专题十一：现代生物技术教学案

2022高考二轮复习生物教学案（11）现代生物技术（二）【考纲要求】知识内容要求（1）植物的组织培养（2）动物的细胞培养与体细胞克隆（3）细胞融合与单克隆抗体（4）动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（5）胚胎干细胞的移植（6）胚胎工程的应用（7）简述生态工程的原理（8）生态工程的实例ⅡⅠⅡⅠⅠⅡⅡⅠ【体验高考】生态工程（10全国卷1）5.右图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量B.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者【解析】本题主要考查生态学的相关知识，考查学生的理解能力和获取信息能力在该农业生态系统中，农作物可以成为家畜的饲料和人的食物，家畜也能成为人的食物，沼气池中的微生物可以利用农作物秸秆、人和家畜粪便中的有机物，而沼液和沼渣又可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，提高了该生态系统的能量利用率沼气池中的微生物利用的是无生命的有机物，因此在生态系统中的地位属于分解者能量是不能循环利用的，所以C项的叙述是错误的【答案】C（10海南卷）20．有一种生态农业模式是在水稻田中养鸭，利用鸭控制稻田中的杂草和害虫，鸭粪用作肥料下列关于该模式的叙述中，错误的是A．杂草和水稻是生产者B．鸭与害虫的种间关系为捕食关系C．杂草和水稻的种间关系为竞争关系D．水稻、鸭、害虫和杂草组成了一个农田生态系统（10全国卷2）3．下列关于生态系统的叙述，错误的是草原生态系统比农田生态系统的群落结构复杂环境条件分布不均匀是形成群落水平结构的原因之一我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环选 C解析：南方热带雨林中的微生物的分解作用较北方森林中的代谢要旺盛的多，这与南方热带雨林中的生物种类多、数量大，及温度等因素有关（10全国卷2）4．已知某环境条件下某种动物的AA和Aa个体全部存活，aa个体在出生前会全部死亡，现该动物的一个大群体，只有AA、Aa两种基因型，其比例为1：2.假设每对亲本只交配一次且成功受孕，均为单胎在上述环境条件下，理论上该群体随机交配产生的第一代中AA和Aa的比例是A．1:1B.1:2C.2:1选择A解析：用哈代-温伯格平衡公式即：（p+q）2=p2+2pq+q2=1来计算：由题意可知：AA和Aa的基因型频率分别为：AA：1/3和Aa：2/3所以：A（p）的基因频率为1/3+1/2×2/3=2/3a（q）的基因频率为1/2×2/3=1/3故：子一代中AA的个体为(p2)=2/3×2/3=4/9Aa的个体为(2pq)=2×2/3×1/3=4/9即AA：Aa=4/9：4/9=1：1（10重庆卷）31．II．为探究食物相同的三种水生动物的种群增长规律及种间关系，某小组进行了下列3组实验（各组实验中，每种动物初始数量相等，饲养条件相同）：组1：甲种与乙种分别于两个容器中饲养，甲种数量变化如题31图2曲线A所示组2：甲种与乙种于同一容器中饲养，乙种数量变化如曲线F所示组3：乙种与丙种于同一容器中饲养，形成上、下层分离分布，一段时间后每种动物的数量均较组1少（1）组1中，甲种动物的种群数量主要由和决定；若容器内饲养液体积为20mL，则第40天时乙种的种群密度为（2）在某些生态系统中，存在与本实验类似的种间关系①在同一段河流中食物相同的两种鱼，分别分布在河流中央底部和临近河岸底部，其种间关系与图中曲线代表的类似，其分布体现生物群落的结构②在玻璃温室中放养食物相同的两种传粉昆虫后，一种数量增加，另一种减少，其种间关系与图中曲线代表类似解析：（1）组1中，甲种与乙种分别于两个容器中饲养，甲种数量变化为曲线A，表现为S型增长，因食物相同，饲养条件相同，所以此时乙种数量变化也应表现为S型增长，应是曲线C、D、E之一，此时甲种动物的种群数量主要由出生率和死亡率决定组2：甲种与乙种于同一容器中饲养，乙种数量变化如曲线F所示因食物相同，所以甲种与乙种生物之间应属于竞争关系，各组实验中，每种动物初始数量相等，饲养条件相同，此时甲种与乙种生物数量增长都应比在组1中单独培养慢，因而组1中乙种生物数量增长要比组2中的高，变化曲线应为C（因D、E比F在前面增长慢），则第40天时乙种的种群数量为600只，而容器内饲养液体积为20mL，所以此时乙种的种群密度为30只/mL（600只/20mL）组3：乙种与丙种于同一容器中饲养，形成上、下层分离分布，一段时间后每种动物的数量均较组1少，因组1中甲种与乙种生物数量变化曲线为A、C，所以此时乙种与丙种生物数量变化曲线应为D、E这样一来在组2中甲种生物数量变化为曲线就是B注此时的数量变化曲线对应物种和环境分析非常重要，是下面解题关键（2）在某些生态系统中，存在与本实验类似的种间关系，注意了类似两个字非常重要，是解此小题的突破口①在同一段河流中食物相同的两种鱼，分别分布在河流中央底部和临近河岸底部，其种间关系与实验中的组3中的乙种和丙种生物相似，由于是种间关系是两种生物，应是两条曲线D和E其分布体现生物群落的水平结构②在玻璃温室中放养食物相同的两种传粉昆虫后，一种数量增加，另一种减少，其种间关系与实验中的组2中的甲种和乙种生物相似，由于是种间关系是两种生物，应是两条曲线B和F分析；此题考查了种群增长规律及种间关系的知识，同时又是一个曲线识图题，三种生物数量不多但对应三种不同环境，这样分析起来就比较复杂和因难了，如对于这六条曲线分析不清楚，此题就不能正确解答解此题的关键就是要读好题，审清题，抓条件，找关键，求对应，进类推此题属理解、应用类，为难题（10新课标）31．(8分)假设a、b、c、d是一个简单生态系统中最初仅有的四个种群，其a、c、d的营养关系为，a与b的关系如图，a是该生态系统主要的自养生物，请回答：(1)该生态系统中a和b的种间关系是__(2)若d大量死亡，则一定时间内种群密度增加的种群是____，种群密度减少的种群是____（3）若持续干旱使a大量死亡，c和d种群密度将会（4）当受到外界的轻微干扰后，经过一段时间，该生态系统可以恢复到原来的状态，说明该系统具有与热带雨林相比，该生态系统的抵抗力稳定性(低、高)（5）为了调查该系统c种群的密度，捕获了50个个体，将这些个体标记后放掉，一段时间后重新捕获了40个个体，其中有5个带有标记，c种群的数量约为个【答案】⑴竞争；⑵c、a；⑶降低；⑷恢复力稳定性、低；（5）400【解析】a与b的关系可以看出在最初a、b的种群数量同时增多，但是随着时间的推移b的数量开始减少，说明在a、b竞争的过程中，a最终胜利如果d的数量大量减少，即c的天敌数量减少，导致c的数量迅速增多，进而导致a被大量捕食，使得a的数量锐减而如果干旱导致a即生产者大量减少，必将使得c和d的种群密度都会相应的减少生态系统低于外界干扰的能力是抵抗力稳定性，而与热带雨林相比，该生态系统的生物种类、种群数量、营养结构负责程度等都很低，因此抵抗力，因此抵抗力稳定性也很低【评析】；“你死我活”的竞争曲线，而对于食物链中某一成分的改变而导致的种群数量改变的较易解答最后一空标志重捕法的计算公式也是应该识记的，生物公式不多，还是比较容易掌握的（2022山东高考理综）8．8.右图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是

A．在K/2时控制有害动物最有效

B．图示规律可作为控制人口增长的依据

C．该图可用于实践中估算种群最大净补冲量

D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量【答案】C【命题立意】考查出生率和死亡率与种群密度的关系分析【解题思路】在K/2时，种群的净补充量最大，因此对于有害动物不宜在此防治，因此A错误；该图示不能作为控制人口增长的依据，由于人类与自然种群不同，受其他因素如计划生育的影响，因此B错误；该图可用于实践中估算种群最大净补充量，用于指导生产实际，因此C正确在K值时捕捞鱼类得到的日捕获量最多，因此D错误（10安徽理综）6、生物兴趣小组为了调查两个河口水域的水母类动物类群（甲、乙）的种类组成及其数量特征，使用浮游生物捕捞网（网口内径50㎝，网身长145㎝，网目孔径0.169mm）各随机取样3次，调查结果如表（单位：个）：物种1物种2物种3物种4物种5物种6物种7物种8物种9物种10甲类群样本155100151204202110样本252300231304102212样本344200201503902011乙类群样本13340124001025111522样本23560104101230142721样本33350183501125121619下列关于甲、乙两个类群之间物种丰富度和种群密度的比较，正确的是A、甲类群的丰富度大，物种2的种群密度小B、甲类群的丰富度小，物种4的种群密度大C、乙类群的丰富度大，物种7的种群密度小D、乙类群的丰富度小，物种10的种群密度大【答案】C【解析】本题考查有关群落中的物种丰富度和种群密度大小的比较物种丰富度定义是群落中物种数目的多少成为丰富度所以甲类群的丰富度小，乙类群的丰富度大；种群密度是批种群在单位面积或单位体积中的个体数，种群密度是种群最基本的数量特征所以乙类群中的物种7种群密度相对甲来说较小甲类群中的物种4的种群密度相对乙类群较小所以C选项正确（10天津卷）5.下表为三个稳定草原生态系统中植物调查的统计数据草原类型草甸草原典型草原荒漠草原植物总种数16010080平均种数（种树/平米）201810平均产量（千克干重/公顷）2000900200旱生植物的种数比例（%）据表可以确认的是A.在植物丰富的区域采用样方法获得数据B.典型草原中各种群密度均大于荒漠草原C.流经草甸草原的总能量大于典型草原D.表中荒漠草原旱生植物的丰富度最高答案D思路分析：采用样方法调查植物种群密度时，要注意随机取样，而不是在植物丰富的区域取样典型草原中旱生植物的种群密度小于荒漠草原流经某生态系统的总能量是该生态系统中全部生产者经光合作用所固定的太阳能的总量，仅根据表格中草甸草原和典型草原的平均产量，不清楚消费者、分解者的能量情况，无法比较2个草原上的生产者经光合作用所固定的太阳能的总量表中荒漠草原旱生植物占植物总种数的比例为78%，大于草甸草原和典型草原，旱生植物的丰富度最高（10天津卷）24．（10分）某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为、和，请回答：（1）该种群中a基因的频率为＿＿＿（2）如果该种群满足四个基本条件，即种群＿＿＿＿＿、不发生＿＿＿＿＿、不发生＿＿＿＿＿＿、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为＿＿＿＿；如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率＿＿＿（会、不会）发生改变（3）假定该动物种群满足上述四个基本条件，但不发生随机交配，只在相同基因型之间进行尊，则理论上该种群的子一代中AA、Aa和aa的基因型频率分别为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中AA、Aa和aa的基因型频率＿＿＿＿＿（会、不会）发生改变24．（10分）（1）（1分）（2）足够大基因突变（或突变）选择不会（每空1分，共5分）（3）会（每空1分，共4分）【知识网络】【专题要点】细胞工程1．理解细胞全能性的概念，把握细胞全能性的特点：细胞全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性生物体的细胞具有全能性的根本原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来，体细胞核内基因与受精卵一样，因此都具有全能性分化的体细胞之所以没有表达出全能性，是因为基因选择性表达在离体和适当的条件下，分化的体细胞也能表达其全能性全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞2．植物组织培养操作的特点：（1）选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异花和幼嫩的组织脱分化较为容易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难另外制备外植体时应选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化（2）消毒植物组织培养要想取得成功，必须有效防止细菌等的污染因为如果培养基上有细菌等微生物存在时，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作（3）光照离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需避光处理愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理（4）激素调控：生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成3．植物体细胞杂交杂种细胞的筛选和培养：以烟草与大豆细胞融合为例烟草与大豆的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁这时，在细胞混合物中，不仅有烟草-大豆细胞，还有烟草细胞、大豆细胞、烟草-烟草细胞、大豆-大豆细胞，因此需要对杂种细胞进行筛选得到烟草-大豆细胞后，再通过植物组织培养技术，培育杂种植株4．微型繁殖与无性生殖：微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素剪碎、胰蛋白酶、动物胚胎或幼龄动物器官、组织动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素剪碎、胰蛋白酶、动物胚胎或幼龄动物器官、组织单个细胞细胞悬浮液50代细胞……细胞株细胞系原代培养传代培养6．动物细胞培养的过程10代细胞10代细胞7．动物细胞培养与植物组织培养的区别：动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点一是它们用的培养基不同，植物组织培养用的一般是固体培养基，而动物细胞培养用的一般是液体培养基第二是它们的培养基的成分不同动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清第三是植物组织培养最后一般得到新的植物个体，而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性，因此得到的是同一种的细胞8．把握动物体细胞移植的特点：动物体细胞移植依据的原理还是细胞的全能性，与植物组织培养一样属于无性生殖虽然细胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因，但动物体细胞分化程度较高，因此很难表达全能性卵细胞体积大，易于操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件将体细胞核移植入去核卵细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核表达其全能性，发展成为一个新的个体动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同卵细胞细胞质中也有少量的DNA，新个体性状与卵细胞细胞质供体有一些地方相同代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体性状与代孕母体基本没有联系9．动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同：比较项目细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段用途植物体细胞杂交细胞膜的流动性用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动、聚乙二醇（PEG）诱导克服远源杂交不亲和，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性用胰蛋白酶使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，还有用灭活病毒诱导制备单克隆抗体10．单克隆抗体的应用：单克隆抗体可以作为诊断试剂，准确识别各种抗原物质，与抗原的特异性结合具有准确、高效、简易、快速的特点单克隆抗体还可以用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症单克隆抗体作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”，准确杀伤癌变细胞胚胎工程一）动物胚胎发育的基本过程（1）精子的发生：补充，精原细胞先进行有丝分裂后进行减数分裂；变形过程中，细胞核为精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落[线粒体为精子运动提供能量]（2）卵子的发生：在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞[被卵泡细胞包围]，减一分裂在排卵前后完成，形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备受精；减二分裂是在受精过程中完成的（3）受精：精子获能（在雌性动物生殖道内）；卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减二中期才具备受精能力）；受精阶段[卵子周围的结构由外到内：放射冠、透明带、卵黄膜]，a顶体反应：精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠b透明带反应：顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障]；c卵黄膜的封闭作用：精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程[它是防止多精子入卵受精的第二道屏障]；精子尾部脱落，原有核膜破裂形成雄原核，同时卵子完成减二分裂，形成雌原核[注意：受精标志是第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子]（4）胚胎发育：a卵裂期：细胞进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加；b桑椹胚：32个细胞左右的胚胎[之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞]；c囊胚：细胞开始分化，其中个体较大的细胞叫内细胞团将来发育成胎儿的各种组织；而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；胚胎内部逐渐出现囊胚腔[注：囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化]；d原肠胚：内细胞团表层形成外胚层，下方细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔[细胞分化在胚胎期达到最大限度]9胚胎工程的理论基础（识记）（1）胚胎工程的概念及技术手段：对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术（2）体外受精[属有性生殖过程]：a卵母细胞的采集和培养对体型小的动物用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子（可直接受精）；对体型大的动物从卵巢中采集卵母细胞（要在体外培养成熟）b精子的采集假阴道法、手握法和电刺激法；获能对啮齿动物、兔、猪等的精子用培养法（放入人工配制的获能液中）；对牛、羊等精子用化学法（放在肝素或钙离子载体溶液中）（3）胚胎的早期培养：a培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等[注意与动物细胞培养液成分的比较]；b当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存（4）胚胎移植：a概念：将雌性动物的早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程，通过转基因、核移植、体外受精获得的胚胎必须移植给受体才能获得后代b优势：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期c胚胎移植的生理学基础：同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的[对供体和受体进行同期发情处理]；早期胚胎形成后处于游离状态，为胚胎的收集提供可能；受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应；移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响d胚胎移植的程序：对供、受体母牛进行选择，用激素进行同期发情处理；对供体母牛用激素做超数排卵处理；选择同种优秀公牛配种[有性生殖过程]；对胚胎进行收集[此时胚胎处于游离状态]；对胚胎进行质量检查[此时胚胎应发育到桑椹胚或囊胚]；胚胎移植[或冷冻保存]；检查受体母牛是否受孕；产下胚胎移植的犊牛（5）胚胎分割：a概念：用机械方法将早期胚胎切割成2、4、8等分等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术[可看作是动物无性繁殖或克隆]b基本过程：选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体[注意：内细胞团要均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育]10胚胎干细胞的移植（识记）（1）胚胎干细胞的含义：由早期胚胎[囊胚]或原始性腺[胎儿]中分离出来的一类细胞，又叫ES或EK细胞（2）特征：形态上体积小、细胞核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性，即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞[体外培养下，ES细胞可以只增殖不分化]（3）应用：用于治疗人类疾病，如利用ES细胞诱导其分化成新的组织细胞特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复1、胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求2、动物胚胎发育的基本过程（1）受精场所是母体的输卵管（2）卵裂期：特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小

（3）桑椹胚：特点：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹是全能细胞（4）囊

胚：特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织中间的空腔称为囊胚腔（5）原肠胚：特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔（二）胚胎干细胞1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来2、具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造3、胚胎干细胞的主要用途是：①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；②是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；④利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能；⑤随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题（三）胚胎工程的应用1.体外受精和胚胎的早期培养(1)卵母细胞的采集和培养：主要方法：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精第二种方法：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精(2)精子的采集和获能：在体外受精前，要对精子进行获能处理(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程(4)胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，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培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存不同动物胚胎移植的时间不同(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植)2.胚胎移植(1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种）地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”(2)胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力(3)生理学基础：①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②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③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④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(4)基本程序主要包括：①对供、受体的选择和处理选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种并用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理②配种或人工授精③对胚胎的收集、检查、培养或保存配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段直接向受体移植或放入－196℃的液氮④对胚胎进行移植⑤移植后的检查对受体母牛进行是否妊娠的检查3.胚胎分割(1)概念：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(2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖(3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚（桑椹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）(4)操作过程：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【典题训练】1、下列有关细胞工程的叙述，不正确的是()A.在细胞整体水平上定向改变遗传物质B.在细胞器水平上定向改变遗传物质C.在细胞器水平上定向改变细胞核的遗传物质D.在细胞整体水平上获得细胞产品2、用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是（）A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构3、下图是某克隆羊的培育过程模式图，则与获得该克隆羊接近的生殖方式和其发育成熟时所分泌的主要性激素分别是（）A.无性生殖；雄性激素B.无性生殖；雌性激素C.有性生殖；雄性激素D.有性生殖；雌性激素4、下列关于动物胚胎移植的叙述中，错误的是（）A．受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C．超数排卵技术要使用一定的激素D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行5、关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述正确的是（）A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宫B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵C．成熟卵子与收集来的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植D．体外受精胚胎的工厂化生产即胚胎发育和受精过程只需在体外进行6、“猪一沼一茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式，由种植（茶树）、养殖（猪）、农户（人）和沼气生产（微生物）四个子系统构成该生态农业模式（）A．是由茶树、猪、人和微生物组成的生态系统B．实现了物质和能量在系统中的多级循环利用C．使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环D．注重系统内部的自身调节作用，不需要外部投入7、为了解决粮食生产和环境保护问题，实现农业可持续发展，当前科学、有效的途径是（）①合理开发海洋，寻找新的粮食资源②控制人口增长，协调人与自然和谐发展③增加化肥和农药的使用，提高作物产量④开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积⑤利用现代生物技术，培育具有较高光合效率的作物品种A．①②③B．①②⑤C．①③④D．③④⑤8、目前，一些地区采用人工浮床（如下图）治理水体污染人工浮床净化水体的机理包括（）A．植物吸收水中悬浮物，提高水体透明度B．植物吸收水中的N03―,PO43―等，降低水中氮、磷等含量C．浮床遮光，抑制浮游藻类的生长繁殖，防止水华发生D．浮床下方水体氧浓度升高，减少微生物种类和数量9、在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统（如图所示）下列有关叙述不正确的是（）A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜B．该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性10、香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大由香蕉束顶病毒（BBTV，单链环状DNA病毒）引起的香蕉束顶病，对香蕉生产的危害十分严重当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平，具有重要意义请根据上述材料，回答下列问题：（1)简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程（2）脱毒香蕉苗的获得，可采用的方法，此方法的依据是和(3）建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量，请问可用哪些方法检测病毒的存在？（列举两种方法）(4)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值，该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据（列举两点）（5）如何利用afp基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？（列举两点）（6)从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据另外，抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期，请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程11、很久以前科学家在土壤中发现了某种细菌能制造一种对昆虫有毒的蛋白质，当时许多人就想把编码这一蛋白质的基因(抗虫基因)转移到农作物中，以降低昆虫对农作物造成的危害20世纪90年代，美国科学家采用基因工程技术首次培育出抗虫玉米新品种下图为这一转基因玉米的主要培育过程(1)获得特定目的基因的途径除了从该细菌中直接分离抗虫基因外，还可以将目的基因与运载体结合时必须用酶和DNA连接酶在基因工中，常用的运载体有等，而作为运载体必须具备相应条件，例如，应具有以便进行筛选（2）由转基因玉米细胞经过形成愈伤组织，然后发育成胚状体和试管苗若要制备转基因玉米的人工种子，可选择上图实验过程中的再包裹合适的等ab12、“试管婴儿”ab(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是（）A．有性生殖B．组织培养C．克隆技术D．基因工程(2)右图示时期是胚胎发育的_________________期(3）“试管婴儿”的形成用到下列哪些技术？_________（填序号）①体外培养②人工授精③胚胎移植④核移植(4）要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是_________________________________________双胞胎的性别是否相同？__________________(5)“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________________________________________________________________________(6)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是___________________________________13、“稻田养鱼”这种养殖方式近年来在我市许多地方得到推广，在稻田生态系统中．虽有危害水稻的病菌、害虫和杂草．但鱼的活动可起到除虫、松土和增氧的作用，最终取得稻、鱼双丰收，大大增加了农民的收人此外，在遭遇虫害时，一些水稻会释放某些物质，吸引害虫的天敌并消灭之，从而维持生态系统的稳定根据上述材料，回答下列问题：⑴在稻田生态系统中，种间关系有__________________________(至少写出两种)⑵水稻和鱼在生态系统成分中分别属于__________________________⑶在生态系统信息传递过程中．水稻通过________________信息引来天敌，防治害虫⑷若发现稻田中某杂草具有药用价值，则说明生物多样性具有_____________价值⑸画出稻田生态系统的能量流动图(不考虑与人的联系)（注意：在图中用箭头表示能量流动方向，在方框中写出具体生物，在横线上写出相应生理过程的名称)⑹近年来我国许多地区运用生态学原理，建立了各种生态农业生产体系试述发展生态农业的优点【答案详解】1、【解析】细胞器水平属于细胞工程的范畴，但是细胞器水平不能改变细胞核的遗传物质【答案】C2、【解析】植物组织培养的原理是植物细胞的全能性植物细胞只有在脱离了植物体，在一定外部因素的作用下，经细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织细胞发育、分化形成新的植物体【答案】B3、【解析】性染色体在细胞核中，克隆羊的性染色体为XY，为雄性【答案】A4、【解析】胚胎移植操作的对象是早期胚胎而不是受精卵；其生理基础是供、受体排卵后产生相同的生理变化，为移植提供相同的生理环境；超数排卵要对供体用促性腺激素进行处理；试管婴儿实质是“体外授精”和“胚胎移植”的共同产物【答案】A5、【解析】体外受精的原理是人工模拟体内环境，包括营养、温度、PH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用因此卵母细胞必须在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，受精卵发育到桑椹胎或囊胚阶段才能移植，移植入母体后继续发育形成幼体产出【答案】C6、【解析】本题考查的知识点是生态系统的结构与功能和生态工程的基本原理，生态系统是生物群落与无机环境的有机结合体，生态系统中的物质可以多级循环利用，但能量流动是单向不循环和逐级递减的，生态农业就是运用了以上生态学原理使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环此外生态系统还是一个开放的系统，它总是与外界进行物质、能量与信息的交流，不断有能量和物质的进入和输出，对于生态农业而言，还必须有人力的介入【答案】C7、【解析】本题考查的知识点是人口增长对环境的影响和生态农业、生态工程的有关知识点“可持续发展”的战略思想是指经济发展不仅要满足当代人的需要，还要不危害后代人的发展能力；生态利益应和社会利益与经济的增长协同考虑增加化肥和农药的使用提高作物产量的同时又造成严重的农产品污染和环境污染，而开荒辟地、围湖造田扩大粮食种植面积的同时又破坏了生态环境甚至导致洪涝灾害等问题【答案】B8、【解析】A错误，“植物吸收水中悬浮物，提高水体透明度”不符合生物学原理D错误，如果“浮床下方水体氧浓度升高”“微生物种类和数量”应该增多【答案】BC9、【解析】新型的农业生态系统的建立仅仅是实现了能量的多级利用,但还是人工建立的生态系统,它的稳定性与自然的生态系统相比还是要差些,在人工建立的生态系统中,人的作用是非常关键,离开了人的作用,生态系统就会崩溃，而在一个生态系统中，生产者和分解者是必不可少的两个因素，生产者为消费者提供食物的来源，分解者把生产者的残枝和落叶以及消费者的排遗物分解，为生产者进行光合作用提供原料所以植物是主要成分，也提高了生态系统的稳定性，人和家禽家畜都可以农作物为食，是第二营养级的生物，该生态系统的建立，不能提高各营养级的能量传递效率，可以实现能量的多级利用【答案】C10、解析:脱毒植物就是培育无病毒的植物，采用植物的茎尖、芽等进行植物组织培养，可快速繁殖无病毒的植物检测病毒的存在可利用