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2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十一單元 現(xiàn)代生物科技專題 第38講 胚胎工程與生態(tài)工程講義 浙科版 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識(shí)內(nèi)容 加試要求 三、胚胎工程 (1)從受精卵談起 (2)胚胎工程 a a 四、生態(tài)工程 (1)生態(tài)工程的主要類型 (2)生態(tài)工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 (3)活動(dòng)：庭院生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益分析 a a a 考點(diǎn)一　胚胎發(fā)育與胚胎工程 1．胚胎發(fā)育的過(guò)程 2．胚胎工程 (1)含義：在胚胎發(fā)育過(guò)程中進(jìn)行的胚胎操作技術(shù)。 (2)技術(shù)：主要包括體外受精，胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等。 (3)研究對(duì)象：主要限定于高等脊椎動(dòng)物，特別是哺乳動(dòng)物。 3．體外受精和胚胎體外培養(yǎng) (1)精子的采集及獲能：從附睪中取出成熟的精子，放入培養(yǎng)液中培養(yǎng)，使其達(dá)到獲能狀態(tài)。 (2)卵細(xì)胞的采集：最常用的方法是卵巢經(jīng)超數(shù)排卵處理后，用穿刺針吸取卵泡液(連同卵母細(xì)胞)取出，然后在體外進(jìn)行人工培養(yǎng)，促進(jìn)其成熟。 (3)受精：獲能的精子和成熟后的卵細(xì)胞在體外合適的環(huán)境下共同培養(yǎng)一段時(shí)間，便可受精。 (4)受精后形成的受精卵需經(jīng)早期發(fā)育培養(yǎng)，才能完成植入和著床，通常移植的適宜時(shí)期是發(fā)育到8細(xì)胞以上的胚胎。 (5)胚胎體外培養(yǎng) ①早期胚胎在人工創(chuàng)造的環(huán)境中的發(fā)育。 ②胚胎不同發(fā)育期需要不同成分的培養(yǎng)液，尚無(wú)從受精卵到新生兒的全體外胚胎培養(yǎng)技術(shù)。 [診斷與思考] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)從卵巢中采集的卵母細(xì)胞可直接與獲能的精子進(jìn)行體外受精(　　) (2)成熟的精子并不具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力(　√　) (3)囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞具有發(fā)育全能性(　　) (4)囊胚形成的過(guò)程中，每個(gè)細(xì)胞的體積不斷增大(　　) (5)原腸胚時(shí)期的每一個(gè)細(xì)胞都屬于全能干細(xì)胞(　　) 2．胚胎移植是胚胎工程中的核心技術(shù)，下圖表示胚胎移植的操作流程。請(qǐng)據(jù)圖思考下列問(wèn)題： (1)圖中供體牛和受體牛分別是哪些？選擇標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)：供體是遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體，受體是健康、有繁殖能力的個(gè)體。 (2)對(duì)供體牛和受體牛要進(jìn)行怎樣的處理？ 提示　對(duì)供體牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理；對(duì)供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。 (3)用于移植的早期胚胎應(yīng)是發(fā)育到哪些階段的胚胎？ 提示　桑椹胚或囊胚。 題組　胚胎發(fā)育和體外受精過(guò)程分析 1．下圖表示通過(guò)體外受精培育牛的過(guò)程，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．獲取的精子經(jīng)獲能后才能進(jìn)行體外受精 B．②過(guò)程只與細(xì)胞膜的流動(dòng)性有關(guān) C．③過(guò)程的細(xì)胞增殖方式是有絲分裂 D．④過(guò)程屬于胚胎移植過(guò)程 答案　B 解析　在進(jìn)行體外受精時(shí)，獲取的精子需獲能后才能進(jìn)行體外受精；圖中的②過(guò)程是受精作用，該過(guò)程涉及精卵細(xì)胞的識(shí)別、細(xì)胞膜的融合(與膜的流動(dòng)性有關(guān))、核的融合等；③過(guò)程是卵裂過(guò)程，該過(guò)程的細(xì)胞增殖方式是有絲分裂；④過(guò)程是將早期胚胎移入受體子宮的過(guò)程，屬于胚胎移植過(guò)程。 2．下列關(guān)于高等哺乳動(dòng)物受精與胚胎發(fā)育的敘述，正確的是(　　) A．絕大多數(shù)精卵細(xì)胞的識(shí)別具有物種特異性 B．卵裂球細(xì)胞的體積隨分裂次數(shù)增加而不斷增大 C．囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞具有發(fā)育全能性 D．原腸胚發(fā)育分化形成內(nèi)外兩個(gè)胚層 答案　A 解析　為保證物種在遺傳上的穩(wěn)定性，同一物種的精卵細(xì)胞在結(jié)合時(shí)，需要先通過(guò)細(xì)胞的識(shí)別，此過(guò)程由細(xì)胞膜上的糖蛋白完成，因糖蛋白具有物種特異性，其細(xì)胞識(shí)別也具有物種特異性，A項(xiàng)正確；受精卵卵裂時(shí)產(chǎn)生的細(xì)胞團(tuán)稱為卵裂球，隨卵裂球細(xì)胞數(shù)目的增加，細(xì)胞逐漸變小，總體積基本不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；滋養(yǎng)層細(xì)胞是已經(jīng)具有定向分化趨向的細(xì)胞，分化方向一旦確定即穩(wěn)定而不可逆轉(zhuǎn)，失去了發(fā)育的全能性，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原腸胚發(fā)育分化會(huì)形成各種器官原基，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．培育“試管山羊”的基本過(guò)程如圖所示。若要培育成功，下列敘述正確的是(　　) A．甲過(guò)程中可通過(guò)給母山羊注射有關(guān)激素使其超數(shù)排卵 B．乙過(guò)程的目的之一是促進(jìn)卵母細(xì)胞和精子的成熟 C．丙過(guò)程與乙過(guò)程中應(yīng)采用相同成分的培養(yǎng)液 D．丁過(guò)程中早期胚胎須移植到與供體性狀相同的代孕母羊子宮內(nèi) 答案　A 解析　對(duì)小型動(dòng)物而言，一般采用注射促性腺激素的方法來(lái)促進(jìn)雌性個(gè)體的超數(shù)排卵，A項(xiàng)正確；乙過(guò)程為體外受精過(guò)程，B項(xiàng)錯(cuò)誤；乙過(guò)程即受精時(shí)用獲能培養(yǎng)液或者專門的受精溶液，丙過(guò)程為體外胚胎培養(yǎng)過(guò)程，所用溶液為發(fā)育培養(yǎng)液，C項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)代孕母羊的要求只是身體健康，而對(duì)它的性狀無(wú)要求，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 體外受精和胚胎體外培養(yǎng)的流程 考點(diǎn)二　胚胎移植、胚胎分割及胚胎干細(xì)胞 1．胚胎移植 (1)概念：指將經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高、遺傳性狀優(yōu)良的母畜，經(jīng)過(guò)激素處理，使其超數(shù)排卵后受精，然后將發(fā)育的早期胚胎分別移植到同期發(fā)情的代孕母的子宮內(nèi)，通過(guò)代孕母妊娠產(chǎn)仔的技術(shù)。 (2)供體：指提供胚胎的動(dòng)物。 (3)受體(代孕母)：接受胚胎的動(dòng)物。 (4)過(guò)程：供體母畜―→早期胚胎同期發(fā)情排卵、但未經(jīng)配種的受體的相應(yīng)部位后代。 (5)意義：胚胎工程中獲得后代的唯一方法。 2．胚胎分割 (1)概念：借助顯微操作技術(shù)將早期胚胎切割成幾等份，再移植到代孕母子宮中發(fā)育，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。 (2)基本過(guò)程：良種母牛取出,早期胚胎分割的胚胎或細(xì)胞受體后代。 (3)意義：可成倍增加胚胎數(shù)量，是一種快速繁殖良種畜的方法。 3．胚胎干細(xì)胞 (1)來(lái)源：囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。 (2)培養(yǎng)：一般用胚胎成纖維細(xì)胞作飼養(yǎng)層培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞，這樣可以促進(jìn)干細(xì)胞生長(zhǎng)的同時(shí)抑制干細(xì)胞的分化。 (3)獲?。喊雅咛ジ杉?xì)胞放到有飼養(yǎng)層的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，直到內(nèi)細(xì)胞團(tuán)突出飼養(yǎng)層外，用酶消化或機(jī)械剝離內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，再把它用酶消化成單個(gè)細(xì)胞，置于新鮮培養(yǎng)液中培養(yǎng)。 (4)應(yīng)用：①胚胎干細(xì)胞核移植：將胚胎干細(xì)胞核移植到去核卵細(xì)胞中，經(jīng)過(guò)胚激活、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植后直接由受體完成克隆動(dòng)物的技術(shù)。 ②用干細(xì)胞克隆器官，為器官移植提供器官。 [診斷與思考] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的數(shù)量是有限的(　√　) (2)在對(duì)囊胚進(jìn)行分割時(shí)，要將滋養(yǎng)層細(xì)胞均等分割(　　) (3)在胚胎移植中，對(duì)供體母羊要做超數(shù)排卵處理，對(duì)供、受體要做同期發(fā)情處理(　√　) (4)胚胎分割移植應(yīng)選取發(fā)育良好、形態(tài)正常的囊胚或原腸胚(　　) (5)胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下具有增殖而不發(fā)生分化的特點(diǎn)(　√　) 2．探究用于移植的胚胎來(lái)源及生殖方式 提示　(1)核移植無(wú)性繁殖。 (2)體外受精有性生殖。 (3)體內(nèi)受精→沖卵→移植→有性生殖。 3．什么是飼養(yǎng)層細(xì)胞，它有什么作用？ 提示　飼養(yǎng)層細(xì)胞一般為輸卵管上皮細(xì)胞，在干細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，可作為提供干細(xì)胞分裂、增殖的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。 題組　胚胎移植、胚胎分割及胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用及過(guò)程分析 1．牛胚胎移植的基本程序如下圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．供體母牛的主要職能是產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的胚胎 B．圖中a指的是超數(shù)排卵，可用促性腺激素 C．為了提高牛胚胎的利用率，常采用的方法是胚胎分割移植 D．供體和受體(代孕母牛)要進(jìn)行免疫檢查，防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng) 答案　D 解析　胚胎移植的目的是發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力；胚胎分割是將一個(gè)胚胎分成多份，從而提高了優(yōu)良胚胎的利用率；胚胎移植過(guò)程不同于器官移植，并不是將胚胎移植到受體的體內(nèi)，而是在受體的子宮內(nèi)發(fā)育，所以沒有排斥反應(yīng)，不需要進(jìn)行免疫檢查。 2．下列關(guān)于胚胎分割的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．胚胎分割移植可產(chǎn)生基因型完全相同的新個(gè)體 B．胚胎分割次數(shù)越多，產(chǎn)生的新個(gè)體也就越多 C．胚胎分割移植屬于有性生殖 D．胚胎分割若在囊胚期，不僅內(nèi)細(xì)胞團(tuán)要均等分割，滋養(yǎng)層也要均等分割 答案　A 解析　胚胎分割移植的各部分是由一個(gè)受精卵經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生的，其基因型完全相同，屬于無(wú)性生殖。在囊胚期分割時(shí)的關(guān)鍵是要注意內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的均等分割。實(shí)踐證明，同卵多胎的可能性很小，所以不宜分割次數(shù)過(guò)多。 3．某研究小組準(zhǔn)備對(duì)某種動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．胚胎干細(xì)胞在不加飼養(yǎng)層的培養(yǎng)基中培養(yǎng)會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞分化 B．可從原腸胚中獲取胚胎干細(xì)胞 C．胚胎干細(xì)胞在原代培養(yǎng)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象 D．胚胎干細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)能分裂分化成新個(gè)體 答案　A 解析　加飼養(yǎng)層的胚胎干細(xì)胞不分化，不加飼養(yǎng)層的胚胎干細(xì)胞能分化成組織器官；胚胎干細(xì)胞來(lái)源于早期胚胎(囊胚)，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)為胚胎干細(xì)胞，原腸胚已經(jīng)發(fā)生細(xì)胞分化；如果不出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，那么細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生癌變，因此胚胎干細(xì)胞的原代培養(yǎng)也會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象； 胚胎干細(xì)胞雖然具有發(fā)育全能性，但是憑目前技術(shù)還不能由干細(xì)胞發(fā)育成新個(gè)體。  胚胎移植與胚胎分割的操作流程 胚胎移植操作流程 胚胎分割操作流程 考點(diǎn)三　生態(tài)工程的原理及主要類型 1．生態(tài)工程的研究原理和研究對(duì)象 2．生態(tài)工程的主要類型 (1)物質(zhì)循環(huán)利用的生態(tài)工程 ①城市生活垃圾進(jìn)行減量化、無(wú)害化、資源化處理。 ②農(nóng)村發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，將農(nóng)作物秸稈“過(guò)腹還田”等。 (2)節(jié)水和廢水處理與應(yīng)用的生態(tài)工程：農(nóng)業(yè)區(qū)域?qū)嵤┕?jié)水灌溉技術(shù)，城市、工業(yè)開發(fā)節(jié)水性質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)；對(duì)廢水、污水等實(shí)施減量、回收、再生和再循環(huán)的措施。 (3)山區(qū)小流域綜合治理與開發(fā)的生態(tài)工程：利用小流域自然資源，將治坡、治溝、修梯田與發(fā)展草業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)結(jié)合。 (4)清潔及可再生能源系統(tǒng)組合利用的生態(tài)工程：生產(chǎn)沼氣，開發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔及可再生能源。 [診斷與思考] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)生態(tài)農(nóng)業(yè)的指導(dǎo)思想是環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展(　√　) (2)生態(tài)工程是無(wú)消耗、多效益的工程(　　) (3)設(shè)計(jì)良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循的基本原則是追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化(　　) (4)礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)工程的關(guān)鍵是優(yōu)先選擇農(nóng)作物以提高經(jīng)濟(jì)效益(　　) 2．用流程圖形式展示生態(tài)經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方式 提示　原料→產(chǎn)品→原料→產(chǎn)品的生產(chǎn)體系。 題組　生態(tài)工程的原理及主要類型 1．如圖為生態(tài)養(yǎng)豬模式。從圖中可知該生態(tài)工程屬于(　　) A．物質(zhì)循環(huán)利用的生態(tài)工程 B．節(jié)水和廢水處理與應(yīng)用的生態(tài)工程 C．山區(qū)小流域綜合治理與開發(fā)的生態(tài)工程 D．清潔及可再生能源系統(tǒng)組合利用的生態(tài)工程 答案　B 解析　這是一個(gè)對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)的廢水進(jìn)行回收、再生的生態(tài)工程。 2．據(jù)下圖判斷，下列敘述不符合生態(tài)學(xué)原理的是(　　) A．物質(zhì)經(jīng)過(guò)多級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)了良性循環(huán) B．每一級(jí)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都獲得產(chǎn)品，提高了生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益 C．由于食物鏈延長(zhǎng)，能量逐級(jí)損耗，系統(tǒng)總能量利用效率降低 D．由于各級(jí)產(chǎn)物都可以利用，減少了廢物和污染 答案　C 解析　選項(xiàng)A符合物質(zhì)循環(huán)再生原理；選項(xiàng)B對(duì)物質(zhì)循環(huán)再生進(jìn)行了進(jìn)一步闡述；選項(xiàng)C與能量多級(jí)利用提高了能量利用效率不符；選項(xiàng)D在物質(zhì)循環(huán)再生基礎(chǔ)上，闡述了“污染物是放錯(cuò)地點(diǎn)的原料”的含義。 對(duì)生態(tài)工程具體實(shí)例所遵循的原理的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)單一人工林比天然混合林穩(wěn)定性低，易爆發(fā)蟲害——物種多樣性原理。 (2)草原確定合理載畜量，不能過(guò)度放牧——平衡原理。 (3)引種考慮適應(yīng)環(huán)境——協(xié)調(diào)原理。 (4)林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)，既考慮種樹又考慮生活問(wèn)題——系統(tǒng)整體性原理。 考點(diǎn)四　生態(tài)工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 1．庭院生態(tài)工程 進(jìn)行物質(zhì)和能量的多級(jí)利用。 2．農(nóng)業(yè)生態(tài)工程 按照生態(tài)和經(jīng)濟(jì)規(guī)律，種養(yǎng)結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)。 3．主要技術(shù) (1)物質(zhì)的良性循環(huán)技術(shù)。 (2)潔凈可再生的新能源開發(fā)技術(shù)。 (3)種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化技術(shù)。 (4)套種、間種、輪種制度；立體養(yǎng)殖技術(shù)；生物防治技術(shù)等。 [診斷與思考] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)退耕還林還草的措施主要利用的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程技術(shù)是種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化技術(shù)(　√　) (2)“秸稈的多級(jí)利用”充分體現(xiàn)了生態(tài)工程的物質(zhì)循環(huán)再生原理(　√　) (3)在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)經(jīng)多次重復(fù)利用，提高了物質(zhì)利用率(　√　) (4)建立生態(tài)農(nóng)業(yè)時(shí)巧設(shè)、增設(shè)食物鏈的目的是使食物鏈延長(zhǎng)，消耗能量環(huán)節(jié)增多，系統(tǒng)總能量利用率降低(　　) 2．如圖是某生態(tài)工程示意圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)從生態(tài)學(xué)角度分析，人們建立圖示的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主要目的是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)再生和能量的多級(jí)利用；該系統(tǒng)中將植物秸稈、動(dòng)物糞便等廢棄物合理地進(jìn)行了利用，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的物質(zhì)循環(huán)再生原理。 (2)該生態(tài)工程能生產(chǎn)出無(wú)公害大米的原因是減少了化肥和農(nóng)藥的使用量，減少了環(huán)境污染。 (3)將蘑菇房與蔬菜大棚相通可提高蔬菜產(chǎn)量，原因是蘑菇呼吸產(chǎn)生的二氧化碳可以供蔬菜進(jìn)行光合作用，使其光合作用增強(qiáng)。 題組　生態(tài)工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 1． “糧桑魚畜”農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是江浙平原水網(wǎng)地區(qū)典型的高效農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，下圖表示這一農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本模式。據(jù)圖示判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．沼氣池的建立既充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，又防止了環(huán)境污染 B．通過(guò)巧接食物鏈?zhǔn)乖玖飨蚍纸庹叩哪芰扛嗟亓飨蛄巳?，提高了能量的傳遞效率 C．這一生態(tài)工程模式主要適用于江浙平原而不適用于我國(guó)西北地區(qū)，這是因?yàn)樵诮⑸鷳B(tài)工程時(shí)還需要遵循“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生”的原理 D．上述生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)通過(guò)改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)達(dá)到改善系統(tǒng)功能的效果 答案　B 解析　沼氣池的建立使物質(zhì)得以充分利用，實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用，同時(shí)減少了環(huán)境污染；該生態(tài)農(nóng)業(yè)調(diào)整食物鏈實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的循環(huán)利用，提高了能量利用率，但沒有改變能量傳遞效率。 2．下面為一庭院生態(tài)系統(tǒng)各成分的組成和相互關(guān)系的示意圖，下列關(guān)于該生態(tài)系統(tǒng)的分析中，正確的是(　　) A．建立該生態(tài)系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的循環(huán)利用，提高經(jīng)濟(jì)效益 B．若在果樹間間作綠肥類雜草，能導(dǎo)致該系統(tǒng)中生物多樣性增加，可能有效控制果園中某些害蟲的數(shù)量從而減少對(duì)果樹的危害 C．在庭院中飼養(yǎng)雞鴨能提高生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)的利用效率，增加產(chǎn)量，但由于食物鏈延長(zhǎng)，生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率會(huì)降低 D．在庭院中建沼氣池處理垃圾、糞便和植物枝葉，目的是盡可能減少分解者獲得的能量，從而使能量流向?qū)θ擞幸娴牟糠? 答案　B 解析　生態(tài)系統(tǒng)中的能量不能循環(huán)利用；增加生物的多樣性，可提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；能量沿食物鏈傳遞的效率與食物鏈的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 (1)應(yīng)當(dāng)能夠體現(xiàn)生態(tài)學(xué)原理與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合的原則。 (2)應(yīng)當(dāng)能夠構(gòu)成一個(gè)合理的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。 (3)應(yīng)當(dāng)充分利用自然界的物質(zhì)和能量資源。 (4)應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)減少環(huán)境污染的原則。 (5)應(yīng)當(dāng)充分考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)的綜合效益。 (6)所設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，從理論上看應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)良性循環(huán)。 練出高分 1．胚胎工程是一項(xiàng)綜合性的動(dòng)物繁育技術(shù)，可在畜牧業(yè)和制藥業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。下圖是通過(guò)胚胎工程培育試管牛的過(guò)程。 (1)從良種母牛的卵巢中采集的卵母細(xì)胞，都需要進(jìn)行體外培養(yǎng)，其目的是 ；從良種公牛采集的精子需 后才能進(jìn)行受精作用。 (2)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，除了給予一定量的O2以維持細(xì)胞呼吸外，還需要提供 氣體以維持 。 (3)圖中過(guò)程A稱為 ，它在胚胎工程中的意義在于 。 (4)研制能夠產(chǎn)生人類白細(xì)胞介素的牛乳腺生物反應(yīng)器，需將目的基因?qū)肱Ｊ芫?，最常用的?dǎo)入方法是 ；獲得轉(zhuǎn)基因母牛后，如果 即說(shuō)明目的基因已經(jīng)表達(dá)。 答案　(1)使卵母細(xì)胞成熟(或：使卵母細(xì)胞獲得受精能力)　獲能　(2)CO2 　培養(yǎng)液(基)的pH　(3)胚胎移植　提高優(yōu)良母畜的繁殖率　(4)顯微注射法　牛奶中含有人類白細(xì)胞介素(或：牛乳腺細(xì)胞已合成人類白細(xì)胞介素) 解析　獲取的卵母細(xì)胞只有少數(shù)成熟，大部分需培養(yǎng)后才發(fā)育成熟，具備受精條件。獲得的精子也要經(jīng)過(guò)獲能處理后才能與卵細(xì)胞受精。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要給予O2和CO2，給予CO2的目的是維持培養(yǎng)液正常的酸堿度。胚胎移植是胚胎工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也為研究胚胎工程的其他技術(shù)提供了保障。將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的常用方法是顯微注射法，檢測(cè)目的基因是否表達(dá)的方法是檢測(cè)有無(wú)目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。 2．胚胎工程技術(shù)包含的內(nèi)容很豐富，下圖是胚胎工程技術(shù)研究及應(yīng)用的相關(guān)情況，其中供體1是良種荷斯坦高產(chǎn)奶牛，供體2是黃牛，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)應(yīng)用1中獲得的小牛，其遺傳物質(zhì)來(lái)源于 ，為一次獲得多個(gè)細(xì)胞B，往往需要向供體2內(nèi)注入的是促性腺激素，而不是性激素，原因是 。 (2)將優(yōu)良公牛的精子收集后放在一定濃度的肝素溶液中進(jìn)行培養(yǎng)，其目的是 。 (3)通過(guò)應(yīng)用2獲得小牛，涉及到胚胎工程的最后一道“工序”是 。 (4)應(yīng)用3中的細(xì)胞D取自囊胚的 。 (5)應(yīng)用4中獲得二分胚①和②，移植到受體牛中得到兩只小牛，兩只小牛的性別 。 答案　(1)供體1和供體2　注射一定量的性激素后會(huì)抑制下丘腦和垂體的活動(dòng)，從而導(dǎo)致相關(guān)激素分泌量下降，進(jìn)而引起自身性激素分泌量減少，影響排卵　(2)誘導(dǎo)精子獲能　(3)胚胎移植　(4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　(5)相同 解析　(1)應(yīng)用1是通過(guò)體細(xì)胞核移植技術(shù)獲得克隆牛?？寺?dòng)物的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自體細(xì)胞供體1，少量來(lái)自卵細(xì)胞供體2。給供體2注射促性腺激素而不是性激素可以促使其超數(shù)排卵，是因?yàn)樽⑸湟欢康男约に睾髸?huì)抑制下丘腦和垂體的活動(dòng)，從而導(dǎo)致相關(guān)激素分泌量下降，進(jìn)而引起自身性激素分泌量減少，影響排卵。(2)應(yīng)用2通過(guò)體外受精和早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)獲得試管牛。將優(yōu)良公牛的精子收集后放在一定濃度的肝素溶液中進(jìn)行培養(yǎng)，其目的是使精子獲能，只有經(jīng)過(guò)獲能處理的精子才能與卵子結(jié)合。(3)胚胎工程的最后一道“工序”是胚胎移植。(4)應(yīng)用3是胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。胚胎干細(xì)胞D取自囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。(5)應(yīng)用4通過(guò)胚胎分割技術(shù)獲得同卵雙胎小牛。所以兩只小牛的性別相同，同為雌性或者雄性。 3．克隆羊的成功轟動(dòng)世界，它不僅奠定了疾病克隆性治療的基礎(chǔ)，而且解決了器官移植中供體不足的問(wèn)題，同時(shí)也給人類帶來(lái)了一些過(guò)去尚未遇到的問(wèn)題。下圖為人類對(duì)克隆羊技術(shù)的拓展圖和應(yīng)用。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題： (1)圖中所涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有 、 和 等。 (2)下列有關(guān)胚胎移植的敘述，正確的有 。 A．沖卵指的是從子宮中沖出胚胎，而非沖出卵子 B．只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育 C．供體和受體要進(jìn)行免疫檢查，防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng) D．不同動(dòng)物其胚胎移植的時(shí)間不同，人的胚胎移植最好在原腸胚階段進(jìn)行 (3)圖中兩個(gè)克隆動(dòng)物長(zhǎng)大后，各方面特征與原型動(dòng)物相同，這說(shuō)明 具有全能性，早期胚胎發(fā)育在 階段以前的細(xì)胞是全能細(xì)胞。 (4)使用培養(yǎng)基進(jìn)行胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，通常要加入 等天然成分，除了保證被培養(yǎng)細(xì)胞處于無(wú)菌、無(wú)毒及充足氧氣的環(huán)境中，還需要保證細(xì)胞生活所需的 。 (5)圖中從“內(nèi)細(xì)胞團(tuán)到胚胎干細(xì)胞”的培養(yǎng)過(guò)程中，一般用 處理內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，使之分散成單個(gè)細(xì)胞。 (6)在體外培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞能否獲得動(dòng)物器官？為什么？ 。 答案　(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)　細(xì)胞核移植　胚胎移植 (2)AB　(3)動(dòng)物體細(xì)胞核　桑椹胚　(4)血清　溫度、pH　(5)胰蛋白酶　(6)不能。因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞在體外培養(yǎng)條件下可以增殖而不分化 解析　(1)克隆技術(shù)涉及到的生物技術(shù)包括動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)、早期胚胎的培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等。(2)胚胎移植中，配種或輸精后，要用特定的裝置把母體子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(lái)，稱為沖卵，A項(xiàng)正確。只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育，B項(xiàng)正確。胚胎移植時(shí)，受體母畜對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，所以不需要免疫學(xué)檢驗(yàn)，因此C項(xiàng)錯(cuò)誤。不同動(dòng)物其胚胎移植的時(shí)間不同，人的胚胎移植最好在8～16個(gè)細(xì)胞階段進(jìn)行，D項(xiàng)正確。(3)通過(guò)克隆技術(shù)獲得克隆動(dòng)物說(shuō)明高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞核也具有全能性。早期胚胎發(fā)育在桑椹胚階段以前的細(xì)胞是全能細(xì)胞。(4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中通常要加入血清等天然成分，除了保證被培養(yǎng)細(xì)胞處于無(wú)菌、無(wú)毒及充足氧氣的環(huán)境中，還需要保證細(xì)胞生活所需的溫度和pH。(5)圖中從“內(nèi)細(xì)胞團(tuán)到胚胎干細(xì)胞”的培養(yǎng)過(guò)程中，必須用胰蛋白酶處理內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，使之分散成單個(gè)細(xì)胞。干細(xì)胞形成組織、器官必須要進(jìn)行細(xì)胞的分裂和分化。(6)在體外培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞不能獲得動(dòng)物器官，因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞在體外培養(yǎng)條件下可以增殖而不發(fā)生分化。 4．如圖為牛胚胎移植示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)胚胎移植對(duì)供體母牛、供體公牛、受體母牛的要求分別是 、 、 。 (2)供體母牛和供體公牛是否為同一物種？為什么？ (3)②處理的方法是 。 (4)一次給受體移入胚胎產(chǎn)生了多個(gè)后代，其基因型一定相同嗎？為什么？ 。 (5)⑤過(guò)程產(chǎn)生的犢牛的遺傳物質(zhì)與⑥的遺傳物質(zhì)是否相同？ ，為什么？ 。 (6)進(jìn)行胚胎移植的意義是 。 答案　(1)優(yōu)質(zhì)母?！?yōu)質(zhì)公?！∑胀概！?2)是同一物種。不同物種間存在生殖隔離　(3)注射激素　(4)不一定。供體母牛與公牛不一定都是純合子　(5)不相同　因?yàn)闋倥５倪z傳物質(zhì)來(lái)源于供體母牛和供體公牛，且供體胚胎的遺傳特性在孕育過(guò)程中不受受體母牛的影響　(6)提高優(yōu)良品種家畜的繁殖能力和加速品種改良 解析　胚胎移植時(shí)，所用的供體母牛、供體公牛均為優(yōu)質(zhì)牛，受體母牛為普通牛即可。體外受精時(shí)應(yīng)選擇同一物種的精子與卵子，否則會(huì)因存在生殖隔離，而不能完成受精作用或胚胎不能發(fā)育等問(wèn)題。胚胎移植時(shí)通常用激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理。一次移植的多個(gè)胚胎其基因型可能相同，也可能不同。如果供體母牛和供體公牛都是純合子，基因型是相同的，反之，不能確定。受體母牛只是提供胚胎發(fā)育的場(chǎng)所。進(jìn)行胚胎移植可以提高優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力和加速品種改良。 5．如圖是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題： (1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技術(shù)有 和 。 (2)用激素處理的目的是使B牛 。 (3)A牛的精子必須在B牛的生殖道中經(jīng)過(guò)相應(yīng)的生理變化后，才能與B牛的卵子結(jié)合，完成受精作用，這個(gè)過(guò)程叫 。 (4)生產(chǎn)上常用 期的胚胎進(jìn)行胚胎移植。若希望同時(shí)獲得多個(gè)性狀相同的家畜個(gè)體，可以使用 技術(shù)。 答案　(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)　胚胎移植　(2)超數(shù)排卵　(3)精子獲能　(4)桑椹胚或囊胚　胚胎分割 解析　圖示方法中Ⅰ為利用體外受精和胚胎移植的方法培育試管牛，Ⅱ?yàn)榭寺∨＜夹g(shù)，兩者均用到動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)；進(jìn)行體外受精前，要用促性腺激素處理促使B牛超數(shù)排卵。精子在受精前要經(jīng)過(guò)獲能過(guò)程；為保證移植胚胎的成活率，應(yīng)在囊胚期或桑椹胚期移植，利用胚胎分割技術(shù)還可獲得多個(gè)性狀相同的個(gè)體。 6．某城市在建設(shè)過(guò)程中，更加注重生態(tài)文明的建設(shè)。如利用人工建立的濕地公園對(duì)生活污水進(jìn)行凈化處理，形成藻菌共生的污水凈化系統(tǒng)，還可以利用藻類蛋白養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨等獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。下面是利用人工濕地凈化生活污水的原理簡(jiǎn)圖。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題： (1)輸入人工濕地的能量為 。 (2)人工濕地中的蘆葦屬于挺水植物，綠藻屬于浮游植物，黑藻屬于沉水植物，這一現(xiàn)象體現(xiàn)了群落具有 結(jié)構(gòu)。該人工濕地的建設(shè)體現(xiàn)了生態(tài)工程的基本原理有 等。 (3)該人工濕地中的蘆葦、藻類等植物生長(zhǎng)迅速，其主要原因是 。 (4)細(xì)菌、真菌等微生物的分解作用是凈化污水的重要途徑，為了提高分解的效率，可采取的有效措施是 。 (5)用恰當(dāng)?shù)募^和文字完成該人工濕地的碳循環(huán)圖解。 (6)某生物興趣小組在實(shí)地調(diào)查了該人工濕地后，在大力贊賞利用濕地對(duì)生活污水進(jìn)行凈化處理的同時(shí)，還向相關(guān)部門提出了應(yīng)加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)污染源的控制這一合理的建議，其依據(jù)的生態(tài)學(xué)理由是 。 答案　(1)光能和污水有機(jī)物中的化學(xué)能　(2)垂直　物質(zhì)循環(huán)再生原理、協(xié)調(diào)與平衡原理　(3)細(xì)菌、真菌等微生物分解污水中的有機(jī)物為植物生長(zhǎng)提供了充足的氮、磷等礦質(zhì)養(yǎng)料和光合作用所需的CO2　(4)向水體中適當(dāng)通入空氣　(5)見下圖 (6)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的 解析　輸入人工濕地的能量有各種植物通過(guò)光合作用固定的太陽(yáng)能和生活污水中的化學(xué)能。不同的生物生活在不同的層次，這體現(xiàn)了群落的垂直結(jié)構(gòu)。人工濕地中的細(xì)菌、真菌分解污水中的有機(jī)物產(chǎn)生大量的氮、磷，被人工濕地中的蘆葦、藻類等植物吸收，導(dǎo)致其生長(zhǎng)迅速。濕地中的細(xì)菌、真菌多數(shù)為需氧型微生物，為提高其分解效率，可不斷向水體中通入一定量的空氣。 7．一青年農(nóng)民利用自己學(xué)習(xí)的生態(tài)學(xué)知識(shí)，在自家庭院里建了一個(gè)小型生態(tài)農(nóng)業(yè)，年創(chuàng)收上萬(wàn)元。下圖是該家庭生態(tài)工程的模式圖，請(qǐng)據(jù)圖分析回答問(wèn)題。 (1)從圖中可知，人類生活中所需的能源來(lái)自于太陽(yáng)能、沼氣等。利用這些能源與利用煤炭相比，突出的優(yōu)點(diǎn)是 。 (2)該生態(tài)工程中的能量能夠更多地被人類利用，原因是 。 (3)生態(tài)工程建設(shè)的目的就是遵循自然界 的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。與傳統(tǒng)工程相比較，生態(tài)工程具有 的特點(diǎn)。 (4)據(jù)生態(tài)工程中的物種多樣性這一原理，有人認(rèn)為生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)中，應(yīng)使食物鏈和營(yíng)養(yǎng)級(jí)越長(zhǎng)越多越好，你是否支持這一觀點(diǎn)？ 。 答案　(1)減少了燃燒煤炭所產(chǎn)生的污染　(2)充分利用了廢棄物中的能量，實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用　(3)物質(zhì)循環(huán)　少消耗、多效益、可持續(xù)　(4)否 解析　(1)該生態(tài)農(nóng)業(yè)減少了燃燒煤炭所產(chǎn)生的污染。(2)該生態(tài)工程充分利用了廢棄物中的能量，實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用，使能量能夠更多地被人類利用。(3)生態(tài)工程建設(shè)的目的就是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。生態(tài)工程的特點(diǎn)是少消耗、多效益、可持續(xù)。(4)由于食物鏈越長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，則能量損耗越多，不能充分利用能量。