高考生物二轮复习 专题八 现代生物科技专题讲义试题

专题八现代生物科技专题第Ⅰ课时基因工程与克隆技术考点一基因工程1．基因工程的基本工具(填空)2．基因工程的基本操作程序(填空)(1)目的基因的获取途径：方法具体操作直接分离从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取人工合成化学合成已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板逆转录法以mRNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成PCR技术扩增①原理：DNA复制；②条件：模板DNA、引物、脱氧核苷酸、热稳定的DNA聚合酶③过程eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(变性：90～95℃，DNA解旋,↓,复性：55～60℃，引物与单链DNA,结合,,,↓,延伸：70～75℃，在热稳定的DNA,聚合酶作用下合成子链))(2)基因表达载体的构建——重组质粒的构建：①表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因＋复制原点。②启动子和终止子：启动子是RNA聚合酶结合位点，启动转录；终止子是终止转录的位点。(3)将目的基因导入受体细胞：植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法(用Ca2＋处理)受体细胞受精卵、体细胞受精卵原核细胞(4)目的基因的检测与鉴定：①导入检测：DNA分子杂交技术(使用DNA探针)。②表达检测eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(转录检测：分子杂交技术检测mRNA,翻译检测：用相应的抗体进行抗原—,抗体杂交))③个体生物学水平鉴定：如对转基因作物进行抗虫或抗病等接种实验。3．蛋白质工程(填空)(1)启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用(2015·重庆卷，T6D)(×)(2)携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测(2014·天津卷，T4A)(×)(3)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽(√)(4)重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接(×)(5)每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点(√)1．为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将从陆地棉基因库中获取的酶D基因与位于拟南芥叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得转基因油菜品种。酶D基因、转运肽基因所含三种限制酶(ClaⅠ、SacⅠ、XbaⅠ)的切点如图所示。请回答下列问题：(1)用限制酶________和________酶处理两个基因后，可得到A、D端相连的目的基因。(2)将上述目的基因插入如图所示质粒的________中，构建________________，然后将其导入农杆菌中。(3)利用______________法将目的基因导入油菜叶片中，并通过筛选获得转基因油菜细胞，通过______________技术可培育成转基因油菜植株。(4)用______________法可检测转基因油菜的染色体DNA上是否插入了目的基因，用______________法可检测转基因油菜植株中的目的基因是否翻译成蛋白质。解析：(1)用限制酶ClaⅠ和DNA连接酶处理两个基因后，就能得到A、D端相连的目的基因。(2)将上述目的基因插入题图所示质粒的T­DNA中，构建基因表达载体，并导入农杆菌中。(3)采用农杆菌转化法将目的基因导入油菜体细胞中。获得转基因油菜细胞后，可通过植物组织培养技术将其培育成转基因油菜植株。(4)用DNA分子杂交法可检测转基因油菜的染色体DNA上是否插入了目的基因，用抗原－抗体杂交法可检测转基因油菜植株中的目的基因是否成功表达出相关的蛋白质。答案：(1)ClaⅠDNA连接(2)T­DNA基因表达载体(3)农杆菌转化植物组织培养(4)DNA分子杂交抗原—抗体杂交2．(2017·江苏高考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下，请回答下列问题：(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA，通过________获得________用于PCR扩增。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)，为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的________________位点。设计引物时需要避免引物之间形成________________，而造成引物自连。(3)图中步骤1代表________，步骤2代表退火(复性)，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。(4)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏________________的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但________的引物需要设定更高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有________(填序号：①升高退火温度②降低退火温度③重新设计引物)。解析：(1)PCR技术可在体外对DNA进行扩增，模板可以是mRNA经过逆转录获得的cDNA。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)时，需在引物中增加适当的限制性核酸内切酶的识别序列，便于目的基因与质粒的连接。为了避免引物自连，设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对。(3)根据PCR的过程可知，图中步骤1为变性，步骤2为退火(复性)，步骤3为延伸，这三个步骤构成一个循环。(4)退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，过高的退火温度会破坏引物与模板的碱基配对。因G、C之间的氢键数多于A、T之间的氢键数，故GC含量高的引物需要设定更高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，可能的原因是退火温度过高使扩增效率降低，也可能是未按照目的基因两端的核苷酸序列来设计引物，因此可以采取的措施是降低退火温度、重新设计引物等。答案：(1)逆转录cDNA(2)限制性核酸内切酶碱基互补配对(3)变性(4)引物与模板GC含量高(5)②③考点二克隆技术1．植物细胞工程的基本技术(填图)2．动物细胞培养(填图)3．动物细胞核移植技术(填图)4．动物细胞融合与单克隆抗体(填图)(1)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是植物组织培养(√)(2)细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行(2015·江苏卷，T3B)(×)(3)去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理(√)(4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(×)(5)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性(×)(6)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体(×)1．研究小组用土壤农杆菌与陆地棉叶肉细胞原生质体共同培养获得了转基因陆地棉，过程如下。请回答下列问题：(1)图a表示从已经消毒的叶片中剪取部分植物组织细胞，图b表示制备原生质体，培养皿中要加纤维素酶和果胶酶，其原因是_____________________________________________________________________________。(2)图c表示用培养基培养原生质体，培养基中加入了适宜浓度的蔗糖，其主要作用是_____________________和__________________。培养一段时间后，将其与土壤农杆菌混合培养，使重组Ti质粒进入________________，重组Ti质粒上______________段携带了目的基因，可以整合到植物细胞的__________________上。然后通过离心(图d)的方法，除去多余的土壤农杆菌。(3)图e表示将原生质体培养成愈伤组织，然后将其转移到含有一定抗生素的培养基中进行培养(图f)，抗生素的作用是_______________________________。(4)将愈伤组织转移培养基继续培养(图g)，同时注意调整植物生长调节剂的种类和含量，其原因是____________________________________，最终获得完整的植株(图h)。解析：图示是通过土壤农杆菌与植物细胞原生质体共培养的方法获得转基因植物的过程。a为获取植物细胞；b为去除细胞壁获取原生质体的过程；c为用培养基培养原生质体；d为土壤农杆菌与植物细胞原生质体共培养；e表示脱分化过程；f表示用选择培养基进行筛选培养；g表示再分化过程；h表示转基因植物幼苗。(1)图b表示用纤维素酶和果胶酶处理来制备原生质体，原因是植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶和果胶酶可除去细胞壁。(2)图c表示用培养基培养原生质体，培养基中加入了适宜浓度的蔗糖，其主要作用是为原生质体提供碳源、能源和调节渗透压维持原生质体的形态，将其与土壤农杆菌共同培养，使携带目的基因的Ti质粒的T­DNA进入植物细胞，整合到植物细胞的染色体(染色体DNA)上，然后通过离心的方法，除去多余的土壤农杆菌。(3)图e表示将原生质体培养成愈伤组织，然后将其转移到含有一定抗生素的培养基中进行培养(图f)，抗生素的作用是筛选出含目的基因的植物细胞。(4)植物生长调节剂的种类和含量会影响愈伤组织的分化，故将愈伤组织转移培养基继续培养(图g)，同时注意调整植物生长调节剂的种类和含量。答案：(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶和果胶酶可除去细胞壁(2)为原生质体提供碳源和能源调节渗透压维持原生质体的形态原生质体(植物细胞)T­DNA染色体(染色体DNA)(3)筛选出含目的基因的植物细胞(4)植物生长调节剂的种类和含量会影响愈伤组织的分化2．科学家将某些诱导基因转入小鼠的纤维母细胞中成功获取诱导干细胞，这类细胞经诱导可分化为肝细胞、神经细胞、上皮细胞等，同时诱导干细胞也为单克隆抗体的制备提供了一条新思路，具体过程如图所示。请回答下列相关问题：(1)与纤维母细胞相比，诱导干细胞分化程度________。过程②的实质是________________。在培养诱导干细胞时需要无菌、无毒的环境，通常需要在培养液中添加一定量的__________，以防培养过程中的污染；同时为了满足营养需求，在人工配制的合成培养基中通常需要加入________等一些天然成分。细胞培养所需要的气体主要是氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是______________。(2)图中的Y细胞通常从小鼠的________(填器官名称)中抽取。③过程如果采用化学试剂诱导融合，则该化学试剂通常是______________。只考虑细胞两两融合，Z细胞的类型有________种，如果Z细胞为X细胞和Y细胞融合后的杂种细胞，则Z细胞的特点是__________________________________。与传统抗体相比，单克隆抗体的优点是____________________________________。解析：(1)诱导干细胞具有分化成多种细胞的能力，分化程度较低，而分化成不同细胞的过程就是基因选择性表达的过程。在培养动物细胞时需要无菌、无毒的环境，通常需要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；同时为了满足营养需求，在人工配制的合成培养基中通常需要加入血清、血浆等一些天然成分。细胞培养所需要的气体主要是氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是维持培养液的pH。(2)图中的Y细胞为B淋巴细胞，通常从小鼠的脾脏中抽取。诱导细胞融合的化学试剂通常是聚乙二醇(PEG)。只考虑细胞两两融合，X细胞和Y细胞可形成3种融合细胞，即XX细胞、YY细胞、XY细胞。X细胞和Y细胞融合后的杂种细胞(杂交瘤细胞)的特点是既能大量繁殖，又能产生专一性的抗体。与传统抗体相比，单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。答案：(1)低基因的选择性表达抗生素血清、血浆维持培养液的pH(2)脾脏聚乙二醇(PEG)3既能大量繁殖，又能产生专一性的抗体特异性强、灵敏度高，并可以大量制备关注制备单克隆抗体的两个常考点(1)三种细胞的特点：①免疫后的B淋巴细胞(浆细胞)：能分泌抗体，不能大量增殖。②骨髓瘤细胞：能大量增殖，不能分泌抗体。③杂交瘤细胞：既能分泌抗体，又能大量增殖。(2)两次筛选目的不同：①第1次：获得能分泌抗体的杂种细胞。②第2次：获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。1．(2016·全国卷Ⅰ)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后，与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有______________________________(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是______________________________________________；并且__________________________和____________________的细胞也是不能区分的，其原因是________________________________________________________________________。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有__________的固体培养基。(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于________________。解析：(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等。(2)在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。(3)某些噬菌体经改造后可作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。答案：(1)能自我复制、具有标记基因(答出两点即可)(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞2．(2016·全国卷Ⅲ)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。↓↓↓——GAATTC————GGATCC————GATC————CTTAAG————CCTAGG————CTAG——↑↑↑图(a)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。图(b)图(c)(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________________和________________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是______________。解析：(1)由题图可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制性内切酶的共同识别序列是eq\a\vs4\al(——GATC——,——CTAG——)，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamHⅠ酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，图丙所示目的基因插入在终止子的下游，两图所示的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。(3)常见的DNA连接酶有E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：(1)Sau3AⅠ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(其他合理答案也可)(3)E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(其他合理答案也可)3．(2016·全国卷Ⅱ)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为________________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用__________的方法。②代表的过程是______________。(2)经过多次传代后，供体细胞中____________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了________________________________________________________________________。解析：(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为XX(雌性)或XY(雄性)。卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。②过程是将早期胚胎移植到代孕个体的子宫中，即代表的是胚胎移植。(2)一般来说，动物细胞在传代培养到10～50代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时一般选10代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是：克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。答案：(1)XX或XY显微操作胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性4．(2014·全国卷Ⅰ)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如图所示。若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题：(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是________________________________________________________________________。(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是________________________________________________________________________。(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是__________________________________________。解析：(1)由图可知，小鼠至少经过4次免疫后，免疫小鼠的血清抗体效价可达到16000以上，其中Y小鼠的血清抗体效价最高。(2)由于细胞融合是随机的，且并不是所有细胞都能参与融合，融合体系中含有五种细胞：未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞、B淋巴细胞相互融合形成的细胞。(3)两个细胞的细胞核融合成一个细胞核标志着融合的完成，杂交瘤细胞中有一个细胞核，染色体数量为两者之和，即100条染色体。(4)未融合的B淋巴细胞不能无限增殖，经多次传代培养后都不能存活。答案：(1)4YY小鼠的血清抗体效价最高(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)1100(4)(经免疫的B淋巴细胞是高度分化的细胞)不能无限增殖5．(2017·全国卷Ⅱ)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是________________。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是________________。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是____________________________________________________。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是____________________________________(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是____________。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是________________________。解析：(1)与老叶相比，嫩叶组织细胞易破碎，容易提取到几丁质酶的mRNA。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需的启动子。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常6．为培育出含β­胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题：甲方案：eq\x(\a\al(玉米,体细胞))eq\o(→,\s\up7(①),\s\do5())eq\x(\a\al(β­胡萝卜,素基因))eq\o(→,\s\up7(②),\s\do5())eq\x(\a\al(水稻,体细胞))eq\o(→,\s\up7(③),\s\do5())“黄金大米”乙方案：(1)甲方案中，β­胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是_____________________________________。若研究人员已知β­胡萝卜素基因序列，可采用______________方法获得β­胡萝卜素基因。②过程中可用______________技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了β­胡萝卜素基因。(2)通过⑤获得“黄金大米”幼苗需要________________两个过程，依据的原理是________________。在培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加_________________。(3)与传统育种方法相比，甲、乙两套方案共同的优点是_______________________________________________。解析：(1)自然界中所有生物共用一套遗传密码，因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达；在目的基因序列已知的情况下，可采用人工合成的方法获得目的基因。检测目的基因是否插入受体细胞DNA上可用DNA分子杂交技术。(2)⑤过程中将杂交细胞培育成杂交植株需要采用植物组织培养技术，该技术包括脱分化和再分化两个过程，依据的原理是植物细胞的全能性。在植物组织培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加植物激素(生长素和细胞分裂素)。(3)与传统育种方法相比，基因工程育种和植物细胞工程育种都能克服远缘杂交不亲和的障碍。答案：(1)所有生物共用一套遗传密码人工合成DNA分子杂交(2)脱分化和再分化(植物)细胞的全能性(植物)激素(生长素和细胞分裂素)(3)克服远缘杂交不亲和的障碍(打破生殖隔离)[课时作业]大题练，确保高分冲名校1．(2017·全国卷Ⅰ)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用________作为载体，其原因是__________________________________。(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有____________________________________(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是______________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)人为真核生物，从人的基因组文库中获取的基因A含有内含子，基因A转录出的产物中有与内含子对应的RNA序列。大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制，因此以大肠杆菌作为受体细胞，不能切除内含子对应的RNA序列，无法表达出蛋白A。(2)噬菌体和动物病毒均可作为基因工程的载体，但它们的宿主细胞不同。题中受体为家蚕，是一种昆虫，因此，选择昆虫病毒作为载体，噬菌体的宿主是细菌，不适合作为该实验的载体。(3)大肠杆菌具有繁殖快、容易培养、单细胞、遗传物质少等优点，因此，常作为基因工程的受体细胞。(4)常用抗原—抗体杂交的方法检测目的基因是否表达，故能用于检测蛋白A的物质为蛋白A的抗体。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型菌的DNA转移到了R型菌体内，其对基因工程理论的建立提供的启示是DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。答案：(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体2．下图是科学家利用大肠杆菌生产人胰岛素的部分过程。请结合相关知识回答问题：(1)除图示方法获得目的基因(人胰岛素基因)外，还可通过__________的方法获得目的基因。(2)图示所获得的人胰岛素基因在大肠杆菌中不能表达，需要质粒为其提供________________等调控因子；质粒含有一个或多个__________切割位点，供目的基因插入其中；质粒上还含有______，供重组DNA的鉴定和选择。(3)图中切割人胰岛素基因和质粒的酶(酶A)相同，其目的是________________。将重组DNA分子导入大肠杆菌前，常需用________处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。(4)由于大肠杆菌中没有________________________等结构，其内合成的人胰岛素没有活性，需要经过再加工。解析：(1)获得目的基因的方法除题图所示方法外，还有人工合成法。(2)图示所获得的人胰岛素基因由于不含启动子和终止子，因此需要载体——质粒提供。质粒上还应含有一个或多个限制酶切割位点，供目的基因插入其中；质粒上还含有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(3)用同一种限制酶切割目的基因和质粒，以便获得相同的末端。将重组DNA分子导入大肠杆菌前，需用Ca2＋处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。(4)由于大肠杆菌中没有内质网、高尔基体等结构，其内合成的人胰岛素没有活性，需要经过再加工。答案：(1)人工合成(2)启动子、终止子限制酶标记基因(3)获得相同的末端Ca2＋(4)内质网、高尔基体3．血清白蛋白具有维持血液胶体渗透压、清除自由基、抑制血小板聚集和抗凝血等生理功能，科学家利用基因工程技术成功培育出了转基因羊，从其分泌的乳汁中可提取血清白蛋白。请回答下列问题：(1)目前获得目的基因常用方法之一是从____________中获取，进而用________技术扩增，此技术应满足的条件有：适宜的温度和pH、原料、模板、能量、_____________、______________酶。(2)将血清白蛋白基因与乳腺蛋白基因的________等调控组件重组在一起，构建基因表达载体，该过程需要用__________________酶，然后通过________技术，导入羊的受精卵中。通过早期胚胎培养发育成桑椹胚或囊胚后移植到受体母羊子宫内，最终获得分泌的乳汁中含有血清白蛋白的乳腺生物反应器。(3)可利用________________技术检测转基因羊的乳汁中是否含有血清白蛋白。解析：(1)血清白蛋白基因为真核生物的基因，获取目的基因常用的方法是从基因文库中获取，然后采用PCR技术扩增，该过程中，需要引物、适宜的温度和pH、原料、模板、能量、热稳定的DNA聚合(Taq)酶等。(2)为了使血清白蛋白基因在乳腺细胞中表达，需将其与乳腺白蛋白基因的启动子等重组在一起，该过程需要限制酶和DNA连接酶。将基因表达载体导入动物细胞采用显微注射技术。(3)检测目的基因是否表达出血清白蛋白，可用抗原—抗体杂交法。答案：(1)基因文库PCR引物(若填写扩增缓冲液也可)热稳定DNA聚合(Taq)(2)启动子限制酶和DNA连接显微注射(3)抗原—抗体杂交4．如图表示抗虫棉的培育过程，请据图回答下列问题：(1)图中所示的目的基因是________，构建重组Ti质粒时应该将基因插入质粒中的T­DNA上，原因是______________________________________________。(2)构建重组Ti质粒需要的酶有____________________，重组质粒除了目的基因和标记基因外，还有__________________。(3)图中显示将目的基因导入棉花细胞的方法是________法，可以将该重组质粒导入棉花细胞，而一般不能导入小麦或玉米等单子叶作物的细胞中，原因是________________________。(4)图中过程③是________，过程④的实质是__________________。解析：(1)图中的目的基因是Bt基因，构建重组Ti质粒时要将目的基因插入Ti质粒的T­DNA中，因为农杆菌中的Ti质粒上的T­DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞中的染色体DNA上。(2)构建重组质粒要用限制酶切割目的基因和质粒，然后再用DNA连接酶将二者连接起来。重组质粒中除了有目的基因和标记基因外，还有启动子和终止子等。(3)图中显示将目的基因导入棉花细胞的方法是农杆菌转化法。农杆菌因对大多数单子叶植物没有感染能力，所以一般不用农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物细胞中。(4)图中过程③是将导入重组质粒的棉花细胞培养成愈伤组织的过程，该过程的名称是脱分化。过程④是再分化，再分化也是细胞分化，所以该过程的实质是基因的选择性表达。答案：(1)Bt基因T­DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上(合理即可)(2)限制酶和DNA连接酶启动子和终止子(3)农杆菌转化农杆菌对大多数单子叶植物没有感染能力(4)脱分化基因的选择性表达5．如图表示利用PCR技术获取人的胰岛素基因，并通过胚胎工程获取乳汁中能产胰岛素的奶牛的过程。请据图回答下列问题：(1)由图可以看出PCR技术遵循的原理是________________、________________。(2)PCR完成第一次循环，除模板外还需提供的物质有________________、________________、________________。(3)①过程中，将胰岛素基因导入相应受体细胞常用的方法是________________。一般情况下，②过程得到的胚胎需培养到________________时期才能进行胚胎分割。如果胰岛素基因仅仅整合到某一对同源染色体中的一条上，且该基因得以成功表达，那么由③过程得到的两个胚胎发育而成的两头奶牛________(填“是”或“不是”)都能产生人的胰岛素。解析：(1)图中体现了PCR技术遵循碱基互补配对原则，以DNA双链为模板进行复制。另外，图中也体现了PCR技术通过控制温度来控制DNA双链的解聚与结合。(2)PCR完成第一次循环，除需要模板外，还需要提供两种引物、四种游离的脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶。(3)常用显微注射法将目的基因导入动物细胞。进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。由于经胚胎分割得到的两个胚胎具有相同的遗传物质，所以由③过程得到的两个胚胎发育而成的两头奶牛都能产生人的胰岛素。答案：(1)DNA双链复制的原理DNA的热变性原理(2)两种引物四种游离的脱氧核苷酸Taq酶(或热稳定DNA聚合酶)(3)显微注射法桑椹胚或囊胚是6．如图所示为培育两种新品种草莓的流程示意图，请回答下列相关问题：(1)获取人胰岛素基因的方法有________________________________________。将胰岛素基因导入草莓细胞之前，需构建基因表达载体，该过程所用到的酶有________________。完整的重组质粒，除胰岛素基因外，还必须有启动子、________以及标记基因等特殊的片段。(2)要从分子水平上检测目的基因(胰岛素基因)导入受体细胞后是否成功表达，可采用的方法是____________。(3)通过过程②获得的草莓花粉细胞中，________(填“全部”或“部分”)含有胰岛素基因，理由是______________________________________________________________。解析：(1)用人工合成法、PCR扩增和从基因文库中获取胰岛素基因。基因表达载体的构建需要限制酶和DNA连接酶，其组成除目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。(2)要检测目的基因(胰岛素基因)导入受体细胞后，在草莓细胞中是否成功表达，从分子水平上可以采用的方法是抗原—抗体杂交法。(3)如果只导入一个目的基因，则由于减数分裂过程中等位基因分离，其配子中不一定有目的基因，因此只有一部分草莓花粉细胞中含有胰岛素基因。答案：(1)人工合成法、从基因文库中获取和PCR扩增等限制酶和DNA连接酶终止子(2)抗原—抗体杂交法(3)部分若只导入一个目的基因，则其配子中不一定有目的基因7．如图为体细胞核移植流程图，请回答下列有关问题：(1)欲获得动物的单个细胞，可用________________酶处理动物组织块。上述过程中，所用的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞，原因是________________________________________。(2)上述过程中，所用的去核卵母细胞一般处于________期，对卵母细胞去核时常采用________________的方法。(3)将供体细胞注入去核的卵母细胞后，一般通过__________(物理方法)激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。在培养重组胚胎时，培养液中通常要添加______________等一些天然成分，当胚胎发育到__________阶段时，将胚胎移入代孕牛体内。解析：(1)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将动物组织块分散成单个细胞。在核移植过程中，用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，原因是传代10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型。(2)在核移植过程中，作为受体细胞的去核卵母细胞一般处于减数第二次分裂中期。对卵母细胞去核时常采用显微操作的方法。(3)在核移植实验中，激活受体细胞使其完成细胞分裂和发育进程一般采用的物理方法是电脉冲。在培养动物胚胎时，培养液中通常要添加血清等一些天然成分，当胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段时，可将其移入受体。答案：(1)胰蛋白酶或胶原蛋白传代10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型(2)MⅡ(减数第二次分裂中)显微操作(3)电脉冲血清桑椹胚或囊胚8．细胞工程可分为植物细胞工程和动物细胞工程等，请回答下列关于细胞工程的问题：(1)图1所示为植物体细胞杂交的流程。图1中“去壁”要使用的酶是________________；①过程常采用的方法有物理法和化学法，物理法包括__________________等；③过程和④过程分别表示______________。(2)图2所示为制备单克隆抗体的流程。图中“筛选”包括选择培养和抗体阳性检测，其中能在特定的选择培养基中存活的是____________，而抗体阳性检测的目的是________________________________________________。(3)图2中，促进细胞融合的方法中，不同于图1中促进细胞融合所涉及的方法是____________；筛选中的目标细胞还可以注射到小鼠腹腔内增殖，从______________中提取单克隆抗体。与普通抗体相比，单克隆抗体具有____________________________等优点。解析：(1)在进行植物体细胞杂交之前，应先使用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁。图1中，①过程表示诱导植物细胞的原生质体融合，常用的方法有物理法和化学法，其中物理法包括离心、振动、电激等；③过程和④过程分别表示脱分化和再分化。(2)图2中经融合处理后还需要进行至少两次筛选，第一次(利用选择培养基)是筛选出杂交瘤细胞，而未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡。第二次是筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，杂交瘤细胞中只有极少数能产生特异性抗体，通过抗体阳性检测来选出目标细胞。(3)诱导动物细胞融合的方法有物理法、化学法和灭活的病毒处理法等。筛选出杂交瘤细胞后，将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖，这样，从细胞培养液或小鼠的腹水中，就可以提取大量的单克隆抗体。答案：(1)纤维素酶和果胶酶离心、振动、电激脱分化和再分化(2)杂交瘤细胞筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞(3)灭活病毒法小鼠的腹水特异性强、灵敏度高、并可以大量制备9．如图是科学家利用现代生物技术研制用于癌症治疗的鼠—人嵌合抗体的流程图。请回答下列问题：(1)利用蛋白质工程技术对鼠源杂交瘤抗体进行改造时，首先必须根据预期____________________，设计________________，进一步推测应有的氨基酸序列，最终通过基因拼接，将鼠源抗体基因改造成鼠—人嵌合抗体基因，然后导入鼠淋巴细胞中使其________。在Ig基因表达载体构建的过程中，人和鼠的基因要用________________切割核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)图中嵌合载体启动子位于基因的首端，它是________________识别和结合的部位，终止子是________的终点；嵌合载体中还应含有____________，以便重组DNA的鉴定和筛选。(3)图中的“抗体分泌细胞”的名称是________，检测目的基因在淋巴细胞中是否得到表达可采用____________技术。(4)在制备单克隆嵌合抗体过程中要进行筛选，第二次筛选的目的是________________________________________________________________________。解析：(1)蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。所以，利用蛋白质工程技术对鼠源杂交瘤抗体进行改造时，首先必须根据预期嵌合抗体的功能，设计嵌合抗体的结构，进一步推测应有的氨基酸序列，最终通过基因拼接，将鼠源抗体基因改造成鼠—人嵌合抗体基因，然后导入鼠淋巴细胞中使其表达。在Ig基因表达载体构建的过程中，人和鼠的基因要用同种限制酶切割核苷酸之间的磷酸二酯键，以产生相同的黏性末端。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，终止子是转录终止的信号；基因表达载体由启动子、终止子、目的基因和标记基因等组成，其中标记基因用于重组DNA的鉴定和筛选。(3)图中的“抗体分泌细胞”的名称是浆细胞；检测目的基因在受体细胞中是否表达，常采用抗原—抗体杂交技术。(4)制备单克隆抗体时要经过两次筛选，第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是获得能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞。答案：(1)嵌合抗体的功能嵌合抗体的结构表达同种限制酶(2)RNA聚合酶转录标记基因(3)浆细胞抗原—抗体杂交(4)获得能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞第Ⅱ课时胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程考点一胚胎工程1．了解早期胚胎发育过程(填空)2．理清胚胎工程各技术间的关系(填空)3．把握胚胎移植成功的四个基础(1)发情排卵后，在一段时间内，供、受体生殖器官的生理变化相同，能为胚胎的生长发育提供相同的生理环境。(2)早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为胚胎收集提供了可能。(3)受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎的存活提供了可能。(4)胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传特性不受影响。4．熟记胚胎工程的操作流程(据图填空)(1)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。(2)胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。(3)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成或胚胎分割形成的。(1)早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质(2015·江苏卷，T3D)(×)(2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其同期发情[2014·山东卷，T36(2)改编](×)(3)卵裂球细胞的总体积随分裂次数增加而不断增大(×)(4)早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清(√)(5)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎(√)(6)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点(×)我国科技人员历经多年，成功培育出一批人乳铁蛋白转基因奶牛，其牛奶中的重组人乳铁蛋白含量显著提高，转基因奶牛培育过程如图所示，据图回答下列问题：(1)转基因过程用到的工具酶有____________________________________________；含目的基因的载体除包括目的基因外，还必须有____________及标记基因等；方法C是____________技术。(2)精子体外获能通常采用培养法和____________两种方法。(3)图中的A和B分别表示________________________过程，A中的培养液除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、____________等营养成分，以及血清等物质。(4)如果想同时获得更多的相同子代，可采用__________技术，若对囊胚操作，应注意________________________。解析：(1)转基因过程用到的工具酶有限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶；含目的基因的载体除包括目的基因外，还必须有启动子、终止子及标记基因等；方法C是将含目的基因的载体导入牛的受精卵，常采用显微注射技术。(2)精子体外获能通常采用培养法和化学诱导法两种方法。(3)据图分析可知，图中的A表示胚胎的早期培养，B表示胚胎移植；A用的是发育培养液，除一些无机盐和有机盐类外，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。(4)如果想同时获得更多的相同子代，可采用胚胎分割技术；进行胚胎分割时，若对囊胚操作，应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。答案：(1)限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶启动子、终止子显微注射(2)化学诱导法(3)胚胎的早期培养和胚胎移植氨基酸、核苷酸(4)胚胎分割将内细胞团均等分割考点二生物技术的安全性和伦理问题1．对转基因生物安全性的争论在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。2．治疗性克隆和生殖性克隆的区别和联系(填表)类型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，遗传信息相同(1)转基因生物即使扩散到种植区之外也不会造成“基因污染”(×)(2)转基因生物不改变生物原有的分类地位，但可减少农药使用、保护农田土壤环境(√)(3)我国禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆(√)(4)设计试管婴儿不需对胚胎进行基因检测(×)(5)转基因作物的种植应与传统农业种植区隔离(√)(6)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性(√)转基因技术、生化武器、生物技术的安全性和伦理等问题成了人们热烈讨论的课题，请回答下列问题：(1)转基因食品是将含有________的生物及其产生的产品制成的食品。生产转基因食品首先要培育转基因生物。若培育转基因动物最好以________作为目的基因表达载体的受体细胞。植物可以对体细胞和生殖细胞进行培养直接产生试管植株，但动物的体细胞不能直接培养成动物新个体的原因是__________________________；克隆羊多利(Dolly)培育成功说明________________具有全能性。在培育转入胰岛素基因酵母菌过程中，若用反转录法获取目的基因，则提供RNA的供体细胞为______________(填“胰岛A细胞”“胰岛B细胞”“受精卵”或“干细胞”)。人们对转基因食品可能带给人类健康和环境方面的风险忧心忡忡，因为转基因生物存在______________，如生物入侵破坏原来的生态平衡、过敏反应、抗生素抗性、疾病流行、使人不育等。(2)生物武器是一种大规模的杀伤性武器，它与常规武器相比有许多特点：①________、②________、③________。1998年6月27日，中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中，重申在任何情况下________、________、________生物武器。(3)中国政府对克隆人持反对态度，但认可对早期胚胎培养用于科学研究。用于人体细胞培养的培养基属于液体培养基，不使用固体培养基的原因之一是动物细胞存在________抑制。这种液体培养基一定要添加动物的________；细胞培养需要在95%的空气和5%的二氧化碳混合气体培养箱中进行，其中5%的二氧化碳的作用是________________________________。解析：(1)由于动物体细胞的全能性受到限制，所以培育转基因动物时将目的基因导入受精卵中；只有胰岛B细胞中胰岛素基因才能进行表达，所以只有在胰岛B细胞中才能获取胰岛素的mRNA。(2)生物武器具有传染性强、污染面广、难以防治的特点，所以应禁止使用生物武器。(3)动物细胞培养具有细胞贴壁生长和接触抑制现象；培养时需要提供一定的气体环境，其中5%的二氧化碳的作用是维持培养液的pH。答案：(1)外源基因受精卵动物细胞的全能性受到限制动物的细胞核胰岛B细胞潜在危险(2)①传染性强②污染面广③难以防治不发展不生产不储存(3)接触血清维持培养液的pH考点三生态工程1．理清生态工程的原理和实例(填图)2．把握生态工程实例与原理的对应(填表)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，后面砍树违反整体性原理(1)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——协调与平衡原理(×)(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调与平衡原理(√)(3)引种考虑适应环境——物种多样性原理(×)(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——整体性原理(√)(5)要实现人与自然的和谐发展，通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源是最合理的(×)请据图分析回答下列问题：(1)图甲为窦店村综合发展生态工程示意图，该工程主要运用了哪些生态工程的基本原理？______________________________________________________(至少答两项)。此生态系统中的生产者有____________，生命活动所需的能量归根到底来自________。燃烧沼气为鸡舍增加照明时间，可以增加产蛋量，这属于________信息传递。(2)图乙为矿区废弃地的生态恢复工程流程图，该恢复工程中，①②是指通过____________措施，制造__________和压实。该生态工程所遵循的主要原理是______________________________________________。(3)澳大利亚的大堡礁，生物多样性非常高，珊瑚虫和藻类组成了高效的植物—动物营养循环，因此珊瑚礁能够保持很高的系统生产力。此生态系统体现了哪些生态工程的基本原理？_________________________________。解析：(1)由图甲可以看出，种植业的副产品秸秆可以作为饲料用于养殖业，动物的粪便作为沼气池的原料或作为植物的肥料，体现了物质循环再生的原理；该生态工程中涉及多种植物、动物及微生物，体现了物种多样性原理；该生态工程中统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定，体现了整体性原理等。生态系统中的生产者有谷物、蓝绿萍等植物。生命活动所需的能量最终来自太阳能，光照属于物理信息传递形式。(2)分析图乙，要想在废弃的矿区上植树、种草，需要采取工程机械措施，人工制造表土。该生态工程所遵循的主要原理有整体性原理、协调与平衡原理。(3)由于大堡礁的生物多样性非常高，故体现了物种多样性原理；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。答案：(1)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理谷物、蓝绿萍太阳能物理(2)工程机械表土整体性原理、协调与平衡原理(3)物种多样性原理、系统整体性原理生态工程基本原理的判断方法(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→物质循环再生原理。(2)体现物种多，营养关系复杂→物种多样性原理。(3)强调生物与环境的协调与平衡；涉及环境承载力→协调与平衡原理。4涉及自然、经济和社会→整体性原理。5涉及结构、功能，分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理系统学和工程学原理。6涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和→系统整体性原理系统学和工程学原理。1．(2015·山东高考)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：(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)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液的________。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体时必须使用________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。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的________。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)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)体细胞进行体外培养时，CO2的主要作用是维持培养液的pH(或酸碱度)。(3)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。(4)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B的遗传物质决定的，因此体外培养获得的组织器官移入个体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)pH(或：酸碱度)(3)限制性(核酸)内切酶(或：限制酶)DNA连接酶(注：两空可颠倒)标记(4)内细胞团B2．(2015·安徽高考)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如下图。(1)由过程①获得的A为________________________。(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是_____________________________________________。受体应选用________期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生________________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)分析图示可知，过程①构建的A为含目的基因的表达载体。(2)核移植以前，必须去掉受体卵母细胞的核，目的是保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。受体应该选用处于减数第二次分裂中期(MⅡ期)的卵母细胞。(3)在进行胚胎移植时，受体即代孕母羊对移入子宫的外来胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。(4)转基因体细胞克隆产生的重组细胞具有全能性，培养产生的含目的基因的成纤维细胞可进行传代培养，因此理论上可获得无限个转基因绵羊。答案：(1)含目的基因的表达载体(2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞MⅡ(3)免疫排斥反应(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养3．为了提高牛奶产量、增加经济效益，某农场应用现代生物技术培育高产奶牛，流程如图。请据图回答下列问题：(1)在过程①之前，需要对供体和受体母牛进行________________处理；供体良种公牛的精子需获能后才能完成受精作用，若在体外可将精子放在一定浓度的________溶液中使精子获能。(2)受精时，精子需顶体内________协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。卵子受精的标志是在透明带和卵细胞膜间隙观察到________。(3)②过程的名称是________，完成②过程后需对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到______________阶段。(4)③过程用到的胚胎工程技术是______________，它在胚胎工程中的意义在于____________________________。解析：(1)对供体和受体母畜需要进行同期发情处理，使两者处于相同的生理状态，以顺利完成胚胎移植和胚胎发育过程。精子可放在获能液中处理使精子获能，常用获能液为肝素或钙离子载体A23187。(2)受精时，精子的顶体释放顶体酶发生顶体反应，从而使精子打开进入卵细胞的通道。卵细胞受精的标志是在卵细胞的透明带和卵细胞膜间隙观察到两个极体。(3)②是冲卵，胚胎移植一般选择处于桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行移植，此时的细胞还未分化或分化程度较低。(4)③过程常用胚胎移植技术，胚胎移植充分发挥了优良的雌性个体的繁殖潜能。答案：(1)同期发情肝素(或钙离子载体A23187)(2)顶体酶两个极体(3)冲卵桑椹胚或囊胚(4)胚胎移植充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力4．“无废弃农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。如图是无废弃农业中对有机废弃物进行处理的几种方案，请回答问题：(1)生态工程是指人类应用____________等学科的基本原理，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行____________，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，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。(2)“无废弃农业”遵循的生态学原理主要是__________原理。施用有机肥料有利于提高农作物的产量，原因是土壤微生物分解有机肥料所产生的__________________使农作物的光合作用强度得到提高。(3)从资源化、无害化角度分析，途径②、③优于④的原因是通过________________有机废弃物中的物质，既充分利用有机物中的能量、又减少____________。(4)少量有机废弃物排入河流，不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有__________能力。(5)焚烧塑料垃圾所产生的二英会诱发__________________基因突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。(6)能降解塑料的微生物属于生态系统的____________(成分)。若利用DNA重组技术将降解塑料的基因导入某些土壤微生物(如：根瘤菌)中，则土壤中的塑料有望得到较快降解，该技术的核心是__________________。解析：(1)生态工程是指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理，通过系统设计、调控和技术组装，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，并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。(2)(3)无废弃物农业是我国传统农业特色，它遵循物质循环再生及能量多级利用的原则。有机肥料经过土壤微生物的分解作用，产生CO2及Na＋、K＋等无机盐离子，从而供植物光合作用利用。(4)生态系统在受到外界干扰时，依靠自我调节能力来维持自身的相对稳定。(5)细胞发生癌变是在致癌因子的作用下，细胞中的原癌基因和抑癌基因发生突变的结果。(6)基因表达载体的构建是基因工程的核心。答案：(1)生态学和系统学修复和重建(2)物质循环再生CO2和无机盐(3)多层分级利用(合理即可)环境污染(4)(一定的)自我调节(5)原癌基因和抑癌(6)分解者基因表达载体的构建5．实施西部大开发，要切实搞好生态环境保护和建设，大力开展植树种草、治理水土流失、防治沙漠化等。材料一：据计算，维持一个6口人的牧民家庭生活所需食物，需饲养35～40头牛，其中一半必须是成年母牛，以提供牛奶和繁殖小牛，其余为2～3头公牛，15～18头小母牛和几头小公牛。这一畜群所需的牧场面积取决于降雨量(因降雨量影响产草量)，在降雨量为250mm地区，约需400hm2放牧地。材料二：“退耕还林工程”囊括25个省(区、市)和新疆生产建设兵团，共1897个县(含市、区、旗)。到2010年，已完成退耕地造林1467万hm2，宜林荒山荒地造林1733万hm2，陡坡耕地基本退耕还林，严重沙化耕地基本得到治理，工程区林草覆盖率增加了4.5个百分点，工程治理地区的生态状况得到较大改善。(1)在生态工程中，人类应用了________________等学科的基本原理和方法，促进了人类社会和自然环境的和谐发展。(2)在西部地区“退耕还林还草”的目的是________________________，从而能够提高生态系统的自我调节能力，这个过程遵循的原理是________________。(3)根据________________原理可知，西部地区的草场，要注意合理放牧，需要考虑______________，因为若越过其限度，就会引起__________________。(4)一般来说，生态工程的目标除了治理环境污染之外，主要是对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行________。解析：(1)在生态工程中人类应用了生态学和系统学等学科的基本原理和方法，促进了人类社会和自然环境的和谐发展。(2)“退耕还林还草”的目的是增加当地物种多样性，其遵循的是物种多样性原理。(3)西部地区的草场，要注意合理放牧，需要考虑环境承载力，因为若超过其限度，就会引起系统的失衡和破坏，需遵循的是协调与平衡原理。(4)生态工程的目标除了治理环境污染之外，主要是对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复。答案：(1)生态学和系统学(2)增加当地物种多样性物种多样性原理(3)