北師大版高中生物復習教案：選修三 現(xiàn)代生物科技

選現(xiàn)代生物科技專題

第31講生態(tài)工程與胚胎工程

最新考綱全國卷考情

1.簡述生態(tài)工程的原理（H）2.生態(tài)工程的實例（I）

3.動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎（I）2016?全國卷n(40)

4胚.胎干細胞的移植（I）5.胚胎工程的應用（II）

考點一生態(tài)工程

|考點I自主梳理|夯基固本提精華

1.生態(tài)工程的概念

應用生態(tài)學、經(jīng)濟學的有關理論和系統(tǒng)論方法，以生態(tài)環(huán)境保護與社會經(jīng)濟協(xié)同

發(fā)展（可持續(xù)發(fā)展）為目的，對人工生態(tài)系統(tǒng)、人類社會環(huán)境和資源進行保護、改

造、治理、調控和建設的綜合工藝技術體系或綜合工藝過程。

2.生態(tài)工程的相關理論

（1）系統(tǒng)論

①定義：指相互聯(lián)系的諸要素的綜合體。

②系統(tǒng)的基本特征

a.系統(tǒng)是一個有序的有機整體;

b.一個系統(tǒng)執(zhí)行特定的功能;

c.系統(tǒng)具有較強的整體功能:

d.系統(tǒng)的組成成分之間發(fā)生相互作用；

e.系統(tǒng)具有二M的邊界。

（2）生物之間的共生、抗生理論

①含義：生態(tài)系統(tǒng)中的所有生物都與其他生物之間存在著各種各樣的登遍驍系和

相互作用。

②共生、抗生的關系

生物種群間的某生關系是生態(tài)工程中的生物之間相互利用、相互促進、互為防護

的重要機制。

③意義：利用這些基本理論建造生態(tài)工程，是保證其穩(wěn)定性、提高綜合效益的重

要保障.

(3)生物多樣性理論

①理論依據(jù)：在自然的生態(tài)系統(tǒng)中，由于其生物種群數(shù)量較生富，結構及營養(yǎng)關

系復雜,因而具有密置的穩(wěn)定性。而人為的生態(tài)系統(tǒng)(例如農(nóng)田)，其種群組成單

二，穩(wěn)定性很低。

②意義：為了保證生態(tài)工程所構建的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性，而且能夠創(chuàng)造

良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，在生態(tài)工程設計和實施的過程中，必須以生物多樣

拄為重要原則。

(4)食物鏈理論

①食物鏈的作用：生態(tài)系統(tǒng)中的生物通過食物鏈彼此聯(lián)系，可以將某種形式的能

量和物質轉變成另一種形式的能量和物質。

②通過食物鏈的轉化形式

a.可以把一種生物產(chǎn)品轉化成為另一種類型的生物產(chǎn)品;

b.可以使低能量的生物產(chǎn)品轉化為施能量的生物產(chǎn)品；

c.可以將一些低價值的產(chǎn)品轉變?yōu)楦邇r值的產(chǎn)品；

d.可以通過食物鏈某一環(huán)節(jié)生物產(chǎn)品的增加或減少，調節(jié)另一環(huán)節(jié)的生物史通數(shù)

量；

e.在人為的生態(tài)工程系統(tǒng)中，可以通過對食物鏈各環(huán)節(jié)的調控，改變物質、能量

的轉移途徑和富集方式。

深挖教材

(1)利用生物立體布局技術建立農(nóng)業(yè)生態(tài)工程有什么意義？

提示它可以實現(xiàn)空間上多層次和時間上多序列的產(chǎn)業(yè)結構，使各種生物處于不

同的生態(tài)位，各得其所，相得益彰，既充分利用太陽輻射能和土地資源，又為農(nóng)

作物形成一個良好的生態(tài)環(huán)境。

(2)農(nóng)作物系統(tǒng)生態(tài)工程三種模式有哪些區(qū)別？

提示間作是指兩種以上的作物在同一季節(jié)成行間隔種植；套作是指在前一作物

的生長后期，于株間或行間種植后一作物；復種是指在一塊地上一年內種植、收

獲兩季以上作物的種植方式。

(3)請依次填出下列實例對應的①?④生態(tài)工程原理

生態(tài)工程實例生態(tài)工程原理

無廢棄物農(nóng)業(yè)遵循①物質循環(huán)再生原理

在人工林中增加植被層次遵循②物種多樣性原理

太湖水體富營養(yǎng)化引起大面積水華違反③協(xié)調與平衡原理

前面造林，后面砍樹違反④整體性原理

|應試對接高考|感悟高考找規(guī)律

1.(全國卷)現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng)，處理流程為“厭氧沉淀池一曝氣池一兼

氧池一植物池”，其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污

水經(jīng)凈化處理后，可用于澆灌綠地?；卮饐栴}：

(1)污水流經(jīng)厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步逢化。在這個過程中，微生

物通過___________呼吸將有機物分解。

⑵植物池中，水生植物、昆蟲、魚類、蛙類和底泥中的微生物共同組成了

(生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群)。在植物池的食物網(wǎng)中，植物位于第

營養(yǎng)級。植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于所固定的能。

⑶生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性、協(xié)調與平衡、和

____________等原理。

(4)一般來說，生態(tài)工程的主要任務是對進行修復，對造成環(huán)境污

染和破壞的生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。

答案(1)無氧和有氧(或細胞)

⑵群落一生產(chǎn)者太陽

⑶物質循環(huán)再生物種多樣性

(4)已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng))

2.黨的十九大報告指出要“大力度推進生態(tài)文明建設……全面節(jié)約資源有效推進,

能源資源消耗強度大幅下降。重大生態(tài)保護和修復工程進展順利，森林覆蓋率持

續(xù)提高。生態(tài)環(huán)境治理明顯加強，環(huán)境狀況得到改善”。請回答下列相關問題：

(1)生態(tài)工程是對進行修復重建，對進行改善,

促進人和自然的和諧發(fā)展。

⑵全面節(jié)約資源有效推進，能源資源消耗強度大幅下降很大程度上得益于實行

””的原則,從而實現(xiàn)廢棄物的資源化。

（3）實行生態(tài)工程，很多時候還需要考慮人文關懷、貧困地區(qū)的收入等問題，這樣

才能很好地緩解“前面造林，后面砍樹”的現(xiàn)象，這遵循的是生態(tài)工程的

原理。

（4）在保護瀕危植物方面，運用了很多技術，比如微型繁殖運月的是

技術，其原理是_____________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________0

（5）在處理城市生態(tài)系統(tǒng)垃圾時，采用了生物治理法，分解者處理垃圾的相關目的

基因從分解者體內用陋切割下來，再與相連導入受體菌。

答案（1）已被破壞的生態(tài)環(huán)境造成環(huán)境污染和破壞時傳統(tǒng)生產(chǎn)方式（2）循環(huán)

經(jīng)濟（3）整體性（4）植物組織培養(yǎng)植物細胞的全能性（5）限制載體（或質粒）

考點二胚胎工程

|考點|自主梳理|夯基固本提精華

1.體內受精和早期胚胎發(fā)育

⑴精子與卵子的發(fā)生

項目精子的發(fā)生卵子的發(fā)生

場所睪丸血細精管卵巢

時間從初情期開始從胚胎出現(xiàn)性別分化后

變形會變形不需變形

分裂均等分裂不均等分裂

結果形成4個精子形成1個卵子和3個極體

（2）受精

①精子獲能：剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物生殖道內發(fā)

生相應的生理變化后，才能獲得受精能力。

②卵子的準備：卵子要在輸卵管內進一步成熟，到減II中期（時期）,才具備與精

子受精的能力。

③受精過程主要包括：精子穿過放射冠和透明帶,進入卵細胞膜，原核形成和融

會。

(3)早期胚胎發(fā)育過程

受受卵

.方|分裂方式：有絲分裂

卵裂--------

I特點：細胞數(shù)目增多?但總體積不增加.或略有減小

桑棋胚|：該時期細胞屬于全些細胞

(■內細胞團：發(fā)育為胎兒的各種組織

雇網(wǎng)《滋養(yǎng)層細胞：發(fā)發(fā)為胎膜和胎盤

I［囊胚腔：內含液體

原腸胚出現(xiàn)了?:個胚層和原腸腔

2.體外受精與早期胚胎培養(yǎng)及胚胎工程的應用

⑴體外受精

|受精：獲能溶液中或專用受精溶液中受精|

(2)早期胚胎培養(yǎng)

①培養(yǎng)液成分：無機鹽、有機鹽(兩鹽)；維生素、激素(兩素);氨基酸、核昔酸(兩

酸)，另外還有水、血清等。

②胚胎去向：向受體移植或冷凍保存。

(3)胚胎移植

①地位：胚胎工程其他技術的最后一道工序。

②主要過程：

供體母牛受體產(chǎn)牛

畫一d.?遒的處理.?…

I處理L超數(shù)琲卵

供體公牛一配種

，卵/胚胎移植

質試檢杳、培養(yǎng)至/I

桑，胚或囊胚階段妊娠產(chǎn)查

分娩(胚胎移植的犢牛)

③意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛能。

(4)胚胎分割

①材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑棋胚或囊胚。

②實質：胚胎分割可增加動物后代，其實質是動物的無性繁殖或克隆。

③注意：對囊胚分割時，注意將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢

復和進一步發(fā)育。

(5)胚胎干細胞(ES或EK細胞)

①來源：早期胚胎或原始性腺。

②特點：形態(tài)上，體積小、細胞核大、核仁明顯；功能上，具有發(fā)育的全能性;

體外培養(yǎng)條件下可以增殖而不分化。

③培養(yǎng)過程

。提升探究

1.(1)剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精子受精？

提示剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成減數(shù)第一次分裂，需要在輸卵管內進

一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結合完成受精過程。排出的卵

子是在輸卵管內與精子受精的。

(2)精子獲能就是獲得“能量”？

提示精子獲能是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。

2.回答下列與胚胎移植技術繁育良種奶牛的相關的問題。

(1)用文字完成下列流程圖。

⑤6⑦

提示①對供、受體母畜進行選擇，并進行同期發(fā)情處理；③配種或人工授精；

④收集胚胎；⑥胚胎移植；⑦對受休母畜進行是否妊娠的檢查U

⑵供體牛和受體牛分別是哪些？選擇標準是什么？

提示供體牛是良種公、母牛；受體牛是一般受體奶牛和一般受體肉牛。

選擇標準：供體是遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)良的個體，受體是健康、有繁殖能力的

個體。

⑶對供體牛和受體牛要進行怎樣的處理？

提示對供體牛進行超數(shù)排卵處理；對供、受體母牛進行同期發(fā)情處理。

(4)排卵和沖卵有什么區(qū)別？

提示排卵是指卵子從卵泡中排出，沖卵是把供體母牛子宮內的早期胚胎沖洗出

來。

|應試對接高考|感悟高考找規(guī)律

(海南高考)請回答下列與哺乳動物精子和卵子發(fā)生有關的問題：

(1)精細胞經(jīng)變形后，高爾基體發(fā)育形成精子的頂體，頂體內含有的能協(xié)

助精子穿過卵母細胞的放射冠和透明帶。

(2)某動物排卵時，減數(shù)第一次分裂尚未完成，此時卵子處于卵母細胞階

段。當該細胞發(fā)育至減數(shù)第二次分裂期時，才具備受精能力。若在卵細

胞膜和透明帶之間看到兩個極體，則表明已完成。

(3)動物的早期胚胎移植到同種且與供體相同的動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育

為新個體的技術叫作胚胎移植。為了獲得更多的早期胚胎，常用激素對

供體進行處理，其目的是獲得更多的,經(jīng)人工授精后可得到早期胚胎。

用某染料鑒定胚胎細胞是否為活細胞時，發(fā)現(xiàn)活胚胎細胞不能被染色，其原因是

活細胞的細胞膜。

(4)若要通過胚胎移植獲得遺傳物質完全相同的兩個新個體，可對發(fā)育到桑根胚或

囊胚階段的早期胚胎進行處理，再植入到受體內。若要對早期胚胎進行

長期保存，應將其置于條件下。

答案(1)頂體酶(2)初級中受精(3)生理狀態(tài)促性腺卵母細胞對物

質的吸收具有選擇透過性

(4)胚胎分割冷凍(或液氮)

I歸納提煉I

1.受精過程中的“三大反應”與防止多精入卵受精的“兩道屏障”

(1)頂體反應：精子的質膜和頂體外膜發(fā)生一系列改變并釋放頂體酶的過程即為頂

體反應。頂體反應的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子結合

必不可少的條件。

(2)透明帶反應：精子觸及卵細胞膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止后來的精子進入透明帶的

生理反應，稱做透明帶反應，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。

(3)卵細胞膜反應：精子入卵后，卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應，拒絕其他精

子再進入卵內，稱為卵細胞膜反應，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。

2.胚胎移植的四大生理學基礎

八嬴麻、.他一哺乳動物排卵后,同種供受體生殖器官

史\受夕的生理變化是相同的

就凝、基礎早期胚胎形成后,未與母體子宮建立聯(lián)

(生集？系.而是處于游離狀態(tài)。

痣礎受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生

"免疫排斥反應

茶礎供體胚胎可與受體了?宮建立聯(lián)系?旦供

二~"體胚胎的遺傳特性不受影響

3.早期胚胎培養(yǎng)液S與動物細胞培養(yǎng)液成分的比較

項目早期胚胎培養(yǎng)液動物細胞培養(yǎng)液

鹽類無機鹽、有機鹽無機鹽、微量元素

營養(yǎng)物質氯基酸、核井酸糖、氨基酸

調節(jié)物質維生素、激素促生長因子

特有成分血清血清、血漿

澄清易錯易混?強化科學思維

［易錯易混］

易錯點1胚胎移植的“胚胎”從何而來？

點撥用于移植的4種胚胎來源及其生殖方式

'核移植型朋鏗疊無性繁殖

移植胚胎體外受精一上膽還坦匕有性生殖

來源及生＜體內受精—?沖卵—?移植—*有性生殖

殖方式基因工程一轉入目的基因的受精卵

、一避蕖f胚胎移植一轉基因動物

易錯點2混淆“人工授精”與“體外受精”

點撥“人工授精”W"體外受精”

人工授精是用人工的方法將公畜的精子注入母畜生殖道內，使精卵細胞結合；體

外受精是將人工獲取的精子和卵母細胞在體外完成受精。這兩者的本質都是兩性

生殖細胞的結合，只不過前者是在體內完成的，后者是在體外完成的。

易錯點3不能準確界定下列5種生物技術應用中涉及的復合技術

點撥生物工程技術應用組合

⑴轉基因植物培育：基因工程+植物組織培養(yǎng)。

⑵轉基因動物培育：基因工程+動物細胞培養(yǎng)+胚胎移植。

(3)克隆動物培育：核移植+動物細胞培養(yǎng)+胚胎移植。

(4)植物體細胞雜交：酶工程+體細胞融合+植物組織培養(yǎng)。

(5)試管嬰兒培育：體外受精+動物細胞培養(yǎng)+胚胎移植。

易錯點4混淆克隆動物、試管動物與轉基因動物

點撥三類動物的比較如下

項目克隆動物試管動物轉基因動物

由被轉入了目的基因

用核移植的方法獲得用體外受精的方法獲

概念的受精卵發(fā)育成的動

的動物得的動物

物

技術核移植體外受精DNA重組技術

有性生殖或保持原生

生殖方式無性繁殖有性生殖

殖方式

具備原受精卵及被轉

遺傳特性主要與供核個體相同具備雙親的遺傳性狀入的目的基因兩方的

遺傳特異性

三者均涉及早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等技術，且移植所選胚胎一般是

相同點

桑根胚或囊胚期的胚胎。

［規(guī)范答題］

隨著科學技術的發(fā)展，人們可以通過結合多種現(xiàn)代生物技術大量生產(chǎn)出人類需求

量大的一些藥物，如我國基因工程藥物的研制和生產(chǎn)就已取得極大的成功。目前

科學家已在牛和羊等動物的乳腺生物反應器中表達出了抗凝血酶、血清白蛋白、

生長激素等重要藥品，大致過程如圖所示：

I人的藥用蛋白麗［W1

性成熟I幣:組質粒I

I

的雄牛體外」

1

我髏啊取畫■-M------------------------小牛

的雌十..—..

(1)圖中所涉及的生物技術有___________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________0

(2)哺乳動物的體外受精包括⑶、［b］及受精等幾個主要步驟。若

要充分發(fā)揮優(yōu)良母畜的繁殖潛能,可給供體注射，使其排出更多的卵子。

(3)圖示流程獲得的“小?！睉獙?試管牛、克隆牛、轉基因牛)其繁殖方

式為(有性生殖、無性生殖)。

(4)d過程常用的方法是,e過程的名稱為,胚胎移植的實質是

早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下的轉移。

答卷采樣錯因分析

(D癡福慟領

將動物細胞培養(yǎng)等同于早期胚胎培養(yǎng)

正確答案：早期胚胎培養(yǎng)

般能施等_______________

⑵加S娜岬物腳健混淆同期發(fā)情處理與“超數(shù)排卵”

正確答案：促性腺激素

混淆試管動物與克隆動物

正確答案：試管牛和轉基因牛、有性生殖

胚胎移稹

隨堂?真題&預測

1.（2018.經(jīng)典高考）下列關于采用胚胎工程技術實現(xiàn)某良種肉用?？焖俜敝车臄⑹?

正確的是（）

A.采取激素注射等方法對良種母牛作超數(shù)排卵處理

B.體外培養(yǎng)發(fā)育到原腸胚期的胚胎即可進行移植

C.使用免疫抑制劑以避免代孕牛對植入胚胎的排斥反應

D.利用胚胎分割技術，同卵多胎較同卵雙胎成功率更高

解析常通過注射促性腺激素的方法對良種母牛進行超數(shù)排卵處理，A正確；體

外培養(yǎng)發(fā)育到桑根胚或囊胚期的胚胎可進行胚胎移植，B錯誤；一般情況下，代

孕牛不會對外來移植胚胎產(chǎn)生免疫排斥反應，不需要免疫抑制劑，C錯誤；利用

胚胎分割技術，同卵雙胎較同卵多胎成功率高，D錯誤。

答案A

2.（2015?山東卷，36）治療性克隆對解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應

具有重要意義。流程如下：

"體細胞移植

|個體BL?-O囊胚

體細胞的胞核

⑴過程①采用的是細胞工程中的技術，過程②采用的是胚胎工程中的

技術。

⑵體細胞進行體外培養(yǎng)時，所需氣體主要有02和CO2,其中CO2的作用是維持

培養(yǎng)液（基）的。

（3）如果克隆過程中需進行基因改造，在構建基因表達載體（重組載體）時必須使用

和兩種工具酶?；虮磉_載體上除目的基因外，還需有________基因，

以便選出成功導入基因表達載體的細胞。

（4）在一定條件下，胚胎干細胞可以分化形成不同的組織器官。若將圖中獲得的組

織器官移植給個體（填“A”或"B”）,則不會發(fā)生免疫排斥反應。

解析（1）由流程圖知，個體A提供去核卵母細胞，個體B提供體細胞核，二者

通過①得到重組細胞，重組細胞經(jīng)②得到囊胚，故①是核移植，②是早期胚胎培

養(yǎng)。（2）動物細胞培養(yǎng)時，要通入含有5%CO2的空氣，CO2的作用是維持培養(yǎng)液

的pHo（3）構建基因表達載體時，要用同種限制酶切割目的基因和運載體，再用

DNA連接酶連接。基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子、復制原點、標

記基因等，標記基因的作用是便于目的基因的檢測和篩選。(4)圖中獲得的組織器

官，其細胞的細胞核來自個體B,將所得組織器官移植給個體B,不會發(fā)生免疫

排斥反應。

答案(1)核移植早期胚胎培養(yǎng)(2)pH(3)限制酶DNA連接酶標記(4)B

3.(2014?重慶卷，7I)為治理某廢棄采石場的生態(tài)環(huán)境，對其進行了公園化建設。

⑴對其進行整理和覆土，并選擇適生植物進行人工造林，不同恢復時期的植物物

種數(shù)如題圖所示。植物殘體及凋落物中的有機物被生態(tài)系統(tǒng)中的轉

化為無機物，使土壤條件得到改善；同時由于人工林土壤中存在,導致群

落中植物物種數(shù)增加；力一白，人工林抵抗力穩(wěn)定性的變化是;群落中植

物物種數(shù)逐漸增加，物種之間加劇。

(2)通過人工林建設和園林景觀構建，既改善了生態(tài)環(huán)境，又可提高社會和經(jīng)濟效

益，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的原理。

答案(1)分解者種子或繁殖體增強競爭

⑵整體性

4.(2020.高考預測)我國全面放開二孩政策己正式實施。一些高齡產(chǎn)婦希望通過試

管嬰兒技術圓一胎夢。請回答以下相關問題：

⑴由于女性的自然周期產(chǎn)生的卵子太少，在取卵前通常需要注射促性腺激素，而

不通過服用雌激素來直接促進更多的卵泡發(fā)育，原因是

(2)在體外受精前，醫(yī)生借助超聲波探測儀等工具用吸卵針從某女士卵巢中吸取卵

母細胞；隨后將取出的卵母細胞置于與中相似的環(huán)境，讓它進一步發(fā)育

成熟。受精過程中，精子頂體內含有的頂體酶能協(xié)助精子穿過卵子的,

最終進入卵子內完成受精作用。

(3)胚胎的早期培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)一樣，都需要滿足及營養(yǎng)等

條件。

（4）若做試管嬰兒的夫婦中，妻子患有線粒體疾?。ň€粒體DNA缺陷），丈夫正常，

則子女患病情況為o若要獲得健康的孩子，可通過特殊的設計試管嬰

兒技術即“三親嬰兒”（醫(yī)生要去除女性捐贈者卵子中的細胞核，接著用母親卵細

胞中對應的遺傳基因取而代之，最后再按照標準的試管嬰兒技術進行培育）。“三

親嬰兒”的獲得過程，除運用胚胎工程的技術手段外，還要特別運用技

術。

答案（1）過量的雌激素會通過負反饋調節(jié)影響卵巢的發(fā)育

⑵輸卵管放射冠和透明帶

⑶無菌無毒的環(huán)境、適宜的溫度和pH、相應的氣體環(huán)境

（4）全患病動物細胞核移植

課后?強化訓練

（時間:30分鐘）

1.（2019?山東聊城二模）隨著生活水平的提高，更多的人們喜歡食用深海魚，原因

是深海魚體內富含不飽和脂肪酸。omega—3。某研究所欲培育轉基因綿羊從其乳

汁中提取脂肪酸。mega—3。

⑴基因表達載體構建時，將與omega—3合成有關的目的基因和基因的

啟動子等調控組件重組在一起，通常使用方法導入綿羊的受精卵中。

（2）在培育轉基因綿羊過程中，需要對早期胚胎進行性別鑒定。目前，最有效最準

確的方法是對SRY基因進行診斷來確定性別，即從待測的囊胚中取出幾個

細胞，從中提取DNA后用（工具名稱）對其進行檢測，其遵循的原理是

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________0

（3）為保證胚胎移植順利進行，需要在合適的季節(jié)對供、受體母羊進行處

理。轉基因綿羊的胚胎在代孕母體內能夠存活的生理學基礎是o

（4）目前，人們主要通過食用深海魚肉攝取omega—3。為了實驗海洋漁業(yè)可持續(xù)

發(fā)展，防止海洋生態(tài)系統(tǒng)的嚴重破壞，人們通過建造海底人工魚礁來改善海洋環(huán)

境。這主要體現(xiàn)了建設生態(tài)工程所應遵循的原理。

答案（1）乳腺蛋白基因顯微注射

⑵滋養(yǎng)層SRY基因探針堿基互補配對原則

（3）同期發(fā)情代孕母體對供體胚胎不發(fā)生免疫排斥反應

（4）協(xié)調與平衡

2.（2019?石家莊模擬）科研人員把豬卵母細胞進行人為的孤雌激活處理，使其發(fā)育

成胚胎，將胚胎移植到代孕母豬體內，獲得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆豬。

這種克隆豬不同于核移植獲得的克隆豬，現(xiàn)將兩種技術進行比較。

①②

良種_卵母孤雌激活處理發(fā)自

母豬一細胞＞一下-I顯工從小立

）-7*重組細胞且H期胚胎鬻*?海

良種/核移掖移植于R豬

公第一體細胞提|

取|

擴增產(chǎn)物《?-cDNA--mRNA

（1）圖中過程①②③④是獲得孤雌生殖克隆豬的技術流程，那么獲得核移植克隆豬

的技術流程是（填序號）

（2）孤雌生殖克隆豬仍然是一倍體生物，但可能由于缺失方親本基因，其

生長發(fā)育中出現(xiàn)多種問題，給研究者提供了很好的材料。

（3）卵母細胞能夠發(fā)育成早期胚胎，得到克隆豬說明卵母細胞具有o

（4）體細胞核移植技術中也會用到卵母細胞，需要選擇期的卵母細胞，并

用微型吸管吸出o

（5）早期胚胎移植時，必須移植到同種且的其他雌性動物子宮中，才可能

移植成功。

（6）可以從兩種不同的克隆豬中提取mRNA進行研究，也可通過方法得

到多種cDNA,并通過技術擴增產(chǎn)物。

解析（1）通過細胞核移植獲得克隆動物的過程包括：體細胞核移植獲得重組細胞,

將重組細胞進行細胞培養(yǎng)獲得早期胚胎，然后進行胚胎移植，在子宮內發(fā)育成為

成熟胚胎等過程。（2）通過孤雌生殖獲得的個體，沒有經(jīng)受精過程，因此缺失其父

方的遺傳物質。（3）卵母細胞能經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育成完整個體，說明它具有全能性。（4）

在體細胞核移植過程中，需要用處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細胞，并用微型

吸管一并吸出細胞核和第一極體。（5）胚胎移植時，需要移植到同種且生理狀態(tài)相

同的雌性個體中，因此需要作同期發(fā)情處理。（6）獲取目的基因時，可以通過反轉

錄法得到cDNA,然后通過PCR技術擴增目的基因。

答案（1）⑤⑥③④（2）父（3）全能性（4）減數(shù)第二次分裂中（或Ml［中）細胞

核和第一極體（5）生理狀態(tài)相同（6）反轉錄PCR

3.（2019?陜西省高三教學質檢）請回答下列與基因工程、胚胎工程、生態(tài)工程有關

的生物學問題：

⑴基因工程技術中獲得目的基因后，利用PCR技術將該基因擴增，前提是要有

一段己知目的基因的核甘酸序列，以便根據(jù)這一序列合成o培育抗病轉

基因植物時，使用最多的抗病基因是基因和病毒復制酶基因。

（2）在胚胎工程中，早期胚胎發(fā)育到階段即可移植到代孕母體子

宮中，移植后的胚胎能在受體子宮內存活的生理基礎是0

⑶與傳統(tǒng)方法生成的抗體相比，單克隆抗體具有很多優(yōu)點。在癌癥治療時，把抗

癌細胞的單克隆抗體與放射性同位素、化學藥物或相結合，制成“生物

導彈”，借助單克隆抗體的作用，將藥物帶到癌細胞位置，將其在原位

殺死。單克隆抗體的制備過程應用了技術。

（4）我國西北一些地區(qū)年降雨量較少，適宜種植灌木和草，卻被硬性規(guī)定種植屬于

喬木的楊樹，致使許多地方的楊樹長成半死不活狀，結果防護林成為殘敗的“灰

色長城”。其失敗的原因主要是違背了原理。

解析（l）PCR技術中需要根據(jù)一段已知目的基因的核甘酸序列合成所需引物。培

育抗病轉基因植物時，使用最多的抗病基因是病毒外殼蛋白基因和病毒復制酶基

因。（2）早期胚胎發(fā)育到桑根胚或囊胚階段即可移植到代孕母體子宮內。受體對移

入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應是移植后的胚胎能在受體子宮內存活

的生理基礎。（3）在癌癥治療時，將抗癌細胞的單克隆抗體與化學藥物、細胞毒素

等結合，制成“生物導彈”，借助單克隆抗體的導向作用，可將藥物帶到癌細胞

位置，并將癌細胞殺死。單克隆抗體制備時利用了動物細胞融合、動物細胞培養(yǎng)

的技術。（4）硬性種植喬木，沒有考慮生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡，即違背了協(xié)調與

平衡原理。

答案（1）引物病毒外殼蛋白（2）桑棋胚或囊胚受體對移入子宮的外來胚胎

基本不發(fā)生免疫排斥反應

（3）細胞毒素導向動物細胞融合和動物細胞培養(yǎng)（4）協(xié)調與平衡

4.利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉基因模型大鼠的流程如圖所示：

高血壓相關基因、

質粒一重組質粒

雌網(wǎng)一卵細胞仁I生早期雌鼠轉基因

雄鼠一精子」-又輸卵一胚胎子宮一大鼠

(1)重組質粒導入受精卵的常用方法是,重組質粒的本質是o

(2)過程①后在分子水平上檢測目的基因是否導入到受精卵的方法是

(3)過程②所用的精子需要達到狀態(tài)。過程③胚胎的早期培養(yǎng)中，培養(yǎng)液

中除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加“兩素、兩酸”以及血清等，其中“兩

酸”是指0

(4)早期胚胎發(fā)育到適宜的階段時，若暫時不移植給受體，可使用法保存。

(5)在胚胎移植過程中，需要對受體動物進行處理，以保證胚胎能夠在受

體的子宮著床、繼續(xù)生長發(fā)育。受體對外來的胚胎基本不發(fā)生,這使外

來胚胎在其體內存活成為了可能。

答案(1)顯微注射法雙鏈環(huán)狀DNA分子(2)DNA分子雜交技術(3)獲能

氨基酸、核甘酸(4)冷凍(5)同期發(fā)情免疫排斥

5.(2019?廣東茂名五校聯(lián)考)科研人員利用基因工程、細胞工程、胚胎工程等培育

出了乳汁中含有人凝血因子IX醫(yī)用蛋白的二倍體轉基因綿羊,簡易流程如圖所示。

請回答下列問題：

觸綿

人

凝

羊胎

加

因《受懾合有目的

兒成

市-

借

X生土法因的成纖代:

組

纖維

孕

體

ri轉

榭②堆細胞

細

母

細眼

基W

IM咆

羊

UT綿

—

羊

一

一

(1)圖中①過程為基因工程的核心步驟，該步驟用到的工具有o該

步驟得到的“A”中應具有一些特殊的DNA片段，其中用于②過程。

(2)進行圖中③過程前，卵母細胞要進行去核處理的原因是

(3)為了獲得綿羊胎兒的單個成纖維細胞，(填“能”或“不能”)使用胃

蛋白酶處理綿羊組織塊，理由是_______________________________________

(4)圖中④過程所用培養(yǎng)液的成分比較復雜，除一些無機鹽和有機鹽，還需添加

答出三種即可）。

⑸在進行圖中⑤過程前（填“需要”或“不需要”）進行性別鑒定，理由

是______________________________________________________________

答案⑴限制酶、DNA連接酶、載體標記基因（2）保證二倍體轉基因綿羊的

核遺傳物質全部來自含有目的基因的成纖維細胞（3）不能胃蛋白酶的最適pH

為2.0左右，在接近中性的環(huán)境中胃蛋白能基本沒有活性

⑷維生素、激素、氨基酸、核甘酸、動物血清（5）不需要胎兒成纖維細胞來自

雌綿羊，最終獲得的轉基因綿羊均為雌性

6.科學家通過誘導黑鼠體細胞去分化獲得誘導性多能干細胞（iPS）,繼而利用iPS

細胞培育出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠。流程如下：

（體拙版供體）

攏殊處現(xiàn)

修一*。*

英尺2-細電胚船索胚

（江牖供體）內細胞團不發(fā)白＞

⑴從黑鼠體內獲得體細胞后，對其進行的初次培養(yǎng)稱為，培養(yǎng)

的細胞在貼壁生長至鋪滿培養(yǎng)皿底時停止分裂，這種現(xiàn)象稱為

⑵圖中2—細胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內獲得，該過程稱

為：也可從灰鼠體內取出卵子，通過后進行

早期胚胎培養(yǎng)獲得。

（3）圖中重組囊胚通過技術移入白鼠子宮內繼續(xù)發(fā)育，暫不移入

的胚胎可使用方法保存。

（4）小鼠胚胎干細胞（ES）可由囊胚的分離培養(yǎng)獲得。iPS與ES細

胞同樣具有發(fā)育全能性，有望在對人類iPS細胞進行定向后用

于疾病的細胞治療。

答案（1）原代培養(yǎng)接觸抑制（2）沖卵（或沖胚）體外受精（或核移植）（3）胚胎

移植冷凍（或低溫）

（4）內細胞團誘導分化

7.(2019?河南八市第二次質量測評)科技人員利用基因工程、胚胎工程等將哺乳動

物轉變成“批量生產(chǎn)藥物的工廠”。下圖為利用奶牛生產(chǎn)抗病毒的特效藥一干

擾素的基本流程。請回答：

質粒1

絲基因表

干擾素①②獲得大量干達載體

mRNA—cDNA-擾索基因」④

轉

代

卵

細胞,

>受

堰

孕

精V-

期

精

子

一

因

母

卵

胚

牛

胎T-

⑴由干擾素mRNA形成cDNA的①過程稱作。②過程獲得大量干擾素

基因的方法有、PCR技術擴增和人工合成。③過程中用到的

“工具酶”有o④過程中采用最多最為有效的方法

為o

(2)形成受精卵的⑤過程主要包括精子穿越放射冠和透明帶，進入卵細胞

膜，o在這個過程中，防止多精子入卵受精的屏障

有O

⑶⑥過程中由受精卵形成的“早期胚胎”為,該胚胎可用于⑦

過程，也可放入中保存。

(4)若轉基因牛的體細胞中只攜帶了一個干擾素基因，常采用的

方法來培育出體細胞中含有兩個干擾素基因的純合個體。

解析本題主要考查基因工程和胚胎工程，考查考生的理解能力及綜合運用能力。

(4)若轉基因牛的體細胞中只攜帶了一個干擾素基因，即相關的一對同源染色體上,

只看一條染色體上布干擾素基因，另一條染色體上沒冷，要想獲得體細胞中含布

兩個干擾素基因的純合個體，可通過多代雜交并篩選。

答案(1)反轉錄從cDNA文庫中獲取(從基因文庫中獲取)限制性核酸內切酶

(限制酶)、DNA連接酶顯微注射技術

(2)原核形成和融合透明帶反應和卵細胞膜反應

(3)桑根胚或囊胚一196℃的液氮

(4)多代雜交并篩選

8.(2018?江西臨川二中月考)傳統(tǒng)經(jīng)濟模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，

消耗地球贈給我們的自然資本。為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展必須符合生態(tài)學規(guī)

律，改變“人類能征服自然”的錯誤觀念，走生態(tài)經(jīng)濟之路。

2016年11月，南昌市政府提出不僅要解決交通擁堵問題，還要打造海綿城市。

海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在適應環(huán)境變化和應對雨水帶

來的自然災害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”。

(1)人類要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須走生態(tài)經(jīng)濟之路，生態(tài)經(jīng)濟所遵循的主要原則和

實現(xiàn)的重要手段分別是和。

(2)建設海綿城市的一個通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池內不僅安裝了

現(xiàn)代化的雨水凈化系統(tǒng)，還種植了許多水生植被輔助凈化，這些植物的引種需遵

循原理；建設海綿城市的目的之一是“擴大公共產(chǎn)品有效投資，提高新

型城鎮(zhèn)化質量，促進人與自然和諧發(fā)展”，體現(xiàn)了原理。

(3)在進行生態(tài)工程建設時，應當根據(jù)當?shù)氐膶嶋H條件、因地制宜地進行。如小流

域存在的主要問題是，針對這種問題我國甘肅隴南地區(qū)總

結出了“九子登科”的治理模式，而礦山廢棄地生態(tài)修復工程的關鍵是

和土壤微生物群落的重建。

解析(1)生態(tài)經(jīng)濟主要是通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染

物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化，而

實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。(2)引種植物時需考慮其與當?shù)貧?/p>

候等條件相適應，應遵循協(xié)調與平衡原理；促進經(jīng)濟、社會、生態(tài)協(xié)調發(fā)展，應

遵循整體性原理。(3)小流域存在的主要問題是水土流失比較嚴重；而礦山廢棄地

生態(tài)修復工程的關鍵是植被恢復，以及植被恢復所必需的土壤微生物群落的重建。

答案(1)循環(huán)經(jīng)濟生態(tài)工程

(2)協(xié)調與平衡整體性

(3)水土流失比較嚴重植被恢復

第32講細胞工程

最新考綱全國卷考情

1.植物的組織培養(yǎng)(II)

2.動物細胞培養(yǎng)與體細胞克隆(II)2018.仝國卷山(38)、2016?仝國卷II(40)

3.細胞融合與單克隆抗體(II)

考點一植物細胞工程

|考點|自主梳理|夯基固本提精華

1.細胞工程

(1)操作水平：細胞水平或細胞器水平。

⑵目的：按照人的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細虹晶。

2.植物細胞的全能性

⑴概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞,都具有發(fā)育成完整生物體

的潛能。

⑵原理：細胞內含有本物種的全部遺傳信息。

(3)全能性表達條件：具有完整的細胞結構，處于離住狀態(tài)，提供一定的營養(yǎng)、激

素和其他適宜外界條件。

3.植物組織培養(yǎng)技術

(1)原理：植物細胞具有全能性。

⑵過程：

國麗人.胚乳和種皮4人工種型

一體的植物I____又

對口夕H刃少i、皿.&飄所、兒

無菌條件

4.植物體細胞雜交技術

(1)概念：將不同種的植物體細胞,在一定條件下融合成雜種紐胞,并把雜種細胞

培育成新的植物體的技術。

(2)原理：體細胞雜交利用了細胞膜的流動拄，雜種細胞培育成雜種植株利用了植

物細胞的全能性。

(3)過程

植物細胞A、B

纖維素酶和果膠穆處理去掉細胞壁

原生質體A.B

?二0M人「物理法：離心、振動、電激等

|誘導砸"化學法:PEG作為誘導劑

融合的原生質體

I再生出細J鯉(融合完成的標志)

皿脫分化4人〃,",再分化胚狀體發(fā)育人工一人川

雜種細胞------?愈傷組織-------*狂一?雜種植株

或叢芽

(4)意義：克服不同種生物遠緣雜交的不親和性。

5.植物細胞工程的實際應用

(1)植物繁殖的新途徑

①微型繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術。

.Ja.保持優(yōu)良品種的遺傳特拄

特點1b.高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖

②作物脫毒技術：選取作物無毒組織(如莖尖)進行組織培養(yǎng),獲得脫毒苗的技術。

③人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)

過人工薄膜包裝得到的種子。

(2)作物新品種的培育

二過程:花藥離體培養(yǎng)一單倍體植株

部黑工純合子植株

①單倍

體育種

優(yōu)占

匕二:后代是純合子?能穩(wěn)定遺傳,極大地縮

短了育種年限

原理川川知#

—基因突變

誘變處理

型■外植體典媽愈傷組織

2突變體的應用

箍選

「突變體標新品種

誘導分化

優(yōu)點提高愈傷組織的線率.

加快「育種進程

（3）細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：即利用植物組織培養(yǎng)技術生產(chǎn)蛋白質、脂肪、糖類、

藥物、香料和生物堿等（培養(yǎng)至愈傷組織階段）

。提升探究

1.（2018?經(jīng)典高考，改編）如圖為細胞融合的示意圖，下列①?④的敘述哪些是錯

誤的？為什么？

（^^）b

罕

?c

①若a細胞和b細胞是植物細胞，需先脫分化再誘導融合

②a細胞和b細胞之間的融合需要促融處理后才能實現(xiàn)

③c細胞的形成與a、b細胞膜的流動性都有關

@c細胞將同時表達a細胞和b細胞中的所有基因

提示若a細胞和b細胞是植物細胞，需要用酶解法去掉細胞壁后再誘導融合，

融合完成后的細胞再經(jīng)脫分化和再分化培養(yǎng)，故①所述錯誤；c細胞內有a、b兩

細胞的遺傳物質，但不能同時表達a、b細胞中的所有基因，故④所述錯誤。

2.為培育出含（3—胡蘿卜索的“黃金大米”，科研人員提出以下兩套培育方案。（相

關數(shù)字為染色體數(shù)）

甲方案：|玉犬體細胞（2（））］—匚B-胡蘿卜素基因一二

|水稻體細胞（24）|二^“黃金大米”

|玉米體細胞（2（））卜

乙方案：《雜交細胞|

|水稻體細胞（2可/

旦*“黃金大米”

（1）甲方案中，0—胡蘿卜素基因能在玉米和水稻體內出現(xiàn)相同表達結果的原因是

什么？圖示②過程中可用何種技術檢測水稻體細胞DNA上是否插入了0—胡蘿

卜素基因？

(2)乙方案中，在體細胞雜交前需要用何種酶除去細胞壁獲得原生質體？誘導其融

合的方法有哪些？

⑶通過⑤獲得“黃金大米”幼苗需要經(jīng)過哪兩個環(huán)節(jié)？這體現(xiàn)了什么原理？在

培養(yǎng)過程中，除了在培養(yǎng)基中添加營養(yǎng)物質外，還需要添加什么物質？

(4)甲、乙方案中獲得的“黃金水稻細胞”染色體數(shù)分別是多少？

提示(1)所有生物共用一套遺傳密碼。DNA分子雜交技術。

(2)纖維素酶和果膠酶。物理法和化學法，物理法包括離心、振動、電激等；化學

法一般用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑。

(3)脫分化、再分化。植物細胞的全能性，植物激素(生長素、細胞分裂素等)。

(4)甲：24(條),乙：20+24=44(條)

|應試I對接高考|感悟高考找規(guī)律

1.(2013.全國卷H,40)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有

效成分A,乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物。

回答下列問題：

(1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用酶和酶

去除細胞壁，獲