18 细胞工程(讲义)——【高考二轮复习】2023年高考生物全面复习汇编(教师版+学生版)
展开内容索引
\l "_第一部分_植物细胞工程" 第一部分 植物细胞工程
\l "_核心考点1植物组织培养" 核心考点1植物组织培养
\l "_核心考点2植物体细胞杂交" 核心考点2植物体细胞杂交
\l "_核心考点3植物细胞工程的应用" 核心考点3植物细胞工程的应用
\l "_第二部分_动物细胞工程" 第二部分 动物细胞工程
\l "_核心考点1动物细胞培养" 核心考点1动物细胞培养
\l "动物细胞培养的条件" 动物细胞培养的条件
\l "动物细胞培养的过程" 动物细胞培养的过程
\l "干细胞培养及其应用" 干细胞培养及其应用
\l "_核心考点2动物细胞融合技术与单克隆抗体" 核心考点2动物细胞融合技术与单克隆抗体
\l "动物细胞融合技术" 动物细胞融合技术
\l "单克隆抗体及其应用" 单克隆抗体及其应用
\l "附页:HAT培养基" 附页:HAT培养基
\l "_核心考点3动物体细胞核移植技术和克隆动物" 核心考点3动物体细胞核移植技术和克隆动物
\l "_第三部分_胚胎工程" 第三部分 胚胎工程
\l "_核心考点1哺乳动物的受精过程" 核心考点1哺乳动物的受精过程
\l "_核心考点2胚胎工程的理论基础" 核心考点2胚胎工程的理论基础
\l "_核心考点3胚胎早期发育" 核心考点3胚胎早期发育
\l "_核心考点4胚胎工程技术及其应用" 核心考点4胚胎工程技术及其应用
\l "高考题(2022年)" 2022年高考题
\l "高考题(2021年)" 2021年高考题
细胞工程:
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
植物细胞工程:植物组织培养、植物体细胞杂交
细胞工程定义:
细胞工程技术手段:
动物细胞工程:动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植
第一部分 植物细胞工程
核心考点1植物组织培养
原理
1、细胞的全能性:
①定义:细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,即细胞具有全能性。
②在植物体内,细胞只能表现出分化现象,不能表现出全能性。
③细胞分化的根本原因:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达。
④细胞表现出全能性的根本原因:细胞中含有一种生物的全部遗传物质。
2、植物激素的调节
植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上,就可以诱导其再分化成胚状体,长出芽和根,进而发育成完整的植株。
过程
离体的植物器官、组织、细胞
愈伤组织
试管苗
植株
__________
脱分化(失去其特有的结构和功能、转变成未分化的细胞的过程)
(无定形的薄壁组织团块)
_______
再分化
先诱导_________
再诱导_________
生芽
生根
__________
移栽
植物组织培养的一般的过程
菊花的组织培养过程
菊花的幼茎段(外植体)
愈伤组织
试管苗
植株
__________
脱分化(脱分化培养基;18~22℃;避光)
封瓶口:
__________
再分化
先诱导_________
再诱导_________
生芽
生根
__________
先移植到消过毒的蛭石或珍珠岩中壮苗,然后再移栽入土。
①流水冲洗
②酒精消毒(30s)
③无菌水冲洗
④次氯酸钠溶液(30min)
⑤无菌水冲洗
消毒
切段
接种:不要倒插(形态学上端在上)
每日适当时间和强度的光照
核心考点2植物体细胞杂交
核心考点3植物细胞工程的应用
例如:用AABB(高干抗病)和aabb(矮杆不抗病)的植株培育能稳定遗传的矮杆抗病(AAbb)植株。
(三)细胞产物的工厂化生产
2、突变体的利用
原理:
对组织培养细胞进行诱变处理,从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种
初生代谢:
次生代谢:
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下才进行。
次生代谢物是一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等),在植物抗病、抗虫等方面发挥作用,也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
例如:
紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物,具有高抗癌活性,现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。
第二部分 动物细胞工程
核心考点1动物细胞培养
动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术
动物细胞培养的条件
营养:
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。
(置于含有95%空气和5% CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养)
细胞在体外培养时,培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质。将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基,称为合成培养基。
由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,因此在使用合成培养基时,通常需要加入血清等一些天然成分。
培养动物细胞一般使用液体培养基,也称为培养液。
无菌、无毒的环境:
无菌:对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。
无毒:还需要定期更换培养液,以便清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
温度、pH和渗透压:
哺乳动物细胞培养:36.5±0.5℃为宜。
多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。
渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。
气体环境:
动物细胞培养的过程
动物组织
细胞悬液
原代培养
用机械方法,或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
转入培养液,放入CO2培养箱,初次培养
细胞贴壁
多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,因此,贴附在培养瓶的瓶壁上
(另一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖)
接触抑制
贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖
用胰蛋白酶处理后,分瓶培养
传代培养
细胞贴壁、接触抑制
注意:
①多数细胞有细胞贴壁现象,少数能悬浮在培养液中生长
②正常细胞都会停止分裂
悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻
贴壁细胞在生长增殖时,除受上述因素的影响外,还会发生接触抑制现象
③细胞的收集:
悬浮培养的细胞直接用离心法收集;
贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,然后再用离心法收集。
将收集的细胞制成细胞悬液,分瓶培养
干细胞培养及其应用
干细胞
胚胎干细胞:
成体干细胞
骨髓中的造血干细胞
神经系统中的神经干细胞
睾丸中的精原干细胞
诱导多能干细胞(简称iPS细胞)
存在于早期胚胎
①胚胎干细胞(简称ES细胞):
1、干细胞:
在一定条件下,干细胞可以分化成其他类型的细胞。
有自我更新能力及分化潜能。
存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中,
与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
存在于早期胚胎中,具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞,并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能(图2-13)。自1981年科学家首次分离得到小鼠的ES细胞后,目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人等的ES细胞,并证明了ES细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等细胞。
②成体干细胞:
成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞,包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。一般认为,成体干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力。造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞,主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。
2、干细胞的应用:
① 例如,将正常的造血干细胞移植到病人体内,恢复病人的造血和免疫功能,已成为治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病的一种重要手段;
② 神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等)方面有重要的应用价值。
③ 诱导多能干细胞(induced pluriptent stem cell,简称iPS细胞)
优点:
a、无须破坏胚胎,不涉及伦理问题;
b、iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后,理论上可以避免免疫排斥反应
核心考点2动物细胞融合技术与单克隆抗体
动物细胞融合技术
1、定义:
动物细胞融合技术(cell fusin technique)就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
2、原理与方法:
原理:细胞膜的流动性(与植物原生质体融合的基本原理相同)
方法:PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。
灭活:是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但并不破坏它们的抗原结构。
灭活病毒诱导细胞融合的原理是:病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
3、意义:
细胞融合技术突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能。
的杂交瘤技术,为制造单克隆抗体开辟了新途径。
单克隆抗体及其应用
病原体
(抗原)
相应的B淋巴细胞
(浆细胞)
感染
哺乳动物
分泌
相应的特异性抗体
但每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。因此,要想获得大量的单一抗体,必须克隆单一的B淋巴细胞,形成细胞群。遗憾的是,在体外培养条件下,一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的,
①每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
②骨髓瘤细胞能在体外大量增殖
(1)原理:
1、血清抗体:
早期人们为了获得抗体,就向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体,然后从动物血清中分离所需抗体。用这种方法制备的抗体不仅产量低、纯度低,而且特异性差。
2、单克隆抗体
附页:HAT培养基
H:次黄嘌呤
A:氨基喋呤
T:胸腺嘧啶核苷
DNA的碱基合成途径:
(1)内源性途径(起始合成途径/全合成途径):
氨基酸及其他小分子→核苷酸→DNA
叶酸是重要的辅酶,能被氨基喋呤(A)阻断
(2)外源性途径(中间合成途径/补救成途径):
H:次黄嘌呤
T:胸腺嘧啶核苷
鸟嘌呤磷酸核苷酸转移酶
胸腺嘧啶激酶
核苷酸
核苷酸
DNA
正常细胞(免疫过的B淋巴细胞/浆细胞):
有途径(1)和(2)
骨髓瘤细胞:只有途径(1)
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
未融合的
B淋巴细胞
B淋巴细胞与B淋巴细胞融合的细胞
杂交瘤细胞
未融合的
骨髓瘤细胞
骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞
未被阻断(有途径(2)),
但增殖代数有限
未被阻断(有途径(2)),
但增殖代数有限
未被阻断(有途径(2)),
有可能无限增殖
被阻断(只有途径(1)),
不能增殖
被阻断(只有途径(1)),
不能增殖
核心考点3动物体细胞核移植技术和克隆动物
核移植概念:
定义:
动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。
类型:
哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(更容易)和体细胞核移植。
核移植过程(以克隆高产奶牛为例):
卵母细胞的采集
MII期的卵母细胞
培养
去核
去核的卵母细胞
供体细胞的采集和培养(取体细胞)
①显微操作去核
②梯度离心
③紫外线短时间照射
④化学物质处理
在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。
①将供体细胞注入去核的卵母细胞
②通过电融合法使两细胞融合,供体核进入卵母细胞,形成重构胚。
核移植
重构胚
用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程
重构胚
胚胎移植
代孕母体
与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
用核移植或胚胎分割等无性繁殖的方法繁育的动物叫做克隆动物。
第三部分 胚胎工程
胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
定义:
技术手段:
大量繁殖优良家畜品种
应用:
胚胎工程:
核心考点1哺乳动物的受精过程
哺乳动物的受精过程(在输卵管内):
准备阶段1——精子获能
准备阶段2——卵子的准备
受精阶段
受精前的准备阶段:
精子穿越卵细胞膜外的结构(如透明带)
精子接触细胞膜
精子入卵后形成雄原核;同时卵子完成减数分裂II,释放第二极体后,形成雌原核
雌、雄原核靠近
核膜消失,第一次卵裂即将开始
①用雌性动物的生殖道;
②在胚胎工程中用人工配制的获能液
成分:肝素、Ca2+载体等。
在输卵管内进一步成熟,到MⅡ期时
防止多精入卵的两道屏障:
透明带反应
卵细胞膜反应
受精的标志:
观察到两个极体或者雌、雄原核
核心考点2胚胎工程的理论基础
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力,这一生理现象称为“精子获能”
精子获能
卵子的准备
①动物排出的卵子成熟程度不同:
初级卵母细胞,如马、犬等;
次级卵母细胞,如猪、羊等
②排出的卵子要在输卵管内进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。(排卵后2~3h)
受精前的准备阶段
受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
包括受精前的准备阶段和受精阶段。
在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成。
1、受精的概念:
2、受精的过程:
使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能;将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
受精阶段
①获能后的精子与卵子相遇时,首先它释放出多种酶,以溶解卵细胞膜外的一些结构,同时借助自身的运动接触卵细胞膜。
⑤雄、雌原核充分发育后,相向移动,彼此靠近,核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。
(顶体反应):
(透明带反应):
②在精子触及卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带。
(卵细胞膜反应反应):
③然后,精子入卵。精子入卵后,卵细胞膜也会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。
雌、雄原核的形成:
④精子入卵后,尾部脱离,原有的核膜破裂并形成一个新的核膜,最后形成一个比原来精子的核还大的核,叫作雄原核。与此同时,精子人卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,形成雌原核。
雌、雄原核的融合:
核心考点3胚胎早期发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
致密的细胞团,形似桑葚
卵裂
①受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂,这种受精卵的早期分裂称为卵裂
②在透明带内进行分裂
③特点:细胞的数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加
外胚层:原肠胚表面的细胞层
内胚层:由向内迁移的细胞形成
中胚层:内、外两个胚层之间形成
内细胞团:
滋养层细胞:
聚集在胚胎一端的细胞
将来发育成胎儿的各种组织
囊胚腔:胚胎的内部的含有液体的腔
沿透明带内壁扩展和排列的细胞
将来发育成胎膜和胎盘
孵化
囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化。孵化非常重要,如果不能正常孵化,胚胎就无法继续发育。
核心考点4胚胎工程技术及其应用
胚胎移植的生理学基础:
动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。
受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
胚胎分割
是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,属于无性繁殖或克隆。
材料:发育良好,形态正常的桑葚胚或囊胚。(桑葚胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化,但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割。)
对囊胚阶段的胚胎分割时,要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。
性别鉴定、DNA分析:取滋养层细胞
2022年高考题
(2022 浙江卷)23. 下列关于菊花组织培养的叙述,正确的是( )
A. 用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B. 培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C. 组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D. 不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
(2022 全国甲卷)12. 某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊,为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代,该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题,
(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液,精液保存的方法是____________。在体外受精前要对精子进行获能处理,其原因是____________;精子体外获能可采用化学诱导法,诱导精子获能的药物是___________(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞,因为卵母细胞达到___________时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行,该培养液的成分除无机盐、激素、血清外,还含的营养成分有___________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作,以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是___________。
(2022 山东卷)15. 如图所示,将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子,在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体,简称双抗。下列说法错误的是( )
A. 双抗可同时与2种抗原结合
B. 利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C. 筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D. 同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗浆细胞
(2022 江苏卷)4. 下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述正确的是( )
A. 通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量后进行体外受精
B. 哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质
C. 克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程
D. 将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖
(2022 辽宁卷)14. 蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中,外植体切口处细胞被破坏,多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物,这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡,导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是( )
A. 花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中
B. 适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变
C. 在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变
D. 宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体
(2022 辽宁卷)24. 某抗膜蛋白治疗性抗体药物研发过程中,需要表达N蛋白胞外段,制备相应的单克隆抗体,增加其对N蛋白胞外段特异性结合的能力。
Ⅰ.N蛋白胞外段抗原制备,流程如图1
(1)构建重组慢病毒质粒时,选用氨苄青霉素抗性基因作为标记基因,目的是___________。用脂质体将重组慢病毒质粒与辅助质粒导入病毒包装细胞,质粒被包在脂质体___________(填“双分子层中”或“两层磷脂分子之间”)。
(2)质粒在包装细胞内组装出由___________组成的慢病毒,用慢病毒感染海拉细胞进而表达并分离、纯化N蛋白胞外段。
Ⅱ.N蛋白胞外段单克隆抗体制备,流程如图2
(3)用N蛋白胞外段作为抗原对小鼠进行免疫后,取小鼠脾组织用___________酶处理,制成细胞悬液,置于含有混合气体的___________中培养,离心收集小鼠的B淋巴细胞,与骨髓瘤细胞进行融合。
(4)用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选,获得杂交瘤细胞,将其接种到96孔板,进行___________培养。用___________技术检测每孔中的抗体,筛选既能产生N蛋白胞外段抗体,又能大量增殖的单克隆杂交瘤细胞株,经体外扩大培养,收集___________,提取单克隆抗体。
(5)利用N蛋白胞外段抗体与药物结合,形成___________,实现特异性治疗。
2021年高考题
(2021 浙江卷)7. 下列关于生态金字塔的叙述,正确的是( )
A. 生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系
B. 生态金字塔中每个营养级生物均属于同一食物链
C. 生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列
D. 生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制
(2021 北京卷)11. 野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点,除用于生态治理外,其中一些可替代木材栽培食用菌,收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。相关叙述错误的是( )
A. 种植此类草本植物可以减少水土流失
B. 菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用
C. 用作培养基草本植物给食用菌提供碳源和氮源
D. 菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移
(2021 北京卷)15. 随着改革实践不断推进,高质量发展已成为对我国所有地区、各个领域的长期要求,生态保护是其中的重要内容。以下所列不属于生态保护措施的是( )
A. 长江流域十年禁渔计划B. 出台地方性控制吸烟法规
C. 试点建立国家公园体制D. 三江源生态保护建设工程
(2021 海南卷)3. 红树林是海南的一道靓丽风景,既可防风护堤,也可为鱼类、鸟类等动物提供栖息地。下列有关叙述错误的是( )
A. “植物→鱼→水鸟”是红树林生态系统常见的一条食物链
B. 红树林生态系统物种丰富,结构相对复杂,具有较强的自我调节能力
C. 红树林的海岸防护作用和观赏性体现了红树林生态系统的直接价值
D. 采取退塘还林、治污减排等措施有利于保护红树林生态系统
(2021 河北卷)12. 湿地生态系统生物多样性丰富,鸟类是其重要组成部分。研究者对某湿地生态系统不同退化阶段生物多样性进行了调查,结果见下表。下列叙述正确的是( )
注:生物多样性指数反映生物多样性水平
A. 严重退化湿地中的鼠类吸引部分猛禽使得食物网结构最为复杂
B. 因湿地退化食物不足,鸟类死亡率增加导致丰富度降低
C. 湿地生态系统稳定性是其自我调节能力的基础
D. 湿地退化对生物多样性的间接价值影响最大
(2021 河北卷)18. 我国麋鹿经历了本土野外灭绝、圈养种群复壮、放归野外等历程,成功建立野生种群。2020年,我国麋鹿分布点已从最初的2处发展至81处,数量超过8000只,基本覆盖糜鹿野外灭绝前的栖息地,展现了我国生物多样性保护的智慧。下列叙述正确的是( )
A. 可采用逐个计数法统计糜鹿种群密度
B. 增加我国麋鹿种群的遗传多样性,有利于种群的进一步发展
C. 麋鹿种群增长速率最大时,种内斗争最小
D. 对麋鹿种群进行圈养复壮、放归野外的过程属于就地保护
(2021 湖南卷)16. 有研究报道,某地区近40年内森林脊椎动物种群数量减少了80.9%。该时段内,农业和城镇建设用地不断增加,挤占和蚕食自然生态空间,致使森林生态系统破碎化程度增加。下列叙述正确的是( )
A. 森林群落植物多样性高时,可为动物提供多样的栖息地和食物
B. 森林生态系统破碎化有利于生物多样性的形成
C. 保护生物多样性,必须禁止一切森林砍伐和野生动物捕获的活动
D. 农业和城镇建设需遵循自然、经济、社会相协调的可持续发展理念
(2021 辽宁卷)11. 辽河流域是辽宁省重要的生态屏障和经济地带。为恢复辽河某段“水体——河岸带”的生物群落,研究人员选择辽河流域常见的植物进行栽种。植物种类、分布及叶片或茎的横切面见下图。下列有关叙述错误的是( )
注:右侧为对应植物叶片或茎的横切面示意图,空白处示气腔
A. 丙与丁的分布体现了群落的垂直结构
B. 四种植物都有发达的气腔,利于根系的呼吸,体现出生物对环境的适应
C. 不同位置上植物种类的选择,遵循了协调与平衡原理
D. 生态恢复工程使该生态系统的营养结构更复杂,抵抗力稳定性增强
(2021 辽宁卷)15. 辽宁省盘锦市的蛤蜊岗是由河流入海冲积而成的具有潮间带特征的水下钱滩,也是我国北方地区滩涂贝类的重要产地之一,其中的底栖动物在物质循环和能量流动中具有重要作用。科研人员利用样方法对底栖动物的物种丰富度进行了调查结果表明该地底栖动物主要包括滤食性的双壳类、碎屑食性的多毛类和肉食性的虾蟹类等。下列有关叙述正确的是( )
A. 本次调查的采样地点应选择底栖动物集中分布的区域
B. 底栖动物中既有消费者,又有分解者
C. 蛤蜊岗所有的底栖动物构成了一个生物群落
D. 蛤蜊岗生物多样性的直接价值大于间接价值
(2021 全国甲卷)9. 捕食是一种生物以另一种生物为食的现象,能量在生态系统中是沿食物链流动的。回答下列问题:
(1)在自然界中,捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉,这一现象对捕食者的意义是__________(答出1点即可)。
(2)青草→羊→狼是一条食物链。根据林德曼对能量流动研究的成果分析,这条食物链上能量流动的特点是__________。
(3)森林、草原、湖泊、海洋等生态系统是常见的生态系统,林德曼关于生态系统能量流动特点的研究成果是以__________生态系统为研究对象得出的。
(2021 北京卷)17. 北大西洋沿岸某水域生活着多种海藻和以藻类为食的一种水虱,以及水虱的天敌隆头鱼。柏桉藻在上世纪末被引入,目前已在该水域广泛分布,数量巨大,表现出明显的优势。为探究柏桉藻成功入侵的原因,研究者进行了系列实验。
(1)从生态系统的组成成分划分,柏桉藻属于_________。
(2)用三组水箱模拟该水域的环境。水箱中均放入柏桉藻和甲、乙、丙3种本地藻各0.5克,用纱网分区(见图1);三组水箱中分别放入0、4、8只水虱/箱。10天后对海藻称重,结果如图2,同时记录水虱的分布。
①图2结果说明水虱对本地藻有更强的取食作用,作出判断的依据是:与没有水虱相比,在有水虱的水箱中,_________。
②水虱分布情况记录结果显示,在有水虱的两组中,大部分水虱附着在柏桉藻上,说明水虱对所栖息的海藻种类具有__________。
(3)为研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响,在盛有等量海水的水箱中分别放入相应的实验材料,一段时间后检测,结果如图3(甲、乙、丙为上述本地藻)。
该实验的对照组放入的有_________。
(4)研究发现,柏桉藻含有一种引起动物不适的化学物质,若隆头鱼吞食水虱时误吞柏桉藻,会将两者吐出。请综合上述研究结果,阐明柏桉藻成功入侵的原因________。
(2021 广东卷)2. “葛(葛藤)之覃兮,施与中谷(山谷),维叶萋萋。黄鸟于飞,集于灌木,其鸣喈喈”(节选自《诗经·葛覃》)。诗句中描写的美丽景象构成了一个( )
A. 黄鸟种群B. 生物群落
C. 自然生态系统D. 农业生态系统
(2021 广东卷)3. 近年来我国生态文明建设卓有成效,粤港澳大湾区的生态环境也持续改善。研究人员对该地区的水鸟进行研究,记录到146种水鸟,隶属9目21科,其中有国家级保护鸟类14种,近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。该调查结果直接体现了生物多样性中的( )
A. 基因多样性和物种多样性
B. 种群多样性和物种多样性
C. 物种多样性和生态系统多样性
D. 基因多样性和生态系统多样性
(2021 天津卷)4. 富营养化水体中,藻类是吸收磷元素的主要生物,下列说法正确的是( )
A. 磷是组成藻类细胞的微量元素
B. 磷是构成藻类生物膜的必要元素
C. 藻类的ATP和淀粉都是含磷化合物
D. 生态系统的磷循环在水生生物群落内完成
(2021 广东卷)17. 为积极应对全球气候变化,我国政府在2020年的联合国大会上宣布,中国于2030年前确保碳达峰(CO2排放量达到峰值),力争在2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等),这是中国向全世界的郑重承诺,彰显了大国责任。回答下列问题:
(1)在自然生态系统中,植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等,可以自我维持___________。自西方工业革命以来,大气中CO2的浓度持续增加,引起全球气候变暖,导致的生态后果主要是___________。
(2)生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是___________,消费者通过食物网(链)取食利用,___________。
(3)全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题,从全球碳循环的主要途径来看,减少___________和增加___________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
(2021 海南卷)24. 海南坡鹿是海南特有的国家级保护动物,曾濒临灭绝。经过多年的严格保护,海南坡鹿的种群及其栖息地得到有效恢复。回答下列问题。
(1)海南坡鹿是植食性动物,在食物链中处于第____________营养级,坡鹿同化的能量主要通过____________以热能的形式散失。
(2)雄鹿常通过吼叫、嗅闻等方式获得繁殖机会,其中嗅闻利用的信息种类属于____________。
(3)为严格保护海南坡鹿,有效增加种群数量,保护区将300公顷土地加上围栏作为坡鹿驯化区。若该围栏内最多可容纳426只坡鹿,则最好将围栏内坡鹿数量维持在____________只左右,超出该数量的坡鹿可进行易地保护。将围栏内的坡鹿维持在该数量的依据是____________。
(4)海南坡鹿的主要食物包括林下的草本植物和低矮灌木,保护区人员通过选择性砍伐林中的一些高大植株可增加坡鹿的食物资源,主要依据是____________。
(2021 河北卷)22. 为探究全球气候变暖对生态系统的影响,研究者将20个人工淡水池塘均分成两组,对照组保持环境温度,实验组始终比对照组高4℃(利用温控装置),并从附近淡水栖息地搜集水生生物投入池塘。连续多年观测发现,池塘逐渐形成主要由浮游植物和浮游动物组成的群落。第15年时,池塘中浮游植物和浮游动物生物量(单位体积水体中生物体的质量)的检测结果如图。
回答下列问题:
(1)池塘生物群落区别于湖泊生物群落的重要特征为____________________,池塘生物群落从简单到复杂的过程中发生了____________________演替。
(2)某种水生生物被投入池塘后,其种群数量将呈__________型增长,若该生物种群密度在较长时期保持相对稳定,表明其种群数量已达到了__________。
(3)从能量流动角度分析,升温导致该生态系统总生物量降低的原因可能是____________________。
(4)碳在池塘生物群落中主要以__________的形式传递,碳循环具有全球性的主要原因是____________________。
(2021 辽宁卷)23. 生物入侵是当今世界面临的主要环境问题之一。入侵种一般具有较强的适应能力、繁殖能力和扩散能力,而且在入侵地缺乏天敌,因而生长迅速,导致本地物种衰退甚至消失。回答下列问题:
(1)入侵种爆发时,种群增长曲线往往呈“J”型从环境因素考虑,其原因有__________(至少答出两点)。入侵种的爆发通常会使入侵地的物种多样性__________,群落发生__________演替。
(2)三裂叶豚草是辽宁省危害较大的外来入侵植物之一,某锈菌对三裂叶脉草表现为专一性寄生,可使叶片出现锈斑,对其生长有抑制作用为了验证该锈菌对三裂叶豚草的专一性寄生,科研人员进行了侵染实验。
方法:在三裂叶草和多种植物的离体叶片上分别喷一定浓度的锈菌菌液,将叶片静置于适宜条件下,观察和记录发病情况。
实验结果是:__________。
(3)为了有效控制三裂叶豚草,科研人员开展了生物控制试验,样地中三裂叶豚草初始播种量一致,部分试验结果见下表。
注:野艾蒿一植物,锈菌一真菌,广聚萤叶甲一昆虫
分析表中数据可知,除锈菌外,可用于控制三裂叶豚草的生物是__________,判断依据是__________。
(4)根据研究结果分析,在尚未被三裂叶豚草入侵但入侵风险较高的区域,可以采取的预防措施是__________;在已经被三裂叶豚草入侵的区域,为取得更好的治理效果可以采取的治理措施是__________。
(2021 山东卷)24. 海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,M、N 表示营养级。
(1)估算海参种群密度时常用样方法,原因是____________。
(2)图中 M 用于生长、发育和繁殖的能量为________kJ/(m2•a)。由 M 到 N 的能量传递效率为________%(保留一位小数),该生态系统中的能量________(填:“能”或 “不能”)在 M 和遗体残骸间循环流动。
(3)养殖的海带数量过多,造成牡蛎减产,从生物群落的角度分析,原因是________。
(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理,依据这一原理进行海水立体养殖的优点是 _________ 。在构建海水立体养殖生态系统时,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例,这样做的目的是 _______________ 。考点
由高考知核心知识点
预测
细胞工程
(2022 浙江卷)23.植物组织培养
(2022 全国甲卷)12.胚胎工程
(2022 山东卷)15. 单克隆抗体
(2022 江苏卷)4. 胚胎工程
(2022 辽宁卷)14.植物组织培养
(2022 辽宁卷)24.动物细胞培养、生产单克隆抗体
此部分的命题概率较低,动物细胞工程与胚胎工程是重点,也可能出细胞工程结合基因工程的题型
(2021 浙江卷)11.细胞核移植
(2021 辽宁卷)3.细胞工程、基因工程
(2021 浙江卷)20.胚胎工程
(2021 辽宁卷)13.胚胎工程
(2021 山东卷)15.单克隆抗体
(2021 浙江卷)29.细胞工程、基因工程
(2021 湖南卷)22.基因工程、细胞工程
典型湿地
季节性湿地
中度退化湿地
严重退化湿地
湿地特征
常年积水
季节性积水
无积水
完全干涸,鼠害严重
生物多样性指数
2.7
2.4
2.1
1.5
鸟类丰富度
25
17
12
9
组别
三裂叶豚草生物量(kg·m-2)
第1年
第2年
第3年
A:三裂叶豚草
8.07
12.24
12.24
B:三裂叶豚草+锈菌
7.65
6.43
4.77
C:三裂叶豚草+广聚萤叶甲
8.10
12.43
12.78
D:三裂叶豚草+野艾蒿
4.89
4.02
3.12
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