高考生物二轮复习专题6生物技术与工程第3讲胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程学案含答案

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1．胚胎工程
(1)受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体，受精完成的标志是雌雄原核融合完成。
(2)早期胚胎培养中培养液的成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核苷酸(两酸)，以及血清等物质。
(3)用非激素处理法采集的卵母细胞需要在体外人工培养到减数第二次分裂中期才能与获能的精子受精。
(4)胚胎移植仅属于一种技术，移植的是通过有性生殖或无性生殖产生的胚胎，其本身并不是一种生殖方式。
(5)胚胎移植的生理学基础：①供、受体生殖器官的生理变化相同；②早期胚胎与母体子宫无组织上的联系；③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应；④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系。
(6)胚胎移植过程中两次使用激素：第一次是对供受体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。
(7)胚胎移植过程中两次检查：第一次对收集的胚胎进行质量检查；第二次对受体是否妊娠进行检查。
2．生物技术引发的伦理问题
(1)关于设计试管婴儿的争论焦点
①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。
②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。
(2)关于基因检测的争论焦点
①对个人隐私权提出挑战。
②制造基因歧视。
3．生态工程
(1)生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。
(2)生态工程的研究对象为“社会—经济—自然”复合系统。
(3)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，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。
1．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用( )
2．采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的( )
3．培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质( )
4．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异( )
5．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育( )
6．受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方( )
7．顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的( )
8．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害( )
9．转基因生物不改变生物原有的分类地位、减少了农药使用、保护了农田土壤环境( )
答案 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.× 7.× 8.× 9.√
1．对囊胚进行分割时，要注意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。
2．胚胎在受体内存活的最可能的生理基础是受体子宫基本上不对外来胚胎发生免疫排斥反应。
3．生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。
考点一 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题
1．胚胎工程的操作流程
2．试管婴儿和设计试管婴儿
(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④。
(2)试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题；设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(3)两者都需体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
3．转基因生物的安全性问题
(1)食物安全方面：可能合成毒蛋白、出现新的过敏原、改变食物的营养成分等。
(2)生物安全方面：有可能造成“基因污染”，危害生物的多样性。
(3)环境安全方面：有可能打破物种的原有界限，改变生态系统的能量流动和物质循环；造成二次污染或产生危害动植物和人类的病原微生物。
考向一 胚胎工程及其应用
1．(2019·泰州高三期末)下列关于利用胚胎工程技术培育试管牛的叙述，正确的是( )
A．胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的无性繁殖潜力
B．使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应
C．通过注射促性腺激素等方法对良种母牛做超数排卵处理
D．通过假阴道法、电刺激法等方法对精子进行获能处理
答案 C
解析 胚胎移植中的胚胎是通过人工体外授精获得的，属于有性生殖，A项错误；受体对移入子宫的外来胚胎几乎不发生免疫排斥反应，因此无需使用免疫抑制剂，B项错误；用促性腺激素对良种母牛进行注射处理，可促使其超数排卵，C项正确；收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法，对精子进行获能处理方法包括培养法和化学诱导法，D项错误。
2．(2019·南京、盐城第二次模拟)下图是利用奶牛乳腺生产血清白蛋白的过程。下列有关叙述错误的是( )
A．将牛组织置于清水中并加入一定量的胰蛋白酶处理可得到单细胞
B．图中涉及基因工程、动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等技术
C．选用未受精的卵细胞作为受体细胞是因为其具有让细胞核全能性得到表达的环境
D．若要获得同卵双胎或多胎，分割囊胚时需将内细胞团均等分割
答案 A
解析 图中，首先把血清蛋白基因导入牛的细胞中，获得转基因的细胞，取该转基因的细胞核移植到去核的卵细胞中，经过早期胚胎培养及胚胎移植获得转基因奶牛。动物细胞需要在特定的培养液中培养，用胰蛋白酶处理可以得到单细胞，A项错误；图示有转基因技术、动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养及胚胎移植等技术，B项正确；未受精的卵母细胞较大，营养物质丰富，含有促进细胞核全能性表达的物质，C项正确；可通过胚胎分割获得多个胚胎，从而获得同卵双胎或多胎，D项正确。
3．胚胎工程技术在生产中的应用包括(多选)( )
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力
C．采用机械方法将早期胚胎分割产生同卵双胎
D．在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体
答案 ABC
解析 在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体的技术属于动物细胞工程。
4．(2019·江苏，29)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，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)。
①DNA测序
②染色体倍性分析
③体细胞结构分析
④抗原—抗体杂交
答案 (1)促性腺激素 减数第二次分裂中期 (2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶) 维持培养液的pH (3)分割 2 (4)①④
解析 (1)为获取更多的卵(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。
考向二 生物技术的安全性和伦理问题
5．“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精，并在试管中培养得到早期胚胎，再将早期胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。这项技术不仅使一部分不能生育的夫妇重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答下列问题：
(1)“试管婴儿”技术在生物学上主要依据的原理是______。
A．有性生殖B．组织培养
C．克隆技术D．基因工程
(2)要通过人工方法得到“同卵双胞胎”，采用的技术是____________________。同卵双胞胎的性别是否相同？________(填“是”或“否”)。
(3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是___________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________，在技术手段上的区别是____________________________________。
(4)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_______________________________________。
答案 (1)A (2)胚胎分割移植 是 (3)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病 后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断
(4)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
解析 (1)试管婴儿也是由精子与卵细胞结合形成的受精卵发育而来的，是有性生殖的产物。(2)进行胚胎分割移植，可形成同卵双胞胎，二者性别完全相同。(3)“试管婴儿”技术主要用于帮助不孕夫妇孕育胎儿；“设计试管婴儿”技术可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病。(4)设计婴儿性别会引起性别比例失调，违反了伦理道德。
6．现代生物技术在造福人类的同时，也可能引起一系列的安全性和伦理问题，回答以下有关问题：
(1)为了减少转基因技术对人类的危害，在转基因生物或其产品的研究过程中若用大肠杆菌作为转基因的受体菌株，限定必须使用在______________________条件下便会死去的菌株。
(2)生物武器包括__________、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等。
(3)对于“基因身份证”，反对者认为：通过基因检测确定和治疗遗传病目前困难重重，而且存在个人基因资讯泄露造成社会生活中出现__________的风险，因此没有必要进行基因检测。
答案 (1)37摄氏度人体温度 (2)致病菌 (3)基因歧视
解析 (1)转基因生物的安全性问题主要包括食物安全、生物安全、环境安全，为了减少转基因技术对人类的危害，在转基因生物或其产品的研究过程中若用大肠杆菌作为转基因受体的菌株，限定必须使用在37摄氏度人体温度条件下便会死去的菌株。
(2)生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等。
(3)对于“基因身份证”，反对者认为：通过基因检测确定和治疗遗传病目前困难重重，而且存在个人基因资讯泄露造成社会生活中出现基因歧视的风险，因此没有必要进行基因检测。
考点二 生态工程
1．生态工程的原理和实例
2．根据实例，确定生态工程的原理
3.生态农业设计6大原则
(1)应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；(2)应当能够构成一个合理的生产结构；(3)应当充分利用自然界的物质和能量资源；(4)应当体现减少环境污染的原则；(5)应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；(6)所设计的生态农业系统，从理论上看应当能够实现良性循环。
4．整体性原理和系统整体性原理的对比分析
(1)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，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)系统整体性原理指总体功能大于各部分之和，即1＋1>2，目的是保持系统有很高的生产力，如藻类和珊瑚虫组成的高效的植物—动物营养循环使珊瑚礁能够保持很高的系统生产力，体现了系统整体性原理。
考向 生态工程的原理和应用
7．(2019·河南开封模拟)党的十九大报告指出：“大力度推进生态文明建设，……全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降。重大生态保护和修复工程进展顺利，森林覆盖率持续提高。生态环境治理明显加强，环境状况得到改善。”请回答下列与生态工程有关的问题：
(1)上述成就的取得与走生态经济之路有关，生态经济主要遵循“__________________”的原则，而相关的最重要手段之一就是生态工程。如人们对已被破坏的生态环境进行修复和重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进了人和自然的和谐发展。
(2)“全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降”，其手段之一是实现废弃物的资源化，这在很大程度上与生态工程所遵循的“______________________原理”有关。
(3)早期建设“三北防护林”过程中，辽宁西部章古台地区的樟子松林由于生物种类过于单一，使得松毛虫肆虐，原本茂密葱绿的森林甚至成为鸟兽了无踪影的“不毛之地”。这与生态工程所遵循的“________原理”不符，与该基本原理相应的生态学理论基础是_________。
(4)珊瑚虫与某些藻类共生组成的珊瑚礁区，众多的生物通过食物关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高了系统生产力。珊瑚礁之所以能够保持如此高的生产力，得益于实现了“1＋1>2”的“______________原理”。
(5)人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统之中，在植被贫瘠地区号召农民植树造林的同时，还应关注他们的生活问题，才能避免发生“前面造林，后面砍林”的现象，从根本上达到造林护林的目的。这遵循的是生态工程的“______________原理”。
(6)我国南方水网地区的“桑基鱼塘”模式，把桑、蚕、鱼、稻等单个生产系统通过优化组合，有机地整合到一起，成为高效生态系统。此与生态工程建设所遵循的“______________原理”有关。
(7)生态工程对恢复和重建受损的生态环境有重要作用，但为什么不能走“先污染、破坏，后治理”的老路？__________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)循环经济 (2)物质循环再生 (3)物种多样性 生态系统的稳定性 (4)系统整体性 (5)整体性 (6)系统的结构决定功能 (7)生态系统的恢复力稳定性是有一定限度的，因而导致了生态工程的局限性，使生态工程并不能解决所有的污染、破坏问题
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成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济的最重要的手段之一就是生态工程。
(2)“全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降”，其手段之一是实现废弃物的资源化，这在很大程度上与生态工程所遵循的“物质循环再生原理”有关。
(3)生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，生态系统的稳定性越高。早期建设“三北防护林”过程中，辽宁西部章古台地区的樟子松林由于生物种类过于单一，使得松毛虫肆虐，原本茂密葱绿的森林甚至成为鸟兽了无踪影的“不毛之地”。这与生态工程所遵循的“物种多样性原理”不符，与该基本原理相应的生态学理论基础是生态系统的稳定性。
(4)系统整体性原理强调各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并实现“1＋1＞2”的效果。珊瑚虫与某些藻类共生组成的珊瑚礁区，众多的生物通过食物关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高了系统生产力。珊瑚礁之所以能够保持如此高的生产力，得益于实现了“1＋1＞2”的“系统整体性原理”。
(5)人类处在一个社会－经济－自然复合而成的系统中，进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是还要顾及经济和社会等系统的影响力。如在植被贫瘠地区号召农民植树造林的同时，还应关注他们的生活问题，才能避免发生“前面造林，后面砍林”的现象，从根本上达到造林护林的目的。这遵循的是生态工程的“整体性原理”。
(6)系统的结构决定功能原理是指生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。我国南方水网地区的“桑基鱼塘”模式，把桑、蚕、鱼、稻等单个生产系统通过优化组合，有机地整合到一起，成为高效生态系统，大大提高了系统的生产力。此与生态工程建设所遵循的“系统的结构决定功能原理”有关。
(7)生态工程对恢复和重建受损的生态环境有重要作用，但生态系统的恢复力稳定性是具有一定限度的，因而导致了生态工程的局限性，使生态工程不能解决所有的污染、破坏问题。所以生态工程中不能走“先污染、破坏，后治理”的老路。
8．现有一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。请回答下列问题：
(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、______________、______________、____________原理。
答案 (1)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 系统学和工程学
解析 (1)依据题干提供的信息分析可知，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池时，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。(2)植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理、物质循环再生原理等。
1．(2019·南通等七市第二次模拟)2018年3月，我国科学家宣布首次利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，精准地将人亨廷顿舞蹈症基因插入猪成纤维细胞中，成功培育出亨廷顿舞蹈症的模型猪，为治疗人类神经细胞功能退行性疾病提供了理想的动物模型。有关叙述正确的是( )
A．外源基因插入猪成纤维细胞中，其变异类型属于染色体变异
B．以猪成纤维细胞作为受体细胞的主要原因是它具有全能性
C．模型猪的培育涉及体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术
D．模型猪为老年痴呆等疾病的病理研究、药物研发提供试验材料
答案 D
解析 外源基因插入猪成纤维细胞中，变异类型属于基因重组，A项错误；以猪成纤维细胞作为受体细胞的原因是该细胞分化程度低，全能性的表达能力高，B项错误；模型猪的培育未涉及体外受精技术，C项错误；模型猪为治疗人类神经细胞功能退行性疾病提供了理想的动物模型，即能帮助研究老年痴呆等疾病的病理、为药物研发提供试验材料，D项正确。
2．生态工程可以帮助我们构筑尊崇自然、绿色发展的生态体系。下列相关叙述错误的是( )
A．生态工程是生态学与系统学的结合
B．达到经济、生态和社会的同步发展是生态工程的目的
C．整体大于部分之和体现了生态工程的整体性原理
D．考虑环境承载力体现了生态工程的协调与平衡原理
答案 C
解析 生态工程是生态学与系统学的结合，A项正确；生态工程建设的目的是遵循物质循环规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展，B项正确；系统整体性原理：系统各组分间要有适当的比例关系，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1＞2”，C项错误；协调与平衡原理：生态系统的生物要适应环境，且生物的数量不能超过环境承载力(环境容纳量)的限度，D项正确。
3．(2019·南京、盐城5月模拟)下列有关动物细胞工程和胚胎工程的叙述，错误的是(多选)( )
A．动物细胞培养时，需对细胞进行一次脱分化和两次胰蛋白酶处理
B．适宜条件下进行动物细胞培养，细胞周期的长短不随细胞培养进程而改变
C．胚胎工程中常对桑椹胚或囊胚进行二分割，可以获得基因型完全相同的两个胚胎
D．为了防止早期胚胎培养过程中发生微生物污染，应将培养箱抽成真空以消毒、灭菌
答案 ABD
解析 动物细胞培养不需要对细胞进行脱分化，A项错误；适宜条件下，细胞周期持续时间长短会随细胞培养进程而改变，B项错误；来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎工程中常对桑椹胚或囊胚进行二分割，可以获得基因型完全相同的两个胚胎，C项正确；培养过程中培养箱不能抽成真空，因为细胞需要氧气，D项错误。故选ABD。
4．下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答下列问题：
(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14h，黑暗10h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是__________________。然后从雌鼠输卵管中取出卵子；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是使_____________。再在37℃、5%CO2条件下，精卵共同作用4h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎________期开始的标志。
(2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除精核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是_______________________________________。
(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵母细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于____________________________________。
答案 (1)促使其超数排卵 精子获能 囊胚 (2)后代都是纯合子，可明显缩短育种年限
(3)甲的体细胞核和乙的细胞质中的线粒体
5．利用病原微生物、毒素、生化毒剂等作为战争武器，危害性极大。阅读下列材料，回答问题：
材料一 联合国组织的一个专家小组的研究报告指出，虽然许多国家签订了《禁止生物武器公约》，但对生物武器的研制工作并未停止，因此，对生物武器防治方法的研究也应得到加强。
材料二 将生物战剂做成干粉或液体喷洒到空气中，形成有害的气雾云团，叫做“生物战剂气溶胶”。它的颗粒很小，肉眼很难看得见，渗透力极强，杀伤范围广。一些通常通过食物或昆虫传播的病原体也可以通过气溶胶经呼吸道感染，所以，使人致死的剂量较其他感染途径小。
(1)有可能成为“生物战剂气溶胶”病原体的生物，应属于哪些类群？(请列举两例)
______________________________________________________________________。
(2)人体抵抗病原体的第一道防线是______________。最有效的防线是________________。
(3)在战争中，为预防敌方使用生物武器，你认为参战部队采取的最有效措施是____________。请简述这一措施的原理：__________________________________________________________。
答案 (1)细菌、病毒、衣原体、立克次氏体等(答两项即可) (2)皮肤、黏膜 特异性免疫(或第三道防线) (3)接种常见病原体的疫苗 使参战人员体内产生相应的抗体和记忆细胞，当病原体侵入人体时，会迅速产生强烈的免疫反应
解析 人体免疫有三道防线：第一道防线是皮肤和黏膜，第二道防线是体液中的杀菌物质和吞噬细胞，第三道防线是特异性免疫，其中最有效的是第三道防线。常见的生物武器有致病菌、病毒等，所以预防生物武器的最有效措施是接种疫苗。
6．回答下列有关生态工程的问题：
(1)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传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
(2)生态农业建设中，处理秸秆的主要方式是用作沼气发酵和培养食用菌，而不采用燃烧的方法。这样做有哪两方面的意义？
①______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________；
②_____________________________________________________________________________。
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，体现了生态工程的______________原理。
答案 (1)遭到破坏的生态环境(或受损的生态系统) (2)①大大提高了能量的利用效率，使生态系统中的能量持续高效地流向对人类最有益的部分 ②减轻了对环境的污染 整体性
解析 (1)生态工程的主要任务是生态修复。(2)农作物秸秆的废物资源化，避免了能源浪费和环境污染。建设生态工程不仅仅需要考虑生态保护，还要考虑国计民生，体现的是整体性原理。
专题强化练
一、单项选择题
1．(2019·徐州考前模拟)下图表示培养和纯化X细菌的部分操作步骤，下列有关叙述正确的是( )
A．步骤①操作时，倒好平板后应立即将其倒置，防止水蒸气落在培养基上造成污染
B．步骤②接种环和试管口应先在火焰上灼烧，接种环冷却后再放入试管中沾取菌液
C．步骤③沿多个方向划线，使接种物逐渐稀释，培养后可根据出现的单个菌落计数
D．步骤④是将培养皿放在恒温培养箱中培养，一段时间后所得到的都是X细菌的菌落
答案 B
解析 倒完平板后立即盖上培养皿的皿盖，等待平板冷却凝固后将平板倒过来放置，A项错误；步骤②接种环在火焰上灼烧后，待冷却后才可以沾取菌液进行平板划线，B项正确；步骤③沿多个方向划线，使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落，但不能用于计数，C项错误；步骤④将培养皿放在恒温培养箱培养后可用来对X细菌进行分离得到纯种，D项错误。
2．(2019·南通等七市第三次调研)下列关于果醋、腐乳制作的叙述，错误的是( )
A．都需要原核生物作为菌种进行发酵
B．都需要控制温度、氧气等发酵条件
C．都需要通过相关操作控制杂菌污染
D．都需要对实验结果进行评价
答案 A
解析 果醋需要醋酸杆菌(原核生物)作为菌种进行发酵，腐乳制作需要毛霉(真核生物)作为菌种进行发酵，A项错误；果醋、腐乳的制作都需要控制温度、氧气等发酵条件，B项正确；果醋、腐乳的制作都需要通过相关操作控制杂菌污染，C项正确；果醋、腐乳的制作都需要对实验结果进行评价，D项正确。
3．(2019·扬州考前调研)下列有关制备固定化酵母细胞的叙述，正确的是( )
A．利用5%的海藻酸钠溶液比蒸馏水活化酵母细胞效果更好
B．采用酒精灯小火或间断加热使海藻酸钠溶化后还需要注意定容处理
C．将溶化后的海藻酸钠立即与活化的酵母细胞等量混合并充分混匀
D．以恒定的速度将注射器中的溶液滴加到适宜的CaCl2溶液中即可获得规则的凝胶珠
答案 B
解析 海藻酸钠溶液会包埋酵母细胞，活化酵母细胞效果会更差，A项错误；溶化海藻酸钠应采用酒精灯小火或间断加热，防止海藻酸钠焦糊，溶化后还需要及时定容，B项正确；将海藻酸钠溶液与酵母细胞混合时，需将溶化后的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞，以避免温度过高杀死酵母细胞，C项错误；以恒定的速度将注射器中的溶液滴加到适宜的CaCl2溶液中，慢慢会形成规则的凝胶珠，D项错误。
4．(2019·南京、盐城第二次模拟)下列关于生物学中常见的几种酶的叙述，正确的是( )
A．DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合
B．用限制性核酸内切酶从质粒上切下一个目的基因需消耗4个水分子
C．Taq酶是PCR仪扩增DNA分子时常用的一种耐高温的DNA连接酶
D．在解离根尖分生区细胞时加入纤维素酶有利于提高解离的效果
答案 B
解析 黏性末端与黏性末端之间的碱基自动形成氢键，DNA连接酶催化形成磷酸二酯键，A项错误；切下一个目的基因需要打开2个切口，破坏4个磷酸二酯键，水解一个磷酸二酯键需要一分子水参与，故需消耗4个水分子，B项正确；Taq酶是耐高温的DNA聚合酶，C项错误；对根尖分生区进行解离用解离液处理，不需要纤维素酶，D项错误。
5．下列关于高等哺乳动物胚胎工程的相关叙述，错误的是( )
A．早期胚胎培养通常需要加入动物血清
B．胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显等特点
C．从动物体内获取的精子不能直接与卵细胞结合完成受精过程
D．胚胎移植可移植到其他任一经同期发情处理过的雌性哺乳动物体内
答案 D
解析 早期胚胎培养通常需要加入动物血清，以补充合成培养基缺乏的物质，A正确；胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显等特点，B正确；从动物体内获取的精子经过获能处理后才能与卵子结合完成受精作用，C正确；胚胎移植需要移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，D错误。
6．生物技术的安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述错误的是( )
A．应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质
B．有人反对进行基因检测，是因为怕引起个人基因资讯的泄漏
C．反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D．生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
答案 D
解析 在转基因过程中，避免基因污染和对人类的影响，必须严格选择目的基因，A正确；有人反对进行基因检测，是因为怕引起个人基因资讯的泄漏，B项正确；反对设计试管婴儿的原因之一是防止有人滥用此技术选择性设计婴儿，违背伦理道德，C项正确；生物武器是指有意识地利用致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标，以达到战争目的的一类武器，干扰素为淋巴因子，非生物武器，D项错误。
二、多项选择题
7．(2019·南京、盐城5月模拟)下列有关实验操作流程的叙述中，错误的是( )
A．制作植物细胞有丝分裂临时装片的流程：解离→染色→漂洗→制片
B．腐乳制作的流程：豆腐长毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
C．血细胞(球)计数板的使用：盖盖玻片→滴培养液→等待沉降→镜检计数→刷洗
D．果酒果醋制作流程：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒→醋酸发酵→果醋
答案 AC
解析 制作植物细胞有丝分裂临时装片的流程：解离→漂洗→染色→制片，A项错误；腐乳制作的流程：豆腐长毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制，B项正确；血球计数板的使用：盖盖玻片→滴培养液→等待沉降→镜检计数→清洗，C项错误；果酒果醋制作流程：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒→醋酸发酵→果醋，D项正确。故选AC。
8．下图为农杆菌Ti质粒的T－DNA区段结构示意图。农杆菌附着植物细胞后，T－DNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制，然后进入植物细胞并整合到染色体上，继而诱发细胞异常生长和分裂，形成植物肿瘤。以下有关叙述正确的是( )
A．Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外
B．植物肿瘤的形成与A、B两个基因的表达有关
C．清除植物肿瘤组织中的农杆菌后肿瘤不再生长
D．利用T－DNA进行转基因时需保留LB、RB序列
答案 ABD
解析 Ti质粒是环状的DNA分子，存在于农杆菌的拟核DNA之外，A项正确；A、B两个目的基因导入到受体细胞的染色体上进行表达，继而诱发细胞异常生长和分裂，形成植物肿瘤，B项正确；农杆菌将自身Ti质粒的T－DNA整合到植物细胞染色体上，诱发了植物肿瘤的形成，故清除肿瘤组织中的农杆菌后，肿瘤仍可继续生长，C项错误；只有T－DNA保留LB、RB序列，T－DNA才能在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制，然后进入植物细胞并整合到染色体上，D项正确；故选ABD项。
9．下列关于DNA重组技术基本工具的叙述，正确的是( )
A．天然质粒须经过人工改造后才能作为载体
B．限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成
C．不同限制酶切割DNA分子后产生的黏性末端不同
D．DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上
答案 AB
解析 天然的质粒不能作为载体，必须要经过人工改造后才能作为载体，A项正确；限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成，B项正确；限制酶有特异性，不同限制酶切割DNA分子后产生的黏性末端一般不同，但是某些不同的限制性酶切割DNA分子后可以产生相同的黏性末端，C项错误；DNA连接酶不能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上，DNA连接酶可修复DNA片段，D项错误。故选AB项。
三、非选择题
10．(2019·南京、盐城第二次模拟)酵母菌是一类在自然界分布广泛的单细胞真菌，可用于酿造业，也是基因工程中常用的受体细胞。请回答下列利用酵母菌开展实验的相关问题：
(1)某同学在果酒制作过程中检测发酵液是否含有酒精，取样后滴加适量酸性重铬酸钾溶液并振荡，若观察到溶液颜色的变化是________________________，则说明发酵液中含有酒精。酵母菌将葡萄糖分解为酒精的酶位于__________________(填细胞结构)。
(2)在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”中，需要定期用血球计数板(规格为1mm×
1mm×0.1mm)对其进行计数分析。图甲是某次样液稀释100倍后观察到的一个中方格中酵母菌的数量，则发酵液中酵母菌种群的密度是__________个/mL。若实验者未对取样顺序做好标记，可依据测定发酵液中__________来确定取样的先后顺序。
(3)随着发酵的进行，高浓度酒精会抑制酵母菌活性，因而要筛选酒精耐受力高的酵母菌菌种。某小组将三种酵母菌分别接种在相同浓度的培养液中，在相同且适宜条件下密闭发酵。每隔一段时间，轻轻摇晃瓶子并__________，然后称重发酵瓶。用测定的实验数据绘制了图乙，据图分析__________菌种酒精耐受力最高，原因是_____________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)科研人员利用基因工程技术对酵母菌进行了改造，得到如下三种菌株。菌株Ⅰ：能合成纤维素酶，但不能分泌到细胞外；菌株Ⅱ：合成的纤维素酶能分泌到细胞外；菌株Ⅲ：合成的纤维素酶能分泌到细胞外并固定于细胞壁上。在工业生产中利用纤维素生产大量酒精时，选用菌株Ⅲ的原因是_______________________________________________________________。
答案 (1)橙色变成灰绿色 细胞质基质 (2)4.25×108 pH (3)拧松瓶盖(或放气) Y1 在1～4天，含Y1菌种的培养液失重量最大，培养液中酒精含量最高 (4)菌种Ⅲ分泌的纤维素酶能固定于细胞壁上，可重复利用
解析 酵母菌是兼性厌氧型生物，有氧条件下进行有氧呼吸，增加数量，无氧条件下进行酒精发酵。(1)酒精遇酸性重铬酸钾溶液会由橙色变成灰绿色，如果检测结果有酒精，说明酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸的场所是细胞质基质。(2)计算可知，该中方格中酵母菌的数量是17，血球计数板一个大方格共有25个中方格，稀释100倍，每个大方格的容积是0.1mm3。故1mL菌液中的总菌数是：17×25×10000×100＝4.25×108。发酵的过程中会产生二氧化碳影响培养液的pH，故可以测定pH来判断取样顺序。(3)酒精发酵的过程中，会产生二氧化碳，一段时间后可以进行放气(二氧化碳)，然后称重，瓶子会变轻。Y1的失重量最大，故产生的酒精最多，其酒精耐受力最高。(4)菌株Ⅲ合成的纤维素酶能分泌到细胞外并固定于细胞壁上，可以重复利用，故可以选用菌株Ⅲ利用纤维素生产大量酒精。
11．(2019·盐城第四次模拟)利用紫外线诱变选育高产β-胡萝卜素的三孢布拉霉负菌，未突变菌不能在含有一定浓度的β-紫罗酮的培养基上生长，菌体随β-胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色。下图甲为选育及提取获得β-胡萝卜素的流程，请回答下列问题：
(1)为选出高产突变菌种，还应在培养基中添加____________________，从用途上分析，该培养基类型是____________________。在接入菌种前，应对培养基进行____________________，以避免杂菌污染。
(2)某同学进行正确的②接种操作后，培养的平板菌落分布如图乙所示。该同学所用接种工具是____________________；由于____________________，所以培养基上只有少数菌能生长形成菌落。
(3)进行③过程时，应选取______色的菌落接种至液体培养基，进行该过程的目的是____________________。经过程⑥浓缩后，可用___________法对色素分离并鉴定提取的胡萝卜素粗品。
答案 (1)一定浓度的β-紫罗酮 选择培养基 高压蒸汽灭菌 (2)玻璃涂布器 基因突变频率低 (3)橙红 扩大所需菌体数量 纸层析
解析 (1) 未突变菌不能在含有一定浓度的β-紫罗酮的培养基上生长，突变菌能在含有一定浓度的β-紫罗酮的培养基上生长，为选出高产突变菌种，可在培养基中添加一定浓度的β-紫罗酮，从用途上分析，该培养基属于选择培养基。在接入菌种前，应对培养基进行高压蒸汽灭菌，以避免杂菌污染。(2)某同学进行正确的②接种操作后，培养的平板菌落分布均匀，则该同学的接种方法为稀释涂布平板法，所用接种工具是玻璃涂布器；由于基因突变频率低，所以培养基上只有少数菌能生长形成菌落。(3)菌体随β-胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色，因此进行③过程时，应选取橙红色的菌落接种至液体培养基，液体培养基可更好地满足菌体生命活动的需要，进行该过程的目的是扩大所需菌体数量。经过程⑥浓缩后，可用纸层析法分离提取的胡萝卜素粗品，并和标准样品进行对比。
12．(2019·扬州考前调研)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。
(1)获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用________技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。
(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是________(填写字母，单选)。
A．人血细胞启动子
B．水稻胚乳细胞启动子
C．大肠杆菌启动子
D．农杆菌启动子
(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是__________________
_______________________________________________________________________________。
(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是__________________________________________
___________________________________。
(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与__________的生物学功能一致。
答案 (1)总RNA(或mRNA) PCR
(2)B (3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化 (4)水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工 (5)HSA
解析 (1)为获取HSA基因，可通过反转录法，首先需采集人的血液，提取总RNA合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。由于DNA两条链是反向平行的，复制时也是方向相反，如图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，则另一条引物位于另一条链的相反一端。(2)启动子通常具有物种及组织特异性，故若构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是水稻胚乳细胞启动子。(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化。(4)由于大肠杆菌为原核生物，无生物膜系统，而水稻为真核生物，具有生物膜系统，故在人体合成的初始HSA多肽，与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工。(5)为证明rHSA具有医用价值，需对基因工程的产物进行鉴定，即确认rHSA与HSA的生物学功能一致。
13．(2019·南通等七市第三次调研)人参皂甙具有抗肿瘤等作用。科研人员设计如图1所示流程制备人参皂甙Rg3，并研究了过程③生物反应器中人参细胞产量、人参皂甙Rg3产量随培养时间的变化，结果如图2。请回答：
(1)过程②通常需用______________酶处理将愈伤组织分散成单个细胞。过程③通常采用振荡培养，除有利于增加溶解氧外，还能防止__________________________。
(2)由图2可知，生物反应器中人参细胞的数量呈______增长，影响人参皂甙Rg3产量的因素有____________和____________。
(3)科研人员研究了人参皂甙Rg3、LeY单克隆抗体(LeY是一种肿瘤相关抗原)以及两者联合使用(联合组)对人子宫内膜移行上皮癌细胞数量增长的影响，结果如图3。
①药物抑制癌细胞数量增长的途径可能有__________、____________等。
②计算细胞数量增长抑制率需测定空白对照组培养相同时间后的细胞数。写出计算细胞数量增长抑制率的公式：______________________________________________________________。
③根据图3结果，可得出的结论是__________________________________________________。
答案 (1)纤维素酶和果胶 细胞聚集 (2)“S”型 人参细胞数量 培养时间 (3)①抑制癌细胞增殖 促进癌细胞凋亡 ②(对照组细胞数－实验组细胞数)/对照组细胞数×100% ③人参皂甙Rg3、LeY单克隆抗体均能抑制癌细胞数量的增长，两者联合使用效果更佳
解析 (1)植物细胞细胞壁的主要成分是：纤维素和果胶，故过程②愈伤组织去除细胞壁可分散成单个细胞，去除植物细胞壁通常需用纤维素酶和果胶酶。过程③植物细胞培养通常采用振荡培养，有利于增加溶解氧，还能防止细胞聚集。(2)通过图2分析可知，随着培养时间的延长，人参细胞数量先增加后稳定；人参皂甙Rg3产量先增加后稳定，故生物反应器中人参细胞的数量呈“S”型增长，影响人参皂甙Rg3产量的因素有人参细胞数量和培养时间。(3)①药物抑制癌细胞数量增长的途径可能有两种：一是抑制癌细胞增殖，二是促进癌细胞凋亡等。②通过与对照组对比癌细胞的数量变化，可以知道药物对癌细胞的抑制情况，故计算癌细胞数量增长抑制率的公式为：(对照组细胞数－实验组细胞数)/对照组细胞数×100%。③根据图3结果，可得出的结论是人参皂甙Rg3、LeY单克隆抗体均能抑制癌细胞数量的增长，两者联合使用效果更佳。
14．长江的水体污染主要是由于流入长江的次级河流在流经城镇时，城镇中的生活污水、工业废水大量排入而造成的。某小组利用人工浮床技术对次级河流中的水质进行净化分析，实验装置如下图。请据图回答下列问题：
(1)图中植物的作用是__________________________________。该植物采收后，可干燥处理用来提取______________等金属。
(2)此案例属于____________生态工程的实例，它遵循的生态工程原理是__________________
_______________(写出一个即可)。
(3)该小组利用人工浮床开展了“茭白和菖蒲对生活污水净化效果”的研究，你认为该研究所用的实验装置应至少设置______组，应采取的处理措施是_______________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应_________________。
(5)该工程能有效防止“水华”发生，提高水体的透明度，其原因是______________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)吸收水中的化学元素 铜、锌、汞 (2)城市环境 协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等 (3)4 一组只栽茭白，一组只栽菖蒲，一组混栽等量的茭白和菖蒲，一组不栽植物 (4)相等且尽量多 (5)一方面浮床植物在生长过程中能利用水中的氮、磷污染物，减少藻类生长所需的无机盐；另一方面又能通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖
解析 (1)浮床植物在生长过程中能利用水中的氮、磷污染物，吸收水中的金属离子，因此将该植物干燥处理后可用来提取铜、锌、汞等金属。(2)人类对城市生活污水的治理应用了生态工程的协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等。(3)根据对照原则，应至少设置4组装置，一组只栽茭白，一组只栽菖蒲，一组混栽等量的茭白和菖蒲，一组不栽植物作空白对照。(4)为了避免实验误差，每个实验装置中的植物株数应相等且尽量多。(5)提高水体的透明度，即抑制水中藻类的生长，可从减少水中矿质元素含量和减弱藻类植物的光合作用两方面考虑。
生态工程实例
生态工程原理
无废弃物农业
遵循物质循环再生原理
在人工林中增加植被层次
遵循物种多样性原理
太湖水体富营养化，引起大面积水华
违反协调与平衡原理
前面造林，后面砍林
违反整体性原理