎培养胚胎分割5(2012新课标全国卷)现有一生活污水
10、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。(4)一般来说，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，
11、并提高生态系统的生产力。命题立意本题考查生物净化作用、生态系统结构功能、生态工程的原理等相关知识。知识依托微生物的净化作用实质就是微生物通过呼吸作用将有机物分解为无机物。一定区域内所有生物的总和构成群落。生态系统中的能量最终来源是光能，流经该生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能。生态工程的主要任务是依据生态学原理，对已被破坏的生态环境进行恢复。解析(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池的过程中，厌氧沉淀池中厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解，曝气池中需氧型微生物通过有氧呼吸将有机物分解，兼氧池中微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)群落是一定的自然区域内相互间有直接或间接关系
12、的各种生物的总和，故该植物池中的生产者、消费者和分解者共同组成了群落；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)生态工程的建立要考虑社会、经济和自然的统一，生物与环境相协调，充分利用废弃物中的物质和能量，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)随着人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和食物供应不足等问题，表现出不同程度的生态与环境危机，这些问题催生了生态工程，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。答案(1
13、)无氧和有氧(或细胞)(2)群落一生产者太阳(3)物质循环再生物种多样性(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)1从考查内容上看，植物组织培养、植物体细胞杂交、动物细胞融合及应用、胚胎工程操作及胚胎干细胞应用等是高频考点。2从考查角度上看，联系生活生产实际，以现代生物科学研究成果为背景，综合命题考查现代生物技术的原理、操作及应用。3从命题趋势上看，预计2013年高考仍然结合现代生物技术成果在医学实践、农业生产应用方面进行命题，考查现代生物工程技术的原理、操作及应用。细胞工程及应用 例1根据下图回答相关问题：(1)过程中使用了_ 酶，以使植物原生质体相互分离，此处使用的溶液浓度较大，保证植物
14、细胞会发生_，以保护细胞原生质体不被破坏；在动物细胞培养技术中，使细胞分离开来的酶是_。(2)处的细胞与处的细胞相比，最大的区别是不具有_；动物细胞与处的细胞相比，在功能上的特点是不具有_。(3)过程_属于再分化；动植物细胞发生分化的根本原因都是_。(4)处的细胞在化学药剂_的作用下，会发生细胞融合；动物细胞融合方法与植物细胞不相同的是_。(5)(多选)下列关于细胞工程的叙述中，错误的是_。A平铺板中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B平铺板中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C处的细胞都必须通过细胞分裂才能形成愈伤组织D同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
15、E动物细胞融合标志着动物细胞全能性的实现解析本题考查考生对植物组织培养技术的掌握，以及从流程图中获取相关信息的能力。从题中图示可知，过程是使用含有纤维素酶和果胶酶的高浓度溶液处理植物叶片的细胞，使植物叶片的细胞发生质壁分离，处植物细胞的部分细胞壁已经被水解，处是去除了细胞壁的植物细胞原生质体，处是再生出细胞壁的植物细胞，处是再生出细胞壁的细胞进行了第一次分裂，处是再生出细胞壁的细胞进行了第二次分裂，处是再生出细胞壁的细胞经多次细胞分裂形成了集群的细胞团，处是形成的愈伤组织，是发生再分化的过程，是胚状体继续分化的过程。由此可以解答(1)(4)小题。组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，且
16、由于突变的普遍性，获得的愈伤组织的基因组成不一定相同；动物细胞具有全能性的标志是新个体的产生。答案(1)纤维素酶和果胶质壁分离胰蛋白酶(2)细胞壁分化的全能性(3)基因的选择性表达(4)聚乙二醇可以使用灭活的病毒(5)DE1植物组织(细胞)培养和动物细胞培养项目植物组织培养动物细胞培养取材植物幼嫩部位(芽尖、根尖等)动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织过程结果获得植株个体，可以体现全能性新的细胞，不形成个体，不体现全能性目的植株快速繁殖；脱毒植株的培养；人工种子；生产药物、杀虫剂等；转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产；皮肤移植材料的培育；检测有毒物质；生理、病理、药理学的研究相同点两技术
17、手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件2植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程比较步骤植物体细胞杂交过程单克隆抗体制备过程第一步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合(物、化法)动物细胞融合(物、化、生物法)第三步杂种植株的筛选与培养杂交瘤细胞筛选与培养第四步杂种植株诱导与鉴定单克隆抗体的提纯1下表所示细胞工程技术应用中各组所选择的实验材料及材料特点与实验目的配置错误的是()组别实验目的实验材料材料特点1克隆高产奶牛传代10代以内的细胞能保持细胞正常的二倍体核型2培育脱毒草莓茎尖或根尖分裂能力强，易诱
18、发突变3培育番茄马铃薯超级杂种花粉粒易于获取，易于组织培养4烧伤患者皮肤细胞移植自体皮肤生发层细胞分裂能力强，不会引起免疫排斥A1和2B2和3C3和4 D1和4解析：选B培育脱毒草莓时选择茎尖或根尖作为外植体，主要原因是其分裂能力强，且病毒极少甚至无毒。培育番茄马铃薯超级杂种时，选择的材料是番茄和马铃薯的体细胞。2眼虫(一种原生动物)细胞中含有叶绿体，该事实说明叶绿体可以在某些动物细胞中存活。某学习小组针对眼虫的这一特性，提出一个探究课题：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交，并设计如下实验方案：实验原理：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。实验步骤：请回答：(1)步
19、骤所选择的植物材料细胞中，必须有的细胞器是_。(2)步骤过程所用的酶是_。(3)步骤除了用电激之外，还可以用_等做诱导因素。(4)如果让动植物杂交种批量培养生产，可以用_技术。解析：(1)本题要求培育含有叶绿体的眼虫，所选用的植物细胞应含有叶绿体。(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，去除细胞壁要用纤维素酶和果胶酶。(3)动物细胞融合的诱导因素除电激外，常用灭活的病毒、聚乙二醇等。(4)通过动物细胞培养技术获得大量的动植物杂交细胞。答案：(1)叶绿体(2)纤维素酶和果胶酶(3)灭活的病毒(聚乙二醇等)(4)动物细胞培养胚胎工程及应用 例2据报道，中山大学中山眼科中心主任任葛坚领导的研究小组
20、将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠的囊胚里，再将囊胚移入代孕鼠体内发育形成猴鼠嵌合体猴鼠，用于角膜等器官的移植研究。请回答：(1)胚胎干细胞体外培养诱导分化可形成大量皮肤干细胞，其原因是_。根据胚胎干细胞的这种功能特性，当我们身体的某一类细胞功能出现异常或退化时，利用胚胎干细胞的治疗思路是_。(2)囊胚期时，胚胎细胞开始出现分化，有些细胞个体较小，将来只能发育成胎膜和胎盘，这类细胞称为_。因此，应将猴的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的_部位，以伴随其发育成某种组织。(3)将囊胚移入代孕鼠体内属于_技术，此技术对代孕受体的要求是_。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是_，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用_
21、技术。解析(1)胚胎干细胞具有全能性，在体外培养时可以诱导分化形成不同的体细胞，困此可以通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补身体中功能出现异常或退化的细胞。(2)囊胚期时，胚胎细胞开始分化为滋养层细胞和内细胞团细胞，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，内细胞团细胞具有全能性，将来发育成胎儿的各种组织器官。因此，应将猴的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的内细胞团部位，以伴随其发育成某种组织。(3)将囊胚移入代孕鼠体内属于胚胎移植技术，此技术对代孕受体的要求是同种、生理状态相同的其他雌性个体。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，若想进一步提高胚胎的利用率，
22、可采用胚胎分割技术。答案(1)胚胎干细胞具有发育的全能性通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补(2)滋养层细胞内细胞团(3)胚胎移植同种、生理状态相同的其他雌性个体可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力胚胎分割胚胎工程中的几个问题1分清两个标志受精的标志和受精完成的标志(1)受精标志：在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。(2)受精完成的标志：雌、雄原核的融合。2卵子和精子能够受精的前提条件比较(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后方才具备受精能力。(2)动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到减中期时，才具备与精子受精的能力。3胚胎分割、胚胎移植易混
23、淆的问题(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一步发育。4从细胞识别和生理上来分析两个保障(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性识别的受体，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：透明带反应。卵黄膜封闭作用。5对胚胎发育认识误区误区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。误区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
24、因：内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，具有全能性。误区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：原肠胚属于早期胚胎，但不属于卵裂期。误区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或囊胚。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。3下图为某科研小组采用“基因靶向”技术先将小鼠的棕褐毛色基因导入黑色纯种小鼠的胚胎干细胞(ES细胞)中，再将改造后的胚胎干细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程。据图分析不正确的是()A该过程使用的工具酶是DNA连接酶以及限制酶B完成第步操作得到由两个DN
25、A切段连接成的产物，必定是载体与棕褐毛色基因形成的重组DNA分子C第步操作后，还需经过筛选目的基因已成功转移的胚胎干细胞的过程，才能将该胚胎干细胞注射到囊胚中D改造后的胚胎干细胞移植回囊胚能继续发育成小鼠，其根本原因是细胞核中含有一整套的遗传物质解析：选B第步操作中切割载体和目的基因的限制酶应是同一种，在载体和目的基因上得到的是相同的黏性末端，所以完成第步操作后得到的由两个DNA切段连接成的产物有可能是载体目的基因、载体载体、目的基因目的基因三种重组DNA分子；该过程中只有基因工程部分使用了工具酶限制酶和DNA连接酶，以完成目的基因的获取和基因表达载体的构建；完成导入后，需确定已经获得目的基因
26、的胚胎干细胞才能达到进行基因工程操作的目的；改造时只是导入了棕褐毛色基因而并没有改造胚胎干细胞原有的遗传物质，所以改造后的胚胎干细胞中仍保留小鼠的全套遗传物质。4胚胎工程技术在生产中的应用不包括()A移植胚胎干细胞使退化的组织修复并恢复正常功能B进行胚胎移植充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能C采用机械方法将早期胚胎分割产生同卵双胞胎D在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体解析：选D在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体是动物细胞工程的应用。生态工程及应用 例3在社会主义新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两个支柱产业。在生产总量不断提高的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境
27、，实现资源的最大化利用，走出了一条适合本地区的可持续发展的生态工程之路。请根据下面的该县生态工程示意图回答问题。(1)该生态工程所遵循的基本原理是_(至少写2种)。(2)该生态系统的能量流动从_开始，图中属于消费者的生物有_。(3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，主要原因是_。(4)该生态系统为何能提高经济效益？_。解析(1)生态工程的基本原理有：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。该生态工程依据的是物质循环再生、物种多样性和协调与平衡原理。(2)生态系统的能量流动是从生产者开始的，即桑、油菜等，消费者是蚕、禽、畜等。(3)分析示意
28、图可知，该生态系统实现了废弃物的再利用及无害化处理，因此更能净化环境。(4)该生态系统实现了物质和能量的多级利用，降低了生产成本，提高了农产品的产量。答案(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理(2)桑、油菜等生产者蚕、禽、畜(3)粪便等废弃物被及时利用(4)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(降低农业成本投入)1生态工程的基本原理原理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可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统生产力“三北”防护林建设中的问题协调与平衡
29、原理生物与环境协调与平衡生态系统的生物数量不能超过环境承载力，可避免系统的失衡与破坏过度放牧整体性原理社会、经济、自然构成复合系统统一协调各种关系，保障系统的协调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生态工程实例分析实例原理重点注意问题农村综合发展型生态工程物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理核心：沼气工程优点：农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染小流域综合治理工程整体性原理、协调
30、与平衡原理、因地制宜原理“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色大区域生态系统恢复工程协调与平衡原理、整体性原理“三北”防护林工程建设中应注意的问题：考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性；不同地区应根据当地情况采取不同策略湿地生态恢复工程协调与平衡原理、整体性原理湿地被誉为地球“肾脏”退耕还湖，还要解决迁出居民的生活和就业问题矿区废弃地生态恢复工程系统学和工程学原理植被恢复的措施是植树种草城市环境生态工程协调与平衡原理、整体性原理城市大气污染主要来源是汽车尾气。禁止使用含铅汽油，鼓励
31、使用以电力、天然气等无污染能源的新型汽车减少或禁止工厂污水排放节水，使用无磷洗涤剂5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本题着重考查生态工程遵循物质循环再生原理、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，D项中讲的是在追求生态效益时必须考虑到社会效益、经济效益，这明显是整体性原理。6下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图，据图回答：(1)该生态工程
32、体现了_等生态工程的基本原理(选答两项)。(2)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益，要通过基因工程培育抗病甘蔗，需要的工具酶是_，可通过_技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培养成植株。若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因，可采用_技术。(3)为大量繁殖良种猪，可采用胚胎移植技术。该技术，首先要对母猪注射_，做超数排卵处理，以获得更多的良种猪卵母细胞，然后培养到_期，与经过_处理的良种猪精子进行体外受精。将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。受体对移入子宫的外来胚胎基本上不会发生_反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。解析：(1)本题涉及物质循环，体现了物质循环再生原理；生态系统
33、的抵抗力稳定性体现了物种多样性原理；生物与环境的协调与平衡体现了协调与平衡原理、社会经济自然复合系统符合整体性原理等。(2)基因工程需要的工具酶是限制性核酸内切酶、DNA连接酶，培养离体植物组织(器官或细胞)并诱导使其长成完整植株的技术，是植物组织培养技术，若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因，可采用DNA分子杂交技术。(3)为了提高良种母猪的利用效果，要对供体母猪进行超数排卵处理。超数排卵是利用外源促性腺激素，增进卵巢的生理活性，激发大量卵泡在一个发情期中成熟排卵。人工授精前，精子需进行获能处理，才能与卵子受精，而卵子要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备受精能
34、力。大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。答案：(1)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(2)限制性核酸内切酶、DNA连接酶植物组织培养DNA分子杂交(3)促性腺激素减数第二次分裂中获能免疫排斥一、细胞工程中的相关问题1从结果来分析原理(1)植物体细胞杂交：植物体细胞杂交包含两个过程，一是植物细胞融合，二是杂种细胞的植物组织培养。其最终结果是形成杂种植株，产生了一个生物体，因此其原理是：细胞膜的流动性和细胞的全能性。(2)动物细胞融合：动物细胞融合形成杂交细胞，杂交细胞进行细胞培养，获得大量的克隆细胞，但
35、没有形成生物体，因此动物细胞融合的原理是细胞增殖和细胞膜的流动性，不包含细胞全能性。2容易混淆的三种细胞杂种细胞、重组细胞和杂交细胞(1)杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体形成细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。(2)重组细胞：体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。(3)杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。3克隆动物与试管动物认识的误区(1)误区一：试管动物与克隆动物的产生都是无性生殖。纠正：试管动物的产生是有性生殖，克隆动物的产生是无性生殖。(2)误区二：试管动物(哺乳类)的产生是在体外进行的，克隆动物(哺乳类
36、)的产生是在体内进行的。纠正：试管动物(哺乳类)和克隆动物(哺乳类)早期胚胎之前都是在体外进行的，早期胚胎经过胚胎移植之后是在体内进行的。(3)误区三：胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因此胚胎移植的胚胎只能来自体内受精产生的胚胎。纠正：胚胎移植的胚胎有三个来源：体内正常受精产生的胚胎、核移植产生的重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生的早期胚胎。二、胚胎工程的操作流程：1试管动物生产流程2胚胎移植的培育流程一、选择题1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基本相同C动物细胞融合
37、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的细胞融合在一起，克服了自然状态下植物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，而动物细胞培养液还需要动物血清。2某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养，下列叙述正确的是()A制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶B肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸C为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的干扰素D用血
38、球计数板计数的方法，可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长解析：选D制备肝细胞悬浮液时，用胰蛋白酶处理使细胞分散开；肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2的目的是维持培养液pH；为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素；肿瘤细胞、癌细胞有无限增殖的能力，即分裂旺盛，细胞周期缩短。3对于下面制备单克隆抗体过程示意图，不正确的叙述是()A表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的B中的筛选是通过抗原、抗体反应进行的C促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导D可以无限增殖解析：选A单克隆抗体是利用效应B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合得到，融合方法可以有化学方法如聚乙二醇，生物
39、方法如灭活病毒；如果要筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞，可以通过检测抗原、抗体反应，如果有反应说明表达了抗体；融合细胞具有双亲特点，既能无限增殖又能产生单一抗体。B淋巴细胞也可以从血液中提取。4下列有关胚胎工程叙述正确的是()A内细胞团的胚胎干细胞具有发育的全能性，体外培养可发育成新个体B培养胚胎干细胞过程中加入胚胎成纤维细胞是为了促进细胞分化C进行早期胚胎体外培养时，需配制不同成分的营养液，以培养不同发育时期的胚胎D通过胚胎干细胞核移植，可以培育出与细胞核供体完全相同的复制品解析：选C内细胞团的胚胎干细胞具有发育全能性，可以分化形成不同种类的体细胞，但动物细胞体外培养时一般不能发育成完整的新个
40、体；胚胎成纤维细胞可以分泌一些抑制细胞分化的物质，满足促进干细胞生长的同时抑制干细胞分化，所以在培养胚胎干细胞时，一般是用胚胎成纤维细胞铺在培养皿底层作为饲养层；细胞核移植技术获得的个体的细胞核基因来自供体，但细胞质基因来自受体细胞，故新个体不可能与供体完全相同。5下列关于现代生物技术的叙述中，正确的是()A试管苗、试管牛和克隆羊都属于无性生殖且能保持母本性状B用某限制酶切割一个DNA分子，可以得到多个相同目的基因C同一植株的体细胞融合后形成的新个体，与原植物属于同一物种D动物细胞培养过程中CO2的主要作用是维持培养液的pH解析：选D试管牛运用的是体外受精技术，属于有性生殖，克隆羊的性状与提供
41、细胞核的亲本基本相同。要获得更多相同目的基因可以使用PCR扩增技术。同一植株的体细胞融合后形成的新个体中的染色体数目加倍，与原植物存在生殖隔离，属于不同的物种。6下列关于胚胎移植生理学基础的叙述，不正确的是()A同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功B早期胚胎在一段时间是独立存在的，未与子宫建立实质性联系C一般来说，同一物种的受体母畜对于具有外来抗原性质的胚胎并没有免疫排斥现象D移植的胚胎，依靠自身储存的营养物质继续完成胚胎发育解析：选D移植的胚胎，在一定时期后会与受体子宫建立生理上和组织上的联系，从而保证了以后正常发育所需要的营养条件。7(2011浙江高考)培育“试管山羊”的基本过
42、程如下图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是()A甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵B乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟C丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液D丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内解析：选A甲为获取卵母细胞，可以用促性腺激素使其超数排卵。乙过程的目的：一是促进卵母细胞成熟到减数第二次分裂中期，二是使精子获能而不是成熟。乙过程的目的之一是使精子获能，需要获能液，丙过程要使用发育培养液，两者成分不同。丁过程中早期胚胎需移植到与供体母羊生理状态相同而不是性状相同的代孕母羊子宫内。8运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”，可把光合作用合成的有机物
43、以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”，捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比，使用这种“生物柴油”的优点是()可再生不显著增加碳排放不排放含硫废气不会对生态环境造成负面影响ABC D解析：选A转基因生物柴油来自“工程硅藻”，其成分是脂质，与矿物柴油相比较其优点是：可再生、不显著增加碳排放、不排放含硫废气、减少环境污染；从该转基因生物中提炼的“生物柴油”对生态环境是否造成负面影响还不确定。9下列有关生态工程的说法，不正确的是()A超载放牧导致草地退化，主要违背协调与平衡原理B矿区生态环境的恢复工程中，关键的措施是植被恢复C对湿地的恢复，只要注意退耕还湿地和建立自然保护区
44、就可以D城市生活垃圾实现废物资源化利用的依据是物质循环再生原理解析：选C处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，如果生物数量超过了环境的承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。湿地的恢复，要采用工程和生物措施相结合的方法，还要尽量减少人类的干扰。102011年4月，JMCB(分子细胞生物学报)在线出版了“干细胞”主题专辑，集中刊载了干细胞研究领域的多项最新研究成果。医学上常用器官移植来治疗人类的某些疾病，而利用人类胚胎干细胞可以解决器官移植中的很多问题。下列叙述错误的是()A胚胎干细胞具有体积小、核大、核仁明显、蛋白质合成旺盛等特点B胚胎干细胞除了可以来自内细胞团外，还可来自原始的性
45、腺C胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中能够维持不分化的状态D将胚胎干细胞成功诱导分化为胰岛B细胞后，若用32P标记的胰岛素基因作探针对胚胎干细胞和胰岛B细胞的mRNA进行检测，均能形成杂交带解析：选D将胚胎干细胞成功诱导分化为胰岛B细胞后，胚胎干细胞虽含有胰岛素基因但不表达，探针检测时无杂交带；分化成的胰岛B细胞含有胰岛素基因且可以表达，探针检测时可形成杂交带。二、非选择题11(2012余杭诊断)某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)将
46、数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量_。(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是_。细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_。(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长_。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更_。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用_处理。(4)为了防止基因培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的_。(5)已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分
47、为A、B两组，A组细胞培养液中加入_，B组细胞培养液中加入无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的_或_合成水平的差导，确定Y的药效。解析：(1)甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。肿瘤细胞为无限增殖的细胞，细胞周期短。在相同条件下，培养相同的时间，甲细胞的数量多于乙细胞。(2)动物细胞培养液中必须加入动物血清，血清中含有血清蛋白、生长因子、促进细胞贴壁的因子、激素等合成培养基中缺乏的物质。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养中进行，CO2的作用是调节培养液pH。(3)甲为肿瘤细胞，能无限增殖，传代的次数要比乙细胞多，乙细胞(正常肝细胞)在培养
48、瓶中贴壁生长，当铺满瓶壁时，生长停止。为得到更多的肝细胞，需要定期地用胰蛋白酶使细胞脱离瓶壁，进行传代培养。(4)培养液中加入抗生素来抑制和杀灭细菌，抗生素对动物细胞没有影响。(5)设计一组加入抗癌药物的实验组，一组不加药物的对照组，通过检测药物影响X基因的表达过程，即转录形成mRNA、翻译形成蛋白质的量来检验药效。答案：(1)多(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液pH(3)停止多胰蛋白酶(4)抗生素(5)YmRNA蛋白质12(2012潍坊一模)试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。请根据下面试管牛的生产流程图回答相关问题：(1)过程分别表示_、_。(2)对供体母牛的要求是_，通常
49、母牛每次只排出一枚卵母细胞，可用_激素对其进行超数排卵处理。(3)从母牛体内获得的卵母细胞需要到_(时期)才能与精子结合。在体外培养受精卵时，需要满足以下条件：_、营养、温度和pH以及气体环境。(4)生产上常用_期的胚胎进行进程，应用试管动物的优势在于_。解析：培育试管动物首先选择遗传性能优良的母牛，应用促性腺激素进行超数排卵处理，获取的卵子培养到减数第二次分裂中期进行体外受精，等胚胎发育到桑椹胚或囊胚期时进行胚胎移植。应用试管动物技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，短时间内获得大量优良个体。答案：(1)体外受精胚胎移植(2)遗传性能和生产性能优秀促性腺(3)减数第二次分裂中期无菌无毒的环
50、境(4)桑椹胚(或囊胚)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力13(2012东城一模)下图是对有机废弃物进行处理的一种方案，请回答问题：(1)施用有机肥料有利于提高农作物的产量，原因是土壤微生物分解有机肥料所产生的_使农作物的光合作用强度得到提高。(2)从资源化、无害化角度分析，途径、优于的原因是_。(3)少量有机废弃物排入河流，不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有_能力。(4)焚烧塑料垃圾所产生的二英会诱发_基因突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。(5)能降解塑料的微生物属于生态系统的何种成分？_。应在_的土壤中寻找能降解塑料的微生物，从含有多种微生物的土壤中分离
51、出这类微生物，需使用_培养基。若利用DNA重组技术将降解塑料的基因导入某些土壤微生物(如：根瘤菌)中，则土壤中的塑料有望得到较快降解，该技术的核心是构建基因表达载体，此过程使用到的酶有_。解析：(1)施用的有机肥料被土壤中的微生物通过细胞呼吸分解生成无机物(CO2和无机盐)，CO2和无机盐都可以提高农作物的光合作用强度，有利于提高农作物的产量。(2)对有机废弃物进行的处理，既实现了物质和能量的多级利用，又减少了处理过程中产生的污染问题。(4)正常细胞在致癌因子的作用下，原癌基因和抑癌基因发生突变，使正常细胞变成不受机体控制的癌细胞。焚烧塑料垃圾所产生的二英属于化学致癌因子。(5)能分解塑料的微生物属于生态系统成分中的分解者，将其体内控制分解塑料的基因分离出来，再利用基因工程技术导入某些土壤微生物体内，可得到能大量降解塑料的微生物，从而解除塑料带来的污染。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。答案：(1)CO2和无机盐(2)通过多层分级利用有机废弃物中的物质，既充分利用有机物中的能量、又减少环境污染(3)自我调节(自我净化)(4)原癌基因和抑癌(5)分解者富含塑料垃圾选择限制性核酸内切酶、DNA连接酶
