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高中生物高考3 第十单元 第35讲 胚胎工程与生态工程
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这是一份高中生物高考3 第十单元 第35讲 胚胎工程与生态工程，共28页。试卷主要包含了精子和卵子的发生比较，体内受精，早期胚胎发育，体外受精，早期胚胎培养等内容，欢迎下载使用。
第35讲 胚胎工程与生态工程
考点一 胚胎工程
1．精子和卵子的发生比较
项目
精子的发生
卵子的发生
场所
睾丸的曲细精管
卵巢
时间
从初情期开始
从胚胎出现性别分化后
变形
需变形
不需变形
分裂
均等分裂
不均等分裂
结果
形成4个精子
形成1个卵子和3个极体
2．体内受精
(1)精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。
(2)卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。
(3)受精过程
3．早期胚胎发育
4．体外受精
5．早期胚胎培养
6．胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养
(1)胚胎移植
①地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
②主要过程
—方法：手术法和非手术法
—检查受体母牛是否妊娠
③意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
(2)胚胎分割
(3)胚胎干细胞(ES或EK细胞)
1．(选修3 P63“讨论”)(1)一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
(3)刚排出的卵子是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？
答案：(1)正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出。
(3)刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成了减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。
2．(选修3 P64“旁栏思考题”)进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？
答案：是。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成减数第一次分裂。应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。
3．(选修3 P79“旁栏思考题”)对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？
答案：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养层细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良，甚至出现不能发育等问题。
1．受精过程中的“三大反应”和防止多精入卵受精的“两道屏障”
(1)顶体反应：精子和顶体膜发生的一系列改变，释放顶体酶。
(2)透明带反应：在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜拒绝其他精子再进入卵内，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
2．胚胎发育过程
3．胚胎移植的三个关键环节
(1)移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。
(3)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。
4．干细胞的分类及特点
项目
专能干细胞
多能干细胞
全能干细胞
特点
只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体
能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体
举例
上皮组织基底层的干细胞、成纤维细胞
造血干细胞
胚胎干细胞
1．观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下列问题：
(1)图中①②③表示的细胞名称依次是________________________________。假设该动物体细胞内有染色体2N条，则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是__________________________。
(2)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为________________________，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是______________________。
(3)a、b、c过程依次发生在个体发育的什么时期？__________________。精子的发生与之不同的是整个过程都在________后完成。
(4)判断卵子是否受精的标志是__________________________________________。
解析：由题图可知，③中有第一极体，说明b、c两个过程分别代表减数第一次分裂和减数第二次分裂。减数第一次分裂产生的③为次级卵母细胞；卵原细胞进行DNA复制后体积增大，形成初级卵母细胞②。受精过程中进行的减数第二次分裂(c过程)产生④，④中包含了雄原核与雌原核融合后的细胞核，染色体数目恢复到体细胞数目。卵原细胞通过有丝分裂使自身数目增加，所以a过程为有丝分裂。动物的胚胎在性别分化以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂的方式不断增加数量，并演变为初级卵母细胞，初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡。减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后(初情期)完成的；减数第二次分裂是在精子和卵细胞结合的过程中完成的。在透明带与卵细胞膜间隙观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志。
答案：(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞
2N、2N、N、2N
(2)有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂 c
透明带、卵细胞膜
(3)胎儿期、初情期后、初情期后(受精时) 初情期
(4)在卵细胞膜和透明带间隙是否可以观察到两个极体
2．下图为早期胚胎发育过程(图甲)及经过受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程(图乙)。请回答下列问题：
(1)图甲中3为________，它将来可发育为______________________________________。
(2)图乙中②指的是________。进行胚胎分割时，应选择发育到________________时期的胚胎进行操作。
(3)图乙中A细胞是________，在进行体外受精前要对精子进行________处理。哺乳动物受精过程中可阻止多精子入卵受精的机制有________(多选)。
A．顶体反应
B．精子穿越卵子透明带触及卵细胞膜，导致透明带反应
C．精子触发卵细胞膜表面微绒毛的抱合反应
D．精子入卵后，触发卵细胞膜反应
答案：(1)滋养层 胎膜和胎盘
(2)囊胚腔 桑椹胚或囊胚
(3)次级卵母细胞 获能 B、D
3．(2020·广西桂林十八中高三月考)小鼠是常用的实验动物，其受精卵在交配24小时后进行第一次分裂，3天后发育成桑椹胚，并进入子宫。下图为转基因鼠培育过程流程图。据图回答下列相关问题：
(1)给供体母鼠注射促性腺激素，目的是使其________________。在供体母鼠交配后的次日清晨，将其水死并从________处收集受精卵，置于含________________的混合气体的培养箱中培养。
(2)受精卵在培养箱中培养几小时后，可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到________。将DNA溶液注入受精卵的________原核中，注射后的受精卵经过鉴定为活的受精卵，应马上进行移植，或放入________中保存。
(3)受精卵移植的前一天晚上，受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配，使母鼠呈假孕的生理状态，这样做的目的是________________________________。
(4)由于科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制了解有限，再加上目的基因是异种生物基因，同时由于____________________，因此在转基因小鼠中，有时候会出现一些科学家意想不到的后果。
解析：(1)对供体母鼠注射促性腺激素，可以促进其超数排卵；交配后可以从供体母鼠输卵管中获得受精卵，再置于含95% 空气加5% CO2的混合气体的培养箱中培养。
(2)受精卵在培养箱中培养几小时后，可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体；将DNA溶液注入受精卵的雄原核中，注射后的受精卵经过鉴定为活的受精卵，应马上进行移植，或放入－196 ℃液氮中保存。(3)受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配，使母鼠呈假孕的生理状态，目的是为供体的受精卵移入受体提供相同的生理环境。(4)由于目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的，故在转基因小鼠中，有时候会出现一些科学家意想不到的后果。
答案：(1)超数排卵 输卵管 95% 空气加5% CO2
(2)两个极体 雄 －196 ℃液氮 (3)为供体的受精卵移入受体提供相同的生理环境 (4)目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的
4．下图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程，其中①～⑤表示操作过程。请回答下列问题：
(1)图中①过程涉及的精子需进行________处理；防止多精入卵的两道屏障为__________________________。
(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是________________。
(3)图中②过程所用的方法是____________。外源基因插入牛受精卵中的DNA上后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因：______________________________________。
(4)图中b、c分别代表囊胚的___________________________________________。
(5)图中④过程表示______________________________，由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为________。
解析：(1)题图中①过程指的是获能的精子与成熟卵细胞结合成合子，完成受精作用的过程。防止多精入卵的两道屏障为透明带反应和卵细胞膜反应。(2)为了使良种奶牛产生多个卵细胞，需用促性腺激素处理。(3)基因工程将目的基因导入受体细胞的DNA的过程中，如果破坏生命活动必需的某些基因，受体细胞将会死亡，不能发育成转基因生物。(5)由一个囊胚得到两个个体，该过程要涉及胚胎分割和胚胎移植技术，且得到的两个个体性别相同。
答案：(1)获能 透明带反应、卵细胞膜反应
(2)促使其超数排卵
(3)显微注射法 外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达(合理即可)
(4)囊胚腔、内细胞团
(5)胚胎分割和胚胎移植 100%
5．(2020·广东中山一中模拟)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细胞)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下。请回答下列问题：
(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，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________技术。
(4)小鼠胚胎干细胞(ES细胞)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细胞进行定向诱导分化后用于疾病的细胞治疗。
解析：(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，分瓶后的培养称为传代培养。培养的细胞在铺满培养皿底时由于相互接触而停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)用人工方法从灰鼠输卵管内获得2细胞胚胎，该过程称为冲卵；从灰鼠体内取出卵子，通过体外受精(或核移植)后经早期胚胎培养也可获得早期胚胎。(3)重组囊胚可通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内继续发育。胚胎移植时要求代孕受体是同种、生理状态相同的其他雌性动物。在畜牧生产中采用胚胎移植技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，在短时间内得到大量优良后代。采用胚胎分割技术可进一步提高胚胎的利用率。(4)小鼠胚胎干细胞(ES细胞)可从早期胚胎或原始性腺中获得，囊胚的内细胞团细胞属于胚胎干细胞。
答案：(1)原代培养 (细胞的)接触抑制 (2)冲卵 体外受精(或核移植) (3)胚胎移植 同种、生理状态相同的其他雌性动物 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 胚胎分割 (4)内细胞团细胞
考点二 生物技术的安全性和伦理问题
1．转基因生物的安全性
2．生物技术中的伦理问题
(1)克隆
①治疗性克隆与生殖性克隆
项目
治疗性克隆
生殖性克隆
区别
目的
从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗
用于生育，获得人的复制品
水平
细胞水平
个体水平
联系
都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变
②中国政府态度：禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。
(2)试管婴儿与设计试管婴儿
3．基因身份证
(1)否定的理由：个人基因信息的泄露造成基因歧视，势必造成遗传性失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等严重后果。
(2)肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高，通过基因检测可以及早预防、适时治疗，达到挽救患者生命的目的。
4．生物武器
(1)种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。
(2)中国政府的态度：在任何情况下不发展、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。
1．克隆动物、试管动物与转基因动物
项目
克隆动物
试管动物
转基因动物
概念
用核移植的方法获得的动物
用体外受精的方法获得的动物
由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物
技术
核移植
体外受精
DNA重组技术
生殖方式
无性繁殖
有性生殖
有性生殖或保持原生殖方式
遗传特性
主要与供核个体相同
具备双亲的遗传性状
具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性
相同点
三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎
2.生物工程技术应用组合
(1)转基因植物培育：基因工程＋植物组织培养。
(2)转基因动物培育：基因工程＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(3)克隆动物培育：核移植＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(4)植物体细胞杂交：酶工程＋体细胞融合＋植物组织培养。
(5)试管婴儿培育：体外受精＋动物细胞培养＋胚胎移植。
1．下列是人们利用基因编辑技术的一些事例：
事例1 这几年生物科学领域发展异常迅速的技术有基因编辑技术——CRISPR。CRISPR的最大优势在于其前所未有的精准度，它能够敲除基因组中的任何基因，而在基因组的特定位置插入基因，可为农作物导入优良性状。
事例2 2018年11月26日，来自中国深圳的科学家贺建奎在第二届人类基因组编辑国际峰会召开前一天宣布，一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿于11月在中国健康诞生。这对双胞胎的一个基因经过修改，使他们出生后即能天然抵抗艾滋病。这是世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿。
事例3 镉在人体内富集可引起慢性中毒，导致“痛痛病”，我国科学家袁隆平及其研究团队，通过敲除水稻细胞中的吸镉基因，成功培育出几乎不含镉的水稻新品种。
据此回答下列问题：
(1)CRISPR的实现需要使用________________酶敲除(切割)基因，使用________________酶连接特定位置插入的基因。
(2)基因编辑婴儿的产生需要将编辑的基因导入______________________细胞，通过______________________，然后再通过_________________________技术移入受体子宫。
(3)经过敲除吸镉基因的编辑基因一般通过________导入水稻细胞中以得到水稻新品种。
(4)基因编辑婴儿和克隆人一样引发了伦理问题，请简述中国政府对克隆人的态度：________________________________________________(答出2点即可)。
解析：(1)CRISPR的实现需要使用限制性核酸内切酶敲除(切割)基因，使用DNA连接酶连接特定位置插入的基因。(2)基因编辑婴儿的产生需要将编辑的基因导入受精卵细胞中，通过早期胚胎培养技术，然后再通过胚胎移植技术移入受体子宫。(3)水稻为单子叶植物，经过敲除吸镉基因的编辑基因，一般通过基因枪法导入水稻细胞中以得到水稻新品种。(4)中国政府对克隆人的态度是禁止生殖性克隆人。一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。但是，中国不反对治疗性克隆。
答案：(1)限制性核酸内切(或限制) DNA连接 (2)受精卵 早期胚胎培养 胚胎移植 (3)基因枪法 (4)禁止生殖性克隆人；不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验；不反对治疗性克隆
2．阅读以下材料，回答下列问题：
材料 自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼的研究取得很大进步。如转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快，饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。最近，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
(1)转基因鱼培育成功的物质基础是______________________________________。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是________个。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致其生长速度快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是________________________________________________。
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因是________________________________________________。
(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是________________________________________________。
试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因是_________________________。
解析：(1)转基因技术就是通过基因拼接，把目的基因拼接到载体上，实质上是DNA之间的连接。(2)GH是含有191个氨基酸的蛋白质，由于蛋白质、控制蛋白质合成的mRNA上的碱基数目及控制蛋白质合成的DNA上的碱基数目这三者的比例为1∶3∶6，所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是1 146个。(3)该转基因鱼转入的是生长激素基因，生长激素能促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。(4)转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点，当这种鱼扩散到其他环境中时，与其他种类的鱼杂交，被转入的基因就有可能转移到其他的鱼体内，造成基因污染；同时，由于该种转基因鱼具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争时，优势明显，所以可能引起生态危机。(5)三倍体鱼由于不能产生正常的生殖细胞，无法繁殖后代，因此不会造成生态危机。
答案：(1)遗传物质都是DNA (2)1 146 (3)转基因鱼体内合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成
(4)转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，引起生态危机 (5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体
三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、过度竞争，引起生态危机
考点三 生态工程
1．生态工程
2．生态经济
3．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的问题
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、自然构成复合系统
统一协调各种关系，保障生态系统的平衡与稳定
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：总体功能大于部分之和
保持系统很高的生产力
珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系
4.设计生态工程的五大原理及实例整合[连一连]
由此可见，除⑤外均涉及整体性原理，除①⑤外均涉及协调与平衡原理。
5．生态工程发展的前景
(1)“生物圈2号”生态工程实验的启示：使我们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识。
(2)发展前景：我们需要走有中国特色的道路，即不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
1．(选修3 P108“资料分析”资料2讨论T3)如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？
答案：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。
2．(选修3 P110“资料分析”讨论T1)为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦，而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？
答案：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境 。例如，氮、磷等养分就能够在该生态系统的生物体间充分地循环利用而很少流到系统外。
3．(选修3 P122“讨论”T1改编)在“矿区废弃地的生态恢复工程”案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？
答案：矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此种植适应性强、耐旱的灌木、草和树。
六类生态工程实例中所遵循的原理
(1)在六类生态工程实例中除“矿区废弃地的生态恢复工程”外，其余五大生态工程均涉及“整体性”原理。
(2)除“矿区废弃地的生态恢复工程”及“农村综合发展型生态工程”外，均涉及“协调与平衡”原理。
(3)只有“农村综合发展型生态工程”涉及“物质循环再生”原理。
(4)只有“农村综合发展型生态工程”及“大区域生态系统恢复工程”涉及“物种多样性”原理。
(5)只有“小流域综合治理生态工程”及“矿区废弃地的生态恢复工程”涉及“系统学和工程学”原理。
1．请回答下列问题：
(1)生态经济主要是通过实行“______”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______，从而实现废弃物的资源化。
(2)近年来大力推广的生态农业是一个自我维持的生态系统，其特点是保持和完善系统内的生态平衡，其设计原则是能量的________和物质的循环再生，以求得最大的生产力和可持续发展。我国农民收集一切可能的有机物质使其转变为有机肥料，保持土壤肥力的做法称为__________农业。
(3)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的________原理。同时，通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，这又体现了生态工程的________原理。我国西北一些地区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，其失败的原因主要是违背了________原理。
解析：(1)生态经济主要是通过实行“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)生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理，能量流动和物质循环主要是通过食物链完成，可通过合理设计食物链，使废物资源化，以便使能量多级利用，减少环境污染。(3)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的物质循环再生原理；通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，这又体现了生态工程的整体性原理；我国西北一些地区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，其失败的原因主要是违背了协调与平衡原理。
答案：(1)循环经济 生产原料 (2)多级利用 无废弃物 (3)物质循环再生 整体性 协调与平衡
2．(2020·河北邢台月考)下图为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答下列与生态工程建设相关的问题：
(1)与传统的工程相比，生态工程是一类____________________的工程体系。
(2)由图可知，恢复矿区生态环境，首先要通过机械方法___________________________。
(3)恢复矿区生态环境的关键在于恢复植被，恢复植被的措施是________而不是种农作物，原因是__________________________________________。
(4)该生态工程所遵循的原理主要是________________、________________。
解析：(1)与传统的工程相比，生态工程实现了物质的循环利用，是一类少消耗、多效益、可持续发展的工程体系。(2)由题图可知，恢复矿区生态环境，首先要利用工程机械平整压实土地，人工制造表土，以利于植树种草。(3)农作物的种植需要土壤具有一定的肥力，矿区土壤贫瘠，不适于种植农作物，应通过植树种草恢复植被。(4)该生态工程因地制宜，在保护环境的同时，发展牧草加工业，实现了自然、经济、社会的和谐发展，主要遵循了生态工程的整体性原理和协调与平衡原理。
答案：(1)少消耗、多效益、可持续发展 (2)平整压实土地，人工制造表土 (3)植树种草 矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长 (4)整体性原理 协调与平衡原理
[易误警示]
易错点1 误认为精子“获能”就是获得能量并认为排卵就是排出卵泡
[点拨] (1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
易错点2 受精的标志≠受精完成的标志
[点拨] 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
易错点3 滋养层≠饲养层
[点拨] (1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。
(2)饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
易错点4 人工授精≠体外受精
[点拨] 人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的。
易错点5 “传统经济”≠“生态经济”
[点拨] (1)传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
(2)生态经济实现了“原料→产品→原料→产品”的生产体系，是实现了废弃物资源化的循环经济。具有少消耗、多收益、可持续的特点。
易错点6 “整体性原理”≠“系统整体性原理”
[点拨] (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。
(2)系统整体性原理：系统整体性原理强调整体大于部分之和，即“1＋1＞2”，目的是保持系统有很高的生产力，互利共生的生物能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。
易错点7 误认为利用物质循环再生原理可以提高生态系统的能量传递效率
[点拨] 能量传递效率是由生态系统中物种本身的特性决定的。
[纠错体验]
1．下列关于哺乳动物胚胎工程的叙述，错误的是( )
A．胚胎分割时，最好选择桑椹胚或原肠胚
B．胚胎干细胞具有发育的全能性，可从早期胚胎中分离获取
C．胚胎移植时，受体母畜的生理状态必须与供体母畜相同
D．培育试管动物时，受精过程及早期胚胎发育过程在体外进行
解析：选A。胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
2．下图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是( )
A．图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘
B．胚胎干细胞的体积和细胞核都较小
C．胚胎干细胞可以增殖而不发生分化
D．利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用
解析：选C。题图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官。胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大，在体外培养情况下，可以只增殖而不发生分化。利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。
3．(2020·临川二中月考)传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。为实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路。
2016年11月，南昌市政府提出不仅要解决交通拥堵问题，还要打造海绵城市。海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。回答下列问题：
(1)人类要实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是____________和____________。
(2)建设海绵城市的一个通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统，还种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种需遵循________________原理；建设海绵城市的目的之一是“扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展”，体现了________原理。
答案：(1)循环经济 生态工程
(2)协调与平衡 整体性
1．(2015·高考重庆卷)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。回答下列问题：
(1)拟进行如下杂交：
♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)―→C
选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常____________________。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是________性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是__________，后代中出现这种母牛的概率是__________(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。
(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。
精子要具有受精能力，需对其进行____________________________________处理；卵子的成熟在过程________中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖，其作用是_______________________________。为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的____________________。子代母牛的优良性状与过程________的基因重组有关。
(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用________技术。
解析：(1)用具有适宜本地生长基因的纯种母牛作母本的原因之一是胚胎能在母体内正常生长发育。设控制产奶量高低的基因分别用T、t表示，控制适应性强弱的基因分别用R、r表示。杂交后代C中的母牛表现为适应性强但产奶量并未提高，说明高产奶、低适应性均为隐性性状，则推导出A的基因型为ttrr，B的基因型为TTRR，C的基因型为TtRr。通过回交，即C牛与A牛杂交(TtRr×ttrr)，获得高产奶量且适应性强的母牛(ttRr)的概率为(1/2)×(1/2)×(1/2)＝1/8。(2)在体外受精过程中，从供体公牛体内获得的精子经获能处理后，才具有受精能力。从供体母牛采集的卵子经培养达到MⅡ中期后在与精子受精过程中最终成熟。由于受精作用的随机性，为筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植前应鉴定胚胎的性别、是否具有高产奶基因和适应本地生长的基因。由于公牛为隐性纯合子，所以子代母牛的优良性状与供体母牛减数分裂产生卵子的过程中的基因重组有关。(3)提高已有胚胎利用率的最佳措施是胚胎分割。
答案：(1)生长发育 隐性 ♂A×♀C 1/8
(2)获能(或增强活力) ③ 供能 性别、高产奶和适应生长的基因 ② (3)胚胎分割
2．(2018·浙江11月选考改编)某农业生态工程示意图如下，回答下列问题：
(1)该农业生态工程体现的生态工程原理主要是____________。对该工程的经济效益分析，可从系统内部的投入和产出、____________、系统的有效贡献等三方面进行核算。
(2)若要提高该工程的经济效益，可采用农业生产的________技术在桑基上再种植大豆，也可采用农业生态工程的__________________技术放养适量的鸡、鸭等动物，以调整该工程的产业结构。
(3)某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率，除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外，还需考虑的主要因素有________________________________________________(答出2点即可)。农杆菌转化法是目前植物转基因的常用方法，该方法的基本过程是农杆菌感染植物时，____________________，并将其插入受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中__________________。
解析：(1)题图中蔗叶、蚕沙养鱼，塘泥作为甘蔗和桑树的肥料回到桑基和蔗基，桑叶养蚕，而桑葚、蚕茧、鱼和甘蔗均可加工，为人类利用，实现物质的良性循环。可从系统内部的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献等三方面分析该工程的经济效益。(2)为了提高该工程的经济效益，可采用间种技术在桑基上种植大豆，也可以适量放养鸡、鸭等动物来优化种植业和畜牧业等产业结构。(3)将重组DNA分子导入受体细胞时，导入方法、筛选条件、重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度等都是影响转化成功的因素。将重组DNA分子导入受体细胞的方法有农杆菌转化法、显微注射技术等。其中农杆菌转化法是目前植物转基因的常用方法，该方法的基本过程是农杆菌感染植物时，携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞，并将其插入受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中稳定和高效地表达。
答案：(1)物质循环 系统的实际消费 (2)间种 种植业和牧业合理优化 (3)重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度 携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞 稳定和高效地表达
3．(2021·预测)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义，流程如下图所示。据图回答下列问题：
(1)过程①采用的是细胞工程中的________技术，过程②采用的是胚胎工程中的______________技术。
(2)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用________________和________________两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。
(3)胚胎干细胞可以来自囊胚中的________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织、器官。若将图中获得的组织器官移植给个体________(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。
解析：(1)题图中过程①表示细胞核与去核卵母细胞结合，即核移植技术；过程②表示早期胚胎培养技术。(2)构建基因表达载体时需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶；基因表达载体上的标记基因的作用是便于筛选出成功导入基因表达载体的细胞。(3)囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，属于胚胎干细胞。在图示过程中，个体B提供的是细胞核，分化形成的组织、器官的性状主要是由来自个体B的遗传物质决定的，因此体外培养获得的组织、器官移植给个体B 不会发生免疫排斥反应。
答案：(1)(体细胞)核移植 (早期)胚胎培养 (2)限制性核酸内切酶(或限制酶) DNA连接酶(两空可颠倒) 标记 (3)内细胞团 B
4．(2021·预测)马鞍山南山铁矿的凹山采矿场是华东第一大露天矿坑。2017年底闭坑，停止开采。这个功勋矿区将华丽转身成为生态乐园，生态修复的总体方案正在规划设计中。请回答下列问题：
(1)实施生态工程时，需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，遵循生态工程的________原理。在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，遵循了生态工程的________原理。
(2)废矿区的锌、铜等金属离子含量较高，一般植物无法正常生长。为降低锌的含量，科研人员将酵母菌的锌转运子(ZAT)基因导入拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了____________________。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入其细胞中常用的方法是____________。
(3)生态乐园的建设需要引入一些景观植物，其中重瓣榆叶梅是一种观赏价值较高的园林树种，但由于其雌蕊退化，一般很难用种子繁殖。科研人员用微型繁殖技术可在短时间内获得大量苗木。微型繁殖技术的原理是________________，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌的原因是______________________(答出两点即可)。外植体通过______________过程形成胚状体或丛芽，诱导出试管苗，然后将试管苗移栽到大田，再培养成正常植株。
解析：(1)实施生态工程时，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，如需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，这是遵循生态工程的整体性原理的具体体现。在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，即处理好生物与环境的协调与平衡，这体现了生态工程的协调与平衡原理。(2)借助基因工程将酵母菌的锌转运子(ZAT)基因导入拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了定向改变生物的遗传性状(或克服远缘杂交不亲和的障碍或不同物种间的基因交流)。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入双子叶植物细胞中常用农杆菌转化法。(3)微型繁殖技术是指快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性。为了防止微生物寄生于植物细胞中，与植物细胞竞争营养，释放有毒物质危害植物细胞，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌。外植体(离体的植物器官、组织或细胞)通过脱分化过程形成愈伤组织，再通过再分化过程形成胚状体或丛芽等。
答案：(1)整体性 协调与平衡 (2)克服远缘杂交不亲和的障碍(或不同物种间的基因交流或定向改变生物性状) 农杆菌转化法 (3)植物细胞的全能性 微生物寄生于植物细胞中、与植物细胞竞争营养、释放有毒物质危害植物细胞 脱分化和再分化
1．(2020·江西南昌二中模拟)回答下列胚胎工程的相关问题：
(1)1890年，英国剑桥大学的生物学家将纯种的安哥拉兔的两个4细胞胚胎移入一只纯种的比利时兔的输卵管内，成功地得到两只纯种的安哥拉子兔。这个实验首次证实了__________________________的可能性。
(2)哺乳动物卵子发生过程中，减数第二次分裂是在________________过程中完成的，哺乳动物卵子和精子在发生上的重要区别是__________________________________。
在实施体外受精时，获能的精子与培养成熟的卵子，通常都可以在________________中完成受精作用，在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查____________________。
(3)胚胎移植需收集胚胎，收集胚胎时冲卵的生理学基础是________________________。胚胎分割时用分割针取样滋养层的用途是____________________________________。
(4)ES细胞是研究细胞分化的理想材料，ES细胞在饲养层细胞上，或在______________的培养液中，能够维持不分化的状态。
解析：(1)将纯种的安哥拉兔的两个4细胞胚胎移入一只纯种的比利时兔的输卵管内，成功地得到了两只纯种的安哥拉子兔。由于安哥拉兔和比利时兔为两个不同的品种，故这个实验可证实同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性。(2)哺乳动物卵子发生过程中，减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果是产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是卵子和精子在发生上的重要区别。在实施体外受精时，获能的精子与培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用，在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。(3)哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。胚胎分割后，可取滋养层细胞做DNA分析性别鉴定。(4)ES细胞在饲养层细胞上，或在添加了抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态，而在培养液中加入分化诱导因子，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。
答案：(1)同种动物的胚胎在异体动物体内发育 (2)精子和卵子结合 卵泡的形成和在卵巢内储备，是在出生前完成的 获能溶液或专用的受精溶液 受精状况和受精卵的发育能力 (3)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系 做DNA分析性别鉴定 (4)添加了抑制因子
2．(2020·河北唐山期末)2018年11月一对基因编辑先天免疫艾滋病的双胞胎婴儿在中国诞生。其基因编辑免疫艾滋病的原理为CCR5基因是HIV入侵机体细胞的主要辅助受体之一，通过基因敲除技术让CCR5基因失效，从而产生对艾滋病的免疫作用。该成果有望让那些感染艾滋病病毒的夫妇有机会生一个能免于感染艾滋病病毒的孩子。请回答下列问题：
(1)CCR5基因在________(填“T细胞”“B细胞”或“T细胞和B细胞”)中能表达。
(2)医学专家首先要卵子捐献者注射___________________________，以获得足够数量的卵子。在体外受精前，需要对精子进行________处理。
(3)基因敲除是把Cas9蛋白和特定的引导序列通过________技术导入还处于单细胞的受精卵里，使CCR5基因失效。
(4)早期胚胎发育的过程大致为受精卵→卵裂期→________→囊胚→原肠胚，囊胚中的________细胞将发育成胎膜和胎盘。
解析：(1)病毒的入侵具有特异性，HIV入侵T细胞，CCR5基因所表达的蛋白是HIV入侵机体细胞的主要辅助受体之一，因此CCR5基因在T细胞中能表达。(2)对雌性个性注射促性腺激素，可以起到超数排卵的作用，以获得足够数量的卵子(卵母细胞)。在体外受精前，需要对精子进行获能处理。(3)基因敲除是把Cas9蛋白和特定的引导序列通过显微注射技术导入还处于单细胞的受精卵里，使CCR5基因失效。(4)早期胚胎发育的过程大致为：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚，囊胚中的滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。
答案：(1)T细胞 (2)促性腺激素 获能 (3)显微注射
(4)桑椹胚 滋养层
3．根据培育良种奶牛的过程，回答下列问题：
(1)利用PCR技术扩增目的基因的前提条件是要有________________用来合成引物。若要从转基因牛的乳汁中提取血清白蛋白，则需将________________基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过________________法将目的基因导入牛的______________中，该转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获取血清白蛋白，因而称为________________________________________________________________________。
(2)人工授精时，卵子要发育到__________________期才能与精子结合，受精的标志是_______________________。
(3)胚胎分割可以看作动物________繁殖的方法之一，为了提高胚胎的利用率，在对囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割时要对内细胞团进行均等分割，目的是________________________________________________。
解析：(1)利用PCR技术扩增目的基因的前提条件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。要获取的目的基因为血清白蛋白基因，通过显微注射法将目的基因导入牛的受精卵中。该转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获取血清白蛋白，因而称为乳腺生物反应器(或乳房生物反应器)。(2)人工授精时，卵子要发育到减数第二次分裂中期才能与精子结合，受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。(3)来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物无性繁殖的方法之一。对囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割时，要对其内细胞团进行均等分割，目的是保证分割后胚胎的恢复和进一步发育。
答案：(1)一段已知目的基因的核苷酸序列 血清白蛋白
显微注射 受精卵 乳腺生物反应器(或乳房生物反应器) (2)减数第二次分裂中(或MⅡ中) 在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体 (3)无性 保证分割后胚胎的恢复和进一步发育
4．(2020·江苏南京金陵中学期末)请据图分析回答下列问题：
(1)图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从____________或____________中分离获取。
(2)过程Ⅰ是将胚胎干细胞置于经γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞构成的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质培养，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层能提供胚胎干细胞增殖所需的____________，加入抗生素是为了_________________________。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(3)过程Ⅱ是将带有遗传标记的ES细胞注入囊胚的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有______________的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是________。
(4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是_________________________________________。将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是____________________。
(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是_________________，该过程研究的意义在于解决________________________________________________问题。
(6)该研究中，包含的生物技术有________________________________(至少写出两种)。
解析：(1)胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。(2)饲养层细胞可为胚胎干细胞增殖提供所需的营养物质，而加入抗生素可防止杂菌的污染。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性。哺乳动物的早期胚胎发育过程为受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。(4)基因工程中最关键的步骤为构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是显微注射法。(5)为解决临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等问题，常用转基因动物作为器官移植的供体。为解决免疫排斥问题，在实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥。(6)该研究中，包含的生物技术有动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植等。
答案：(1)早期胚胎 原始性腺
(2)营养物质 防止杂菌污染
(3)发育的全能性 原肠胚
(4)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用 显微注射法
(5)去除胸腺后不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等
(6)动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植(至少答出两项)
5．(2020·河南八市一模)科技人员利用基因工程、胚胎工程等将哺乳动物转变成“批量生产药物的工厂”。下图为利用奶牛生产抗病毒的特效药——干扰素的基本流程。请回答下列问题：
(1)由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作________。②过程获得大量干扰素基因的方法有________________________、PCR技术扩增和人工合成。③过程中用到的“工具酶”有_______________________________________。
④过程中采用最多、最为有效的方法为_____________________________。
(2)形成受精卵的⑤过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，_____________。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有_________________。
(3)⑥过程中由受精卵形成的“早期胚胎”为________，该胚胎可用于⑦过程，也可放入________中保存。
(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，常采用________的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。
解析：(1)由题图可知，由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作反转录(逆转录)。②过程表示目的基因(干扰素基因)的获取，其方法有从cDNA文库中获取(从基因文库中获取)、利用PCR技术扩增和人工合成。③过程为基因表达载体的构建，用到的“工具酶”有限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶。④过程是将构建的基因表达载体导入动物细胞，其中采用最多、最为有效的方法为显微注射技术。(2)形成受精卵的⑤过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应。(3)⑦过程为胚胎移植，因此可用于⑦过程的是在⑥过程中由受精卵形成的“早期胚胎”——桑椹胚或囊胚。该胚胎除了用于⑦过程所示的胚胎移植外，也可放入－196 ℃的液氮中保存。(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，则该转基因牛相当于杂合子，常采用多代杂交并筛选的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。
答案：(1)反转录 从cDNA文库中获取(从基因文库中获取) 限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶 显微注射技术
(2)原核形成和融合 透明带反应和卵细胞膜反应
(3)桑椹胚或囊胚 －196 ℃的液氮
(4)多代杂交并筛选
6．(2020·广东江门一模)荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某公司引进纯种荷斯坦良种奶牛，并用以下途径繁育出荷斯坦良种奶牛群体。请回答下列问题：
(1)请把上面空格的内容补充完整。①__________激素；②________处理；③________。
(2)该公司为了在短时间内得到更多的良种奶牛，常常在进行③过程之前采用________技术进行操作。若进行操作的是囊胚阶段的胚胎，要注意的是______________。
(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？________(填“一定不相同”“可能不相同”或“一定相同”)。为什么？_________________。
(4)为了确保得到雌性的奶牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法________________________(只需写出名称或简要原理)。
解析：(1)对良种荷斯坦母牛进行超数排卵处理时需使用①促性腺激素。对受体母牛要进行②同期发情处理，以使其生殖器官的生理变化与供体相同。质量检查、培养合格的早期胚胎可以进行③胚胎移植。(2)欲得到更多的良种奶牛，常常在进行③胚胎移植之前采用胚胎分割技术进行操作。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。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代的基因型可能不相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来。(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时，可取滋养层细胞，利用DNA分子杂交技术，做DNA分析性别鉴定。
答案：(1)促性腺 同期发情 胚胎移植
(2)胚胎分割 将内细胞团均等分割
(3)可能不相同 因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来
(4)DNA分子杂交技术
7．在政府的大力支持下，部分村镇的农民率先建起了以沼气池为中心的生态工程。如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工程，并把多个单个的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中的分解者。(2)该生态系统依据的主要原理是物质循环再生原理。沼气发酵过程中的臭气是氨气，常利用硝化细菌的化能合成作用除去氨气。(3)把多个单个的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)生态农业中食物链的营养级之间的能量传递效率不变，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 将氨气转化为亚硝酸盐和硝酸盐 (3)系统的结构决定功能 (4)A
8．绿色城市的重要标志之一是实现垃圾的“减量化、资源化和无害化”。下图是垃圾资源化、无害化处理的一种方案。回答下列问题：
(1)列出该生态系统中的三种分解者的名称___________________________________。
(2)从资源与环境的角度来看，④⑤途径优于③途径的主要原因是________________、________________。
(3)进行⑦过程的甲烷杆菌与酵母菌在细胞结构上的最主要区别是________________________________________________________________________。
(4)每一位市民都应该积极参与①②过程，具体做法是______________________________。
(5)该生态工程突出体现了____________这个基本原理。
解析：(1)分解者是以分解有机物质为生的异养微生物或动物。由图示可知，该生态系统中的三种分解者是蚯蚓、蝇蛆、细菌。(2)④⑤途径运用生态学原理可充分地利用垃圾中的物质，既实现了物质的多级利用，又减少了环境污染，明显优于③途径燃烧。(3)甲烷杆菌为原核生物，而酵母菌为真核生物，甲烷杆菌无成形的细胞核。(4)每一位市民都应该积极参与①②过程，将生活垃圾进行分类。(5)从图示看出该生态工程突出体现了物质循环再生这个基本原理。
答案：(1)蚯蚓、蝇蛆、细菌(微生物) (2)④⑤途径可以充分地利用垃圾中的物质(对物质的多级利用) 减少环境污染 (3)甲烷杆菌无成形的细胞核 (4)将生活垃圾进行分类 (5)物质循环再生
第35讲 胚胎工程与生态工程
考点一 胚胎工程
1．精子和卵子的发生比较
项目
精子的发生
卵子的发生
场所
睾丸的曲细精管
卵巢
时间
从初情期开始
从胚胎出现性别分化后
变形
需变形
不需变形
分裂
均等分裂
不均等分裂
结果
形成4个精子
形成1个卵子和3个极体
2．体内受精
(1)精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。
(2)卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。
(3)受精过程
3．早期胚胎发育
4．体外受精
5．早期胚胎培养
6．胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养
(1)胚胎移植
①地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
②主要过程
—方法：手术法和非手术法
—检查受体母牛是否妊娠
③意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
(2)胚胎分割
(3)胚胎干细胞(ES或EK细胞)
1．(选修3 P63“讨论”)(1)一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
(3)刚排出的卵子是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？
答案：(1)正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出。
(3)刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成了减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。
2．(选修3 P64“旁栏思考题”)进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？
答案：是。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成减数第一次分裂。应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。
3．(选修3 P79“旁栏思考题”)对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？
答案：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养层细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良，甚至出现不能发育等问题。
1．受精过程中的“三大反应”和防止多精入卵受精的“两道屏障”
(1)顶体反应：精子和顶体膜发生的一系列改变，释放顶体酶。
(2)透明带反应：在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜拒绝其他精子再进入卵内，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
2．胚胎发育过程
3．胚胎移植的三个关键环节
(1)移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。
(3)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。
4．干细胞的分类及特点
项目
专能干细胞
多能干细胞
全能干细胞
特点
只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体
能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体
举例
上皮组织基底层的干细胞、成纤维细胞
造血干细胞
胚胎干细胞
1．观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下列问题：
(1)图中①②③表示的细胞名称依次是________________________________。假设该动物体细胞内有染色体2N条，则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是__________________________。
(2)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为________________________，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是______________________。
(3)a、b、c过程依次发生在个体发育的什么时期？__________________。精子的发生与之不同的是整个过程都在________后完成。
(4)判断卵子是否受精的标志是__________________________________________。
解析：由题图可知，③中有第一极体，说明b、c两个过程分别代表减数第一次分裂和减数第二次分裂。减数第一次分裂产生的③为次级卵母细胞；卵原细胞进行DNA复制后体积增大，形成初级卵母细胞②。受精过程中进行的减数第二次分裂(c过程)产生④，④中包含了雄原核与雌原核融合后的细胞核，染色体数目恢复到体细胞数目。卵原细胞通过有丝分裂使自身数目增加，所以a过程为有丝分裂。动物的胚胎在性别分化以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂的方式不断增加数量，并演变为初级卵母细胞，初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡。减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后(初情期)完成的；减数第二次分裂是在精子和卵细胞结合的过程中完成的。在透明带与卵细胞膜间隙观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志。
答案：(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞
2N、2N、N、2N
(2)有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂 c
透明带、卵细胞膜
(3)胎儿期、初情期后、初情期后(受精时) 初情期
(4)在卵细胞膜和透明带间隙是否可以观察到两个极体
2．下图为早期胚胎发育过程(图甲)及经过受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程(图乙)。请回答下列问题：
(1)图甲中3为________，它将来可发育为______________________________________。
(2)图乙中②指的是________。进行胚胎分割时，应选择发育到________________时期的胚胎进行操作。
(3)图乙中A细胞是________，在进行体外受精前要对精子进行________处理。哺乳动物受精过程中可阻止多精子入卵受精的机制有________(多选)。
A．顶体反应
B．精子穿越卵子透明带触及卵细胞膜，导致透明带反应
C．精子触发卵细胞膜表面微绒毛的抱合反应
D．精子入卵后，触发卵细胞膜反应
答案：(1)滋养层 胎膜和胎盘
(2)囊胚腔 桑椹胚或囊胚
(3)次级卵母细胞 获能 B、D
3．(2020·广西桂林十八中高三月考)小鼠是常用的实验动物，其受精卵在交配24小时后进行第一次分裂，3天后发育成桑椹胚，并进入子宫。下图为转基因鼠培育过程流程图。据图回答下列相关问题：
(1)给供体母鼠注射促性腺激素，目的是使其________________。在供体母鼠交配后的次日清晨，将其水死并从________处收集受精卵，置于含________________的混合气体的培养箱中培养。
(2)受精卵在培养箱中培养几小时后，可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到________。将DNA溶液注入受精卵的________原核中，注射后的受精卵经过鉴定为活的受精卵，应马上进行移植，或放入________中保存。
(3)受精卵移植的前一天晚上，受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配，使母鼠呈假孕的生理状态，这样做的目的是________________________________。
(4)由于科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制了解有限，再加上目的基因是异种生物基因，同时由于____________________，因此在转基因小鼠中，有时候会出现一些科学家意想不到的后果。
解析：(1)对供体母鼠注射促性腺激素，可以促进其超数排卵；交配后可以从供体母鼠输卵管中获得受精卵，再置于含95% 空气加5% CO2的混合气体的培养箱中培养。
(2)受精卵在培养箱中培养几小时后，可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体；将DNA溶液注入受精卵的雄原核中，注射后的受精卵经过鉴定为活的受精卵，应马上进行移植，或放入－196 ℃液氮中保存。(3)受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配，使母鼠呈假孕的生理状态，目的是为供体的受精卵移入受体提供相同的生理环境。(4)由于目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的，故在转基因小鼠中，有时候会出现一些科学家意想不到的后果。
答案：(1)超数排卵 输卵管 95% 空气加5% CO2
(2)两个极体 雄 －196 ℃液氮 (3)为供体的受精卵移入受体提供相同的生理环境 (4)目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的
4．下图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程，其中①～⑤表示操作过程。请回答下列问题：
(1)图中①过程涉及的精子需进行________处理；防止多精入卵的两道屏障为__________________________。
(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是________________。
(3)图中②过程所用的方法是____________。外源基因插入牛受精卵中的DNA上后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因：______________________________________。
(4)图中b、c分别代表囊胚的___________________________________________。
(5)图中④过程表示______________________________，由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为________。
解析：(1)题图中①过程指的是获能的精子与成熟卵细胞结合成合子，完成受精作用的过程。防止多精入卵的两道屏障为透明带反应和卵细胞膜反应。(2)为了使良种奶牛产生多个卵细胞，需用促性腺激素处理。(3)基因工程将目的基因导入受体细胞的DNA的过程中，如果破坏生命活动必需的某些基因，受体细胞将会死亡，不能发育成转基因生物。(5)由一个囊胚得到两个个体，该过程要涉及胚胎分割和胚胎移植技术，且得到的两个个体性别相同。
答案：(1)获能 透明带反应、卵细胞膜反应
(2)促使其超数排卵
(3)显微注射法 外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达(合理即可)
(4)囊胚腔、内细胞团
(5)胚胎分割和胚胎移植 100%
5．(2020·广东中山一中模拟)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细胞)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下。请回答下列问题：
(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，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________技术。
(4)小鼠胚胎干细胞(ES细胞)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细胞进行定向诱导分化后用于疾病的细胞治疗。
解析：(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，分瓶后的培养称为传代培养。培养的细胞在铺满培养皿底时由于相互接触而停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)用人工方法从灰鼠输卵管内获得2细胞胚胎，该过程称为冲卵；从灰鼠体内取出卵子，通过体外受精(或核移植)后经早期胚胎培养也可获得早期胚胎。(3)重组囊胚可通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内继续发育。胚胎移植时要求代孕受体是同种、生理状态相同的其他雌性动物。在畜牧生产中采用胚胎移植技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，在短时间内得到大量优良后代。采用胚胎分割技术可进一步提高胚胎的利用率。(4)小鼠胚胎干细胞(ES细胞)可从早期胚胎或原始性腺中获得，囊胚的内细胞团细胞属于胚胎干细胞。
答案：(1)原代培养 (细胞的)接触抑制 (2)冲卵 体外受精(或核移植) (3)胚胎移植 同种、生理状态相同的其他雌性动物 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 胚胎分割 (4)内细胞团细胞
考点二 生物技术的安全性和伦理问题
1．转基因生物的安全性
2．生物技术中的伦理问题
(1)克隆
①治疗性克隆与生殖性克隆
项目
治疗性克隆
生殖性克隆
区别
目的
从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗
用于生育，获得人的复制品
水平
细胞水平
个体水平
联系
都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变
②中国政府态度：禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。
(2)试管婴儿与设计试管婴儿
3．基因身份证
(1)否定的理由：个人基因信息的泄露造成基因歧视，势必造成遗传性失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等严重后果。
(2)肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高，通过基因检测可以及早预防、适时治疗，达到挽救患者生命的目的。
4．生物武器
(1)种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。
(2)中国政府的态度：在任何情况下不发展、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。
1．克隆动物、试管动物与转基因动物
项目
克隆动物
试管动物
转基因动物
概念
用核移植的方法获得的动物
用体外受精的方法获得的动物
由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物
技术
核移植
体外受精
DNA重组技术
生殖方式
无性繁殖
有性生殖
有性生殖或保持原生殖方式
遗传特性
主要与供核个体相同
具备双亲的遗传性状
具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性
相同点
三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎
2.生物工程技术应用组合
(1)转基因植物培育：基因工程＋植物组织培养。
(2)转基因动物培育：基因工程＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(3)克隆动物培育：核移植＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(4)植物体细胞杂交：酶工程＋体细胞融合＋植物组织培养。
(5)试管婴儿培育：体外受精＋动物细胞培养＋胚胎移植。
1．下列是人们利用基因编辑技术的一些事例：
事例1 这几年生物科学领域发展异常迅速的技术有基因编辑技术——CRISPR。CRISPR的最大优势在于其前所未有的精准度，它能够敲除基因组中的任何基因，而在基因组的特定位置插入基因，可为农作物导入优良性状。
事例2 2018年11月26日，来自中国深圳的科学家贺建奎在第二届人类基因组编辑国际峰会召开前一天宣布，一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿于11月在中国健康诞生。这对双胞胎的一个基因经过修改，使他们出生后即能天然抵抗艾滋病。这是世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿。
事例3 镉在人体内富集可引起慢性中毒，导致“痛痛病”，我国科学家袁隆平及其研究团队，通过敲除水稻细胞中的吸镉基因，成功培育出几乎不含镉的水稻新品种。
据此回答下列问题：
(1)CRISPR的实现需要使用________________酶敲除(切割)基因，使用________________酶连接特定位置插入的基因。
(2)基因编辑婴儿的产生需要将编辑的基因导入______________________细胞，通过______________________，然后再通过_________________________技术移入受体子宫。
(3)经过敲除吸镉基因的编辑基因一般通过________导入水稻细胞中以得到水稻新品种。
(4)基因编辑婴儿和克隆人一样引发了伦理问题，请简述中国政府对克隆人的态度：________________________________________________(答出2点即可)。
解析：(1)CRISPR的实现需要使用限制性核酸内切酶敲除(切割)基因，使用DNA连接酶连接特定位置插入的基因。(2)基因编辑婴儿的产生需要将编辑的基因导入受精卵细胞中，通过早期胚胎培养技术，然后再通过胚胎移植技术移入受体子宫。(3)水稻为单子叶植物，经过敲除吸镉基因的编辑基因，一般通过基因枪法导入水稻细胞中以得到水稻新品种。(4)中国政府对克隆人的态度是禁止生殖性克隆人。一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。但是，中国不反对治疗性克隆。
答案：(1)限制性核酸内切(或限制) DNA连接 (2)受精卵 早期胚胎培养 胚胎移植 (3)基因枪法 (4)禁止生殖性克隆人；不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验；不反对治疗性克隆
2．阅读以下材料，回答下列问题：
材料 自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼的研究取得很大进步。如转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快，饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。最近，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
(1)转基因鱼培育成功的物质基础是______________________________________。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是________个。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致其生长速度快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是________________________________________________。
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因是________________________________________________。
(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是________________________________________________。
试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因是_________________________。
解析：(1)转基因技术就是通过基因拼接，把目的基因拼接到载体上，实质上是DNA之间的连接。(2)GH是含有191个氨基酸的蛋白质，由于蛋白质、控制蛋白质合成的mRNA上的碱基数目及控制蛋白质合成的DNA上的碱基数目这三者的比例为1∶3∶6，所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是1 146个。(3)该转基因鱼转入的是生长激素基因，生长激素能促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。(4)转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点，当这种鱼扩散到其他环境中时，与其他种类的鱼杂交，被转入的基因就有可能转移到其他的鱼体内，造成基因污染；同时，由于该种转基因鱼具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争时，优势明显，所以可能引起生态危机。(5)三倍体鱼由于不能产生正常的生殖细胞，无法繁殖后代，因此不会造成生态危机。
答案：(1)遗传物质都是DNA (2)1 146 (3)转基因鱼体内合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成
(4)转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，引起生态危机 (5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体
三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、过度竞争，引起生态危机
考点三 生态工程
1．生态工程
2．生态经济
3．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的问题
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、自然构成复合系统
统一协调各种关系，保障生态系统的平衡与稳定
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：总体功能大于部分之和
保持系统很高的生产力
珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系
4.设计生态工程的五大原理及实例整合[连一连]
由此可见，除⑤外均涉及整体性原理，除①⑤外均涉及协调与平衡原理。
5．生态工程发展的前景
(1)“生物圈2号”生态工程实验的启示：使我们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识。
(2)发展前景：我们需要走有中国特色的道路，即不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
1．(选修3 P108“资料分析”资料2讨论T3)如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？
答案：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。
2．(选修3 P110“资料分析”讨论T1)为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦，而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？
答案：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境 。例如，氮、磷等养分就能够在该生态系统的生物体间充分地循环利用而很少流到系统外。
3．(选修3 P122“讨论”T1改编)在“矿区废弃地的生态恢复工程”案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？
答案：矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此种植适应性强、耐旱的灌木、草和树。
六类生态工程实例中所遵循的原理
(1)在六类生态工程实例中除“矿区废弃地的生态恢复工程”外，其余五大生态工程均涉及“整体性”原理。
(2)除“矿区废弃地的生态恢复工程”及“农村综合发展型生态工程”外，均涉及“协调与平衡”原理。
(3)只有“农村综合发展型生态工程”涉及“物质循环再生”原理。
(4)只有“农村综合发展型生态工程”及“大区域生态系统恢复工程”涉及“物种多样性”原理。
(5)只有“小流域综合治理生态工程”及“矿区废弃地的生态恢复工程”涉及“系统学和工程学”原理。
1．请回答下列问题：
(1)生态经济主要是通过实行“______”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______，从而实现废弃物的资源化。
(2)近年来大力推广的生态农业是一个自我维持的生态系统，其特点是保持和完善系统内的生态平衡，其设计原则是能量的________和物质的循环再生，以求得最大的生产力和可持续发展。我国农民收集一切可能的有机物质使其转变为有机肥料，保持土壤肥力的做法称为__________农业。
(3)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的________原理。同时，通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，这又体现了生态工程的________原理。我国西北一些地区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，其失败的原因主要是违背了________原理。
解析：(1)生态经济主要是通过实行“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)生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理，能量流动和物质循环主要是通过食物链完成，可通过合理设计食物链，使废物资源化，以便使能量多级利用，减少环境污染。(3)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的物质循环再生原理；通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，这又体现了生态工程的整体性原理；我国西北一些地区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，其失败的原因主要是违背了协调与平衡原理。
答案：(1)循环经济 生产原料 (2)多级利用 无废弃物 (3)物质循环再生 整体性 协调与平衡
2．(2020·河北邢台月考)下图为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答下列与生态工程建设相关的问题：
(1)与传统的工程相比，生态工程是一类____________________的工程体系。
(2)由图可知，恢复矿区生态环境，首先要通过机械方法___________________________。
(3)恢复矿区生态环境的关键在于恢复植被，恢复植被的措施是________而不是种农作物，原因是__________________________________________。
(4)该生态工程所遵循的原理主要是________________、________________。
解析：(1)与传统的工程相比，生态工程实现了物质的循环利用，是一类少消耗、多效益、可持续发展的工程体系。(2)由题图可知，恢复矿区生态环境，首先要利用工程机械平整压实土地，人工制造表土，以利于植树种草。(3)农作物的种植需要土壤具有一定的肥力，矿区土壤贫瘠，不适于种植农作物，应通过植树种草恢复植被。(4)该生态工程因地制宜，在保护环境的同时，发展牧草加工业，实现了自然、经济、社会的和谐发展，主要遵循了生态工程的整体性原理和协调与平衡原理。
答案：(1)少消耗、多效益、可持续发展 (2)平整压实土地，人工制造表土 (3)植树种草 矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长 (4)整体性原理 协调与平衡原理
[易误警示]
易错点1 误认为精子“获能”就是获得能量并认为排卵就是排出卵泡
[点拨] (1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
易错点2 受精的标志≠受精完成的标志
[点拨] 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
易错点3 滋养层≠饲养层
[点拨] (1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。
(2)饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
易错点4 人工授精≠体外受精
[点拨] 人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的。
易错点5 “传统经济”≠“生态经济”
[点拨] (1)传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
(2)生态经济实现了“原料→产品→原料→产品”的生产体系，是实现了废弃物资源化的循环经济。具有少消耗、多收益、可持续的特点。
易错点6 “整体性原理”≠“系统整体性原理”
[点拨] (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。
(2)系统整体性原理：系统整体性原理强调整体大于部分之和，即“1＋1＞2”，目的是保持系统有很高的生产力，互利共生的生物能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。
易错点7 误认为利用物质循环再生原理可以提高生态系统的能量传递效率
[点拨] 能量传递效率是由生态系统中物种本身的特性决定的。
[纠错体验]
1．下列关于哺乳动物胚胎工程的叙述，错误的是( )
A．胚胎分割时，最好选择桑椹胚或原肠胚
B．胚胎干细胞具有发育的全能性，可从早期胚胎中分离获取
C．胚胎移植时，受体母畜的生理状态必须与供体母畜相同
D．培育试管动物时，受精过程及早期胚胎发育过程在体外进行
解析：选A。胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
2．下图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是( )
A．图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘
B．胚胎干细胞的体积和细胞核都较小
C．胚胎干细胞可以增殖而不发生分化
D．利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用
解析：选C。题图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官。胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大，在体外培养情况下，可以只增殖而不发生分化。利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。
3．(2020·临川二中月考)传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。为实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路。
2016年11月，南昌市政府提出不仅要解决交通拥堵问题，还要打造海绵城市。海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。回答下列问题：
(1)人类要实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是____________和____________。
(2)建设海绵城市的一个通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统，还种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种需遵循________________原理；建设海绵城市的目的之一是“扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展”，体现了________原理。
答案：(1)循环经济 生态工程
(2)协调与平衡 整体性
1．(2015·高考重庆卷)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。回答下列问题：
(1)拟进行如下杂交：
♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)―→C
选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常____________________。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是________性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是__________，后代中出现这种母牛的概率是__________(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。
(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。
精子要具有受精能力，需对其进行____________________________________处理；卵子的成熟在过程________中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖，其作用是_______________________________。为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的____________________。子代母牛的优良性状与过程________的基因重组有关。
(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用________技术。
解析：(1)用具有适宜本地生长基因的纯种母牛作母本的原因之一是胚胎能在母体内正常生长发育。设控制产奶量高低的基因分别用T、t表示，控制适应性强弱的基因分别用R、r表示。杂交后代C中的母牛表现为适应性强但产奶量并未提高，说明高产奶、低适应性均为隐性性状，则推导出A的基因型为ttrr，B的基因型为TTRR，C的基因型为TtRr。通过回交，即C牛与A牛杂交(TtRr×ttrr)，获得高产奶量且适应性强的母牛(ttRr)的概率为(1/2)×(1/2)×(1/2)＝1/8。(2)在体外受精过程中，从供体公牛体内获得的精子经获能处理后，才具有受精能力。从供体母牛采集的卵子经培养达到MⅡ中期后在与精子受精过程中最终成熟。由于受精作用的随机性，为筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植前应鉴定胚胎的性别、是否具有高产奶基因和适应本地生长的基因。由于公牛为隐性纯合子，所以子代母牛的优良性状与供体母牛减数分裂产生卵子的过程中的基因重组有关。(3)提高已有胚胎利用率的最佳措施是胚胎分割。
答案：(1)生长发育 隐性 ♂A×♀C 1/8
(2)获能(或增强活力) ③ 供能 性别、高产奶和适应生长的基因 ② (3)胚胎分割
2．(2018·浙江11月选考改编)某农业生态工程示意图如下，回答下列问题：
(1)该农业生态工程体现的生态工程原理主要是____________。对该工程的经济效益分析，可从系统内部的投入和产出、____________、系统的有效贡献等三方面进行核算。
(2)若要提高该工程的经济效益，可采用农业生产的________技术在桑基上再种植大豆，也可采用农业生态工程的__________________技术放养适量的鸡、鸭等动物，以调整该工程的产业结构。
(3)某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率，除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外，还需考虑的主要因素有________________________________________________(答出2点即可)。农杆菌转化法是目前植物转基因的常用方法，该方法的基本过程是农杆菌感染植物时，____________________，并将其插入受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中__________________。
解析：(1)题图中蔗叶、蚕沙养鱼，塘泥作为甘蔗和桑树的肥料回到桑基和蔗基，桑叶养蚕，而桑葚、蚕茧、鱼和甘蔗均可加工，为人类利用，实现物质的良性循环。可从系统内部的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献等三方面分析该工程的经济效益。(2)为了提高该工程的经济效益，可采用间种技术在桑基上种植大豆，也可以适量放养鸡、鸭等动物来优化种植业和畜牧业等产业结构。(3)将重组DNA分子导入受体细胞时，导入方法、筛选条件、重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度等都是影响转化成功的因素。将重组DNA分子导入受体细胞的方法有农杆菌转化法、显微注射技术等。其中农杆菌转化法是目前植物转基因的常用方法，该方法的基本过程是农杆菌感染植物时，携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞，并将其插入受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中稳定和高效地表达。
答案：(1)物质循环 系统的实际消费 (2)间种 种植业和牧业合理优化 (3)重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度 携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞 稳定和高效地表达
3．(2021·预测)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义，流程如下图所示。据图回答下列问题：
(1)过程①采用的是细胞工程中的________技术，过程②采用的是胚胎工程中的______________技术。
(2)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用________________和________________两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。
(3)胚胎干细胞可以来自囊胚中的________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织、器官。若将图中获得的组织器官移植给个体________(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。
解析：(1)题图中过程①表示细胞核与去核卵母细胞结合，即核移植技术；过程②表示早期胚胎培养技术。(2)构建基因表达载体时需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶；基因表达载体上的标记基因的作用是便于筛选出成功导入基因表达载体的细胞。(3)囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，属于胚胎干细胞。在图示过程中，个体B提供的是细胞核，分化形成的组织、器官的性状主要是由来自个体B的遗传物质决定的，因此体外培养获得的组织、器官移植给个体B 不会发生免疫排斥反应。
答案：(1)(体细胞)核移植 (早期)胚胎培养 (2)限制性核酸内切酶(或限制酶) DNA连接酶(两空可颠倒) 标记 (3)内细胞团 B
4．(2021·预测)马鞍山南山铁矿的凹山采矿场是华东第一大露天矿坑。2017年底闭坑，停止开采。这个功勋矿区将华丽转身成为生态乐园，生态修复的总体方案正在规划设计中。请回答下列问题：
(1)实施生态工程时，需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，遵循生态工程的________原理。在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，遵循了生态工程的________原理。
(2)废矿区的锌、铜等金属离子含量较高，一般植物无法正常生长。为降低锌的含量，科研人员将酵母菌的锌转运子(ZAT)基因导入拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了____________________。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入其细胞中常用的方法是____________。
(3)生态乐园的建设需要引入一些景观植物，其中重瓣榆叶梅是一种观赏价值较高的园林树种，但由于其雌蕊退化，一般很难用种子繁殖。科研人员用微型繁殖技术可在短时间内获得大量苗木。微型繁殖技术的原理是________________，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌的原因是______________________(答出两点即可)。外植体通过______________过程形成胚状体或丛芽，诱导出试管苗，然后将试管苗移栽到大田，再培养成正常植株。
解析：(1)实施生态工程时，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，如需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，这是遵循生态工程的整体性原理的具体体现。在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，即处理好生物与环境的协调与平衡，这体现了生态工程的协调与平衡原理。(2)借助基因工程将酵母菌的锌转运子(ZAT)基因导入拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了定向改变生物的遗传性状(或克服远缘杂交不亲和的障碍或不同物种间的基因交流)。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入双子叶植物细胞中常用农杆菌转化法。(3)微型繁殖技术是指快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性。为了防止微生物寄生于植物细胞中，与植物细胞竞争营养，释放有毒物质危害植物细胞，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌。外植体(离体的植物器官、组织或细胞)通过脱分化过程形成愈伤组织，再通过再分化过程形成胚状体或丛芽等。
答案：(1)整体性 协调与平衡 (2)克服远缘杂交不亲和的障碍(或不同物种间的基因交流或定向改变生物性状) 农杆菌转化法 (3)植物细胞的全能性 微生物寄生于植物细胞中、与植物细胞竞争营养、释放有毒物质危害植物细胞 脱分化和再分化
1．(2020·江西南昌二中模拟)回答下列胚胎工程的相关问题：
(1)1890年，英国剑桥大学的生物学家将纯种的安哥拉兔的两个4细胞胚胎移入一只纯种的比利时兔的输卵管内，成功地得到两只纯种的安哥拉子兔。这个实验首次证实了__________________________的可能性。
(2)哺乳动物卵子发生过程中，减数第二次分裂是在________________过程中完成的，哺乳动物卵子和精子在发生上的重要区别是__________________________________。
在实施体外受精时，获能的精子与培养成熟的卵子，通常都可以在________________中完成受精作用，在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查____________________。
(3)胚胎移植需收集胚胎，收集胚胎时冲卵的生理学基础是________________________。胚胎分割时用分割针取样滋养层的用途是____________________________________。
(4)ES细胞是研究细胞分化的理想材料，ES细胞在饲养层细胞上，或在______________的培养液中，能够维持不分化的状态。
解析：(1)将纯种的安哥拉兔的两个4细胞胚胎移入一只纯种的比利时兔的输卵管内，成功地得到了两只纯种的安哥拉子兔。由于安哥拉兔和比利时兔为两个不同的品种，故这个实验可证实同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性。(2)哺乳动物卵子发生过程中，减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果是产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是卵子和精子在发生上的重要区别。在实施体外受精时，获能的精子与培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用，在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。(3)哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。胚胎分割后，可取滋养层细胞做DNA分析性别鉴定。(4)ES细胞在饲养层细胞上，或在添加了抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态，而在培养液中加入分化诱导因子，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。
答案：(1)同种动物的胚胎在异体动物体内发育 (2)精子和卵子结合 卵泡的形成和在卵巢内储备，是在出生前完成的 获能溶液或专用的受精溶液 受精状况和受精卵的发育能力 (3)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系 做DNA分析性别鉴定 (4)添加了抑制因子
2．(2020·河北唐山期末)2018年11月一对基因编辑先天免疫艾滋病的双胞胎婴儿在中国诞生。其基因编辑免疫艾滋病的原理为CCR5基因是HIV入侵机体细胞的主要辅助受体之一，通过基因敲除技术让CCR5基因失效，从而产生对艾滋病的免疫作用。该成果有望让那些感染艾滋病病毒的夫妇有机会生一个能免于感染艾滋病病毒的孩子。请回答下列问题：
(1)CCR5基因在________(填“T细胞”“B细胞”或“T细胞和B细胞”)中能表达。
(2)医学专家首先要卵子捐献者注射___________________________，以获得足够数量的卵子。在体外受精前，需要对精子进行________处理。
(3)基因敲除是把Cas9蛋白和特定的引导序列通过________技术导入还处于单细胞的受精卵里，使CCR5基因失效。
(4)早期胚胎发育的过程大致为受精卵→卵裂期→________→囊胚→原肠胚，囊胚中的________细胞将发育成胎膜和胎盘。
解析：(1)病毒的入侵具有特异性，HIV入侵T细胞，CCR5基因所表达的蛋白是HIV入侵机体细胞的主要辅助受体之一，因此CCR5基因在T细胞中能表达。(2)对雌性个性注射促性腺激素，可以起到超数排卵的作用，以获得足够数量的卵子(卵母细胞)。在体外受精前，需要对精子进行获能处理。(3)基因敲除是把Cas9蛋白和特定的引导序列通过显微注射技术导入还处于单细胞的受精卵里，使CCR5基因失效。(4)早期胚胎发育的过程大致为：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚，囊胚中的滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。
答案：(1)T细胞 (2)促性腺激素 获能 (3)显微注射
(4)桑椹胚 滋养层
3．根据培育良种奶牛的过程，回答下列问题：
(1)利用PCR技术扩增目的基因的前提条件是要有________________用来合成引物。若要从转基因牛的乳汁中提取血清白蛋白，则需将________________基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过________________法将目的基因导入牛的______________中，该转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获取血清白蛋白，因而称为________________________________________________________________________。
(2)人工授精时，卵子要发育到__________________期才能与精子结合，受精的标志是_______________________。
(3)胚胎分割可以看作动物________繁殖的方法之一，为了提高胚胎的利用率，在对囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割时要对内细胞团进行均等分割，目的是________________________________________________。
解析：(1)利用PCR技术扩增目的基因的前提条件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。要获取的目的基因为血清白蛋白基因，通过显微注射法将目的基因导入牛的受精卵中。该转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获取血清白蛋白，因而称为乳腺生物反应器(或乳房生物反应器)。(2)人工授精时，卵子要发育到减数第二次分裂中期才能与精子结合，受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。(3)来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物无性繁殖的方法之一。对囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割时，要对其内细胞团进行均等分割，目的是保证分割后胚胎的恢复和进一步发育。
答案：(1)一段已知目的基因的核苷酸序列 血清白蛋白
显微注射 受精卵 乳腺生物反应器(或乳房生物反应器) (2)减数第二次分裂中(或MⅡ中) 在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体 (3)无性 保证分割后胚胎的恢复和进一步发育
4．(2020·江苏南京金陵中学期末)请据图分析回答下列问题：
(1)图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从____________或____________中分离获取。
(2)过程Ⅰ是将胚胎干细胞置于经γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞构成的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质培养，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层能提供胚胎干细胞增殖所需的____________，加入抗生素是为了_________________________。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(3)过程Ⅱ是将带有遗传标记的ES细胞注入囊胚的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有______________的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是________。
(4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是_________________________________________。将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是____________________。
(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是_________________，该过程研究的意义在于解决________________________________________________问题。
(6)该研究中，包含的生物技术有________________________________(至少写出两种)。
解析：(1)胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。(2)饲养层细胞可为胚胎干细胞增殖提供所需的营养物质，而加入抗生素可防止杂菌的污染。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性。哺乳动物的早期胚胎发育过程为受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。(4)基因工程中最关键的步骤为构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是显微注射法。(5)为解决临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等问题，常用转基因动物作为器官移植的供体。为解决免疫排斥问题，在实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥。(6)该研究中，包含的生物技术有动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植等。
答案：(1)早期胚胎 原始性腺
(2)营养物质 防止杂菌污染
(3)发育的全能性 原肠胚
(4)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用 显微注射法
(5)去除胸腺后不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等
(6)动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植(至少答出两项)
5．(2020·河南八市一模)科技人员利用基因工程、胚胎工程等将哺乳动物转变成“批量生产药物的工厂”。下图为利用奶牛生产抗病毒的特效药——干扰素的基本流程。请回答下列问题：
(1)由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作________。②过程获得大量干扰素基因的方法有________________________、PCR技术扩增和人工合成。③过程中用到的“工具酶”有_______________________________________。
④过程中采用最多、最为有效的方法为_____________________________。
(2)形成受精卵的⑤过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，_____________。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有_________________。
(3)⑥过程中由受精卵形成的“早期胚胎”为________，该胚胎可用于⑦过程，也可放入________中保存。
(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，常采用________的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。
解析：(1)由题图可知，由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作反转录(逆转录)。②过程表示目的基因(干扰素基因)的获取，其方法有从cDNA文库中获取(从基因文库中获取)、利用PCR技术扩增和人工合成。③过程为基因表达载体的构建，用到的“工具酶”有限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶。④过程是将构建的基因表达载体导入动物细胞，其中采用最多、最为有效的方法为显微注射技术。(2)形成受精卵的⑤过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应。(3)⑦过程为胚胎移植，因此可用于⑦过程的是在⑥过程中由受精卵形成的“早期胚胎”——桑椹胚或囊胚。该胚胎除了用于⑦过程所示的胚胎移植外，也可放入－196 ℃的液氮中保存。(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，则该转基因牛相当于杂合子，常采用多代杂交并筛选的方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。
答案：(1)反转录 从cDNA文库中获取(从基因文库中获取) 限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶 显微注射技术
(2)原核形成和融合 透明带反应和卵细胞膜反应
(3)桑椹胚或囊胚 －196 ℃的液氮
(4)多代杂交并筛选
6．(2020·广东江门一模)荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某公司引进纯种荷斯坦良种奶牛，并用以下途径繁育出荷斯坦良种奶牛群体。请回答下列问题：
(1)请把上面空格的内容补充完整。①__________激素；②________处理；③________。
(2)该公司为了在短时间内得到更多的良种奶牛，常常在进行③过程之前采用________技术进行操作。若进行操作的是囊胚阶段的胚胎，要注意的是______________。
(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？________(填“一定不相同”“可能不相同”或“一定相同”)。为什么？_________________。
(4)为了确保得到雌性的奶牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法________________________(只需写出名称或简要原理)。
解析：(1)对良种荷斯坦母牛进行超数排卵处理时需使用①促性腺激素。对受体母牛要进行②同期发情处理，以使其生殖器官的生理变化与供体相同。质量检查、培养合格的早期胚胎可以进行③胚胎移植。(2)欲得到更多的良种奶牛，常常在进行③胚胎移植之前采用胚胎分割技术进行操作。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。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代的基因型可能不相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来。(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时，可取滋养层细胞，利用DNA分子杂交技术，做DNA分析性别鉴定。
答案：(1)促性腺 同期发情 胚胎移植
(2)胚胎分割 将内细胞团均等分割
(3)可能不相同 因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来
(4)DNA分子杂交技术
7．在政府的大力支持下，部分村镇的农民率先建起了以沼气池为中心的生态工程。如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工程，并把多个单个的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中的分解者。(2)该生态系统依据的主要原理是物质循环再生原理。沼气发酵过程中的臭气是氨气，常利用硝化细菌的化能合成作用除去氨气。(3)把多个单个的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)生态农业中食物链的营养级之间的能量传递效率不变，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 将氨气转化为亚硝酸盐和硝酸盐 (3)系统的结构决定功能 (4)A
8．绿色城市的重要标志之一是实现垃圾的“减量化、资源化和无害化”。下图是垃圾资源化、无害化处理的一种方案。回答下列问题：
(1)列出该生态系统中的三种分解者的名称___________________________________。
(2)从资源与环境的角度来看，④⑤途径优于③途径的主要原因是________________、________________。
(3)进行⑦过程的甲烷杆菌与酵母菌在细胞结构上的最主要区别是________________________________________________________________________。
(4)每一位市民都应该积极参与①②过程，具体做法是______________________________。
(5)该生态工程突出体现了____________这个基本原理。
解析：(1)分解者是以分解有机物质为生的异养微生物或动物。由图示可知，该生态系统中的三种分解者是蚯蚓、蝇蛆、细菌。(2)④⑤途径运用生态学原理可充分地利用垃圾中的物质，既实现了物质的多级利用，又减少了环境污染，明显优于③途径燃烧。(3)甲烷杆菌为原核生物，而酵母菌为真核生物，甲烷杆菌无成形的细胞核。(4)每一位市民都应该积极参与①②过程，将生活垃圾进行分类。(5)从图示看出该生态工程突出体现了物质循环再生这个基本原理。
答案：(1)蚯蚓、蝇蛆、细菌(微生物) (2)④⑤途径可以充分地利用垃圾中的物质(对物质的多级利用) 减少环境污染 (3)甲烷杆菌无成形的细胞核 (4)将生活垃圾进行分类 (5)物质循环再生
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