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專題十七　胚胎工程　生物技術的安全性和倫理問題及生態(tài)工程 考點 考情 1．動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(Ⅰ) 2．胚胎干細胞的移植(Ⅰ) 3．胚胎工程的應用(Ⅱ) 4．轉基因生物的安全性(Ⅰ) 5．生物武器對人類的威脅(Ⅰ) 6．生物技術中的倫理問題(Ⅰ) 7．簡述生態(tài)工程的原理(Ⅱ) 8．生態(tài)工程的實例(Ⅰ) 　　從近五年的全國卷命題來看，對于胚胎移植的概念及移植胚胎的來源有所考查，其他知識均未涉及。 多以簡單的科研實例為載體考查本部分知識。如胚胎移植的概念、基本程序等。有時也會結合基因工程技術或動物細胞工程技術綜合考查。 備考時，注意以下兩個方面： (1)圖解分析法理解胚胎發(fā)育的過程和胚胎移植的程序。 (2)列表比較法理解生態(tài)工程的五個原理與實例。 H　 (1)在卵細胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個極體是判斷卵子是否受精的重要標志。(√) (2)剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應的生理變化后，才能獲得受精能力。(√) (3)透明帶反應和卵細胞膜反應是防止多精入卵受精的兩道屏障。(√) (4)動物的早期胚胎發(fā)育依次經過受精卵、卵裂、桑椹胚、囊胚和原腸胚。(√) (5)超數排卵是指給供體注射促性腺激素，使其排出更多的卵子。(√) (6)試管嬰兒技術主要包括體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術。(√) (7)胚胎移植的最大優(yōu)勢是可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。(√) (8)采用胚胎分割技術可產生同卵多胎。(√) (9)胚胎干細胞具有細胞核大、核仁小和蛋白質合成旺盛等特點。() (10)生態(tài)工程所遵循的基本原理有物質循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學和工程學原理。() 考向一　胚胎工程及原理 Z　 　(2016全國卷Ⅱ)下圖表示通過核移植等技術獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。 回答下列問題： (1)圖中A表示正常細胞核，染色體數為2n，則其性染色體的組成可為__XX或XY__。過程①表示去除細胞核，該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當時期再進行，去核時常采用__顯微操作__的方法。②代表的過程是__胚胎移植__。 (2)經過多次傳代后，供體細胞中__遺傳物質__的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關注傳代次數。 (3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質的角度分析其原因是__卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產生影響__。 (4)與克隆羊“多莉(利)”培養(yǎng)成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了__動物已分化體細胞的細胞核具有全能性__。 [解析]　(1)核移植過程中，供體的體細胞中性染色體組成可為XX或XY；去核時常采用顯微操作的方法；圖示②過程表示胚胎移植。(2)細胞培養(yǎng)過程中，經過多次傳代培養(yǎng)，細胞中遺傳物質的穩(wěn)定性會降低。(3)由于卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產生影響，所以克隆動物與供體性狀不完全相同。(4)克隆動物的成功獲得證明了已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。 H　 1．把握胚胎工程的操作流程 (1)胚胎移植的4個結論 ①胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移；胚胎移植的優(yōu)勢是充分發(fā)揮__雌性優(yōu)良個體__的繁殖潛能。 ②胚胎移植過程中兩次使用激素，第一次常用孕激素對受、供體進行同期發(fā)情處理；第二次用__促性腺__激素對供體做超數排卵處理。 ③胚胎移植過程中的兩次檢查：第一次對__收集的胚胎__進行檢查；第二次對受體母牛__是否妊娠__進行檢查。 ④胚胎移植是有性生殖還是無性生殖，取決于胚胎是由受精卵形成的，還是由核移植技術形成重組細胞并發(fā)育而成或胚胎分割形成的。 (2)胚胎分割的2個注意事項 ①材料選擇：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的__桑椹胚或囊胚__。 ②分割注意點：選材為囊胚時，注意將內細胞團__均等分割__。 (3)胚胎工程中受精作用的3個關鍵點 ①受精的標志是__在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體__。 ②受精完成的標志是__雌、雄原核的融合__。 ③體外受精時，卵母細胞要培養(yǎng)到__減數第二次分裂中期__，精子需要獲能。 2．易錯警示 (1)排卵是指卵子從卵泡中排出。 (2)體外受精注意點： ①對象：獲能精子和成熟卵子。 ②條件：獲能溶液或專用受精溶液。 (3)區(qū)別2種標志： ①受精的標志：看到兩個極體。 ②受精完成的標志：雌雄原核融合。 (4)胚胎移植或胚胎分割的2個時期： 桑椹胚和囊胚。 (5)2種“沖卵”的不同： ①胚胎移植：沖出的是早期胚胎。 ②體外受精：沖出的是卵子。 (6)2次使用的激素不同： ①孕激素：對供、受體進行同期發(fā)情處理。 ②促性腺激素：對供體進行超數排卵處理。 (7)胚胎移植成功的關鍵： ①供、受體同期發(fā)情處理。 ②供體用促性腺激素做超數排卵處理。 (8)胚胎分割的2個關注點： ①快速繁殖動物的最佳方法。 ②后代具有相同的遺傳物質。 (9)不同胚胎發(fā)育的個體生殖方式不同： ①有性生殖。 〈1〉體內受精產生胚胎發(fā)育的個體。 〈2〉體外受精產生胚胎發(fā)育的個體。 〈3〉采用顯微注射技術將外源(目的)基因導入受精卵培育的胚胎發(fā)育的個體。 ②無性生殖。 核移植產生的重組細胞培育的胚胎，培育出克隆動物。 T　 1．(2018湖北八校模擬)請回答下列有關胚胎工程和基因工程方面的問題： (1)目前，科學家通過細胞核移植實驗，培育出多種哺乳動物新類型。在哺乳動物的核移植實驗中，一般通過__電脈沖(或電刺激)__(物理方法)將受體細胞激活，使其進行細胞分裂并發(fā)育，當胚胎發(fā)育到__桑椹胚或囊胚__階段時，將胚胎植入另一雌性(代孕)動物體內。 (2)在“試管牛”的培育過程中，要使精子和卵母細胞在體外成功結合，需要對精子進行__獲能__處理。另外，培養(yǎng)的卵母細胞需要發(fā)育至__MⅡ中期(減數分裂第二次分裂中期)__，該時期在顯微鏡下可觀察到次級卵母細胞和第一極體。 (3)利用體細胞進行核移植技術的難度明顯高于利用胚胎細胞進行核移植的原因是__體細胞分化程度高，不容易恢復全能性__。 (4)若要使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中含有人干擾素，則所構建的基因表達載體必須包括：某種牛乳腺分泌蛋白基因及其啟動子、__人干擾素基因(或目的基因)__、終止子、標記基因和復制原點等。目前常用的措施是將該基因表達載體導入牛的__受精卵__(填“受精卵”或“乳腺細胞”)，導入方法是__顯微注射法__。 [解析]　在核移植實驗中通過電刺激可將受體細胞激活，使其進行細胞分裂并發(fā)育；當胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚時可進行移植；在體外受精時，需將收集的精子進行獲能處理，并將卵母細胞培養(yǎng)到減數第二次分裂中期才能進行受精；利用體細胞進行核移植技術的難度明顯高于利用胚胎細胞進行核移植的原因是體細胞分化程度高，不容易恢復全能性；基因工程中的基因表達載體包含目的基因、標記基因、啟動子、終止子、復制原點等；動物基因工程中將目的基因導入的受體細胞是受精卵，用顯微注射法導入。 2．如圖為牛胚胎移植過程示意圖，請回答下列問題。 (1)①階段常用__促性腺__激素對供體母牛進行處理，其目的是獲得更多的卵子。 (2)沖卵的生理學基礎是__早期胚胎形成后處于游離狀態(tài)，未與母體子宮建立聯系__。 (3)③階段對胚胎進行質量檢查，這時的胚胎應發(fā)育到__囊胚__或__桑椹胚__階段。 (4)若要通過④獲得遺傳物質完全相同的多個新個體，可對③階段檢查合格的胚胎進行__胚胎分割__技術處理，該過程中應注意對__內細胞團__進行均等分割。 (5)ES或EK細胞的形態(tài)特征是__體積小、細胞核大、核仁明顯__，在培養(yǎng)液中加入__分化誘導因子__，可誘導其向不同類型的組織細胞分化。 [解析]　(1)胚胎工程中常用促性腺激素對供體母牛進行處理，其目的是獲得更多的卵子。(2)早期胚胎形成后處于游離狀態(tài)，未與母體子宮建立聯系，這是沖卵的生理學基礎。(3)胚胎移植前對胚胎進行質量檢查，這時的胚胎應發(fā)育到囊胚或桑椹胚階段。(4)應用胚胎分割技術可以獲得遺傳物質完全相同的多個新個體，胚胎分割時注意對內細胞團進行均等分割。(5)胚胎干細胞具有體積小、細胞核大、核仁明顯等形態(tài)特征，胚胎干細胞在培養(yǎng)時加入分化誘導因子，可誘導其向不同類型的組織細胞分化。 辨析胚胎移植和胚胎分割移植的7個錯混點 (1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必須在原腸胚之前，不能直接移植受精卵。 (2)兩次檢查：①收集胚胎檢查；②移植后是否妊娠檢查。 (3)沖卵含義：沖出早期胚胎，不是沖出卵子。 (4)胚胎移植的供體和受體必須是同種生物。 (5)同期發(fā)情處理用孕激素，超數排卵處理用促性腺激素。 (6)試管動物的性別和性狀由父本、母本決定，而克隆動物的性別和性狀與核供體相同。 (7)胚胎的產生過程一般是有性生殖，但胚胎分割是無性生殖方式。 考向二　生態(tài)工程 Z　 1．(2018北京卷)因含N、P元素的污染物大量流入，我國某大型水庫曾連續(xù)爆發(fā)“水華”。為防治“水華”，在控制上游污染源的同時，研究人員依據生態(tài)學原理嘗試在水庫中投放以藻類和浮游動物為食的鰱魚和鳙魚，對該水庫生態(tài)系統(tǒng)進行修復，取得了明顯效果。 (1)在該水庫生態(tài)系統(tǒng)組成中，引起“水華”的藻類屬于__生產者__。水庫中各種生物共同構成__(生物)群落__。 (2)為確定鰱、鳙的投放量，應根據食物網中的營養(yǎng)級，調查投放區(qū)鰱、鳙的__捕食對象/食物__的生物積累量(在本題中指單位面積中生物的總量，以thm－2表示)：為保證鰱、鳙的成活率，應捕殺鰱、鳙的__捕食者/天敵__。 (3)藻類吸收利用水體中的N、P元素，浮游動物以藻類為食，銀魚主要以浮游動物為食。由下圖可知，將鰱、鳙魚苗以一定比例投放到該水庫后，造成銀魚生物積累量__明顯下降__，引起該變化的原因是__鰱、鳙與銀魚在食物上存在競爭關系__。 (4)投放鰱、鳙這一方法是通過人為干預，調整了該生態(tài)系統(tǒng)食物網中相關物種生物積累量的__比例__，從而達到改善水質的目的。 (5)鰱魚和鳙魚是人們日常食用的魚類。為繼續(xù)將投放鰱、鳙的方法綜合應用，在保持良好水質的同時增加漁業(yè)產量，以實現生態(tài)效益和經濟效益的雙贏，請?zhí)岢鰞蓷l具體措施__定期適度捕撈鰱、鳙；定期合理投放鰱、鳙；控制性捕殺鰱、鳙的捕食者；控制人類活動(工業(yè)、農業(yè)、旅游等)對該水庫生態(tài)環(huán)境的負面影響__。 [解析]　(1)引起水庫生態(tài)系統(tǒng)中“水華”的藻類，可利用太陽能合成有機物，屬于生產者。生物群落是指同一時間內聚集在一定區(qū)域中的各種生物種群的集合。 (2)欲確定鰱、鳙的投放量，需考慮投放區(qū)鰱、鳙的捕食對象(即上一營養(yǎng)級)的生物積累量，然后根據能量傳遞效率計算出鰱、鳙的投放量。為保證鰱、鳙的成活率，應捕殺水庫中鰱、鳙的捕食者(天敵)。 (3)分析柱狀圖，將鰱、鳙魚苗以一定比例投放后，銀魚的生物積累量明顯下降，可能原因是鰱、鳙和銀魚都以浮游動物為食，三者之間存在競爭關系。 (4)通過在水庫中人為投放鰱、鳙這一方法，調整水庫中相關物種(如浮游動物、藻類)生物積累量的比例，從而達到改善水質的目的。 (5)為了實現生態(tài)效益和經濟效益的雙贏，要注意控制鰱、鳙的數量，如定期適度捕撈鰱、鳙，定期合理投放鰱、鳙，控制性捕殺鰱、鳙的捕食者等，還要注意控制人類活動(工業(yè)、農業(yè)、旅游等)對該水庫生態(tài)環(huán)境的負面影響。 2．(2011全國卷)現有一生活污水凈化處理系統(tǒng)，處理流程為“厭氧沉淀池→曝氣池→兼氧池→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。污水經凈化處理后，可用于澆灌綠地。回答問題： (1)污水流經厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化，在這個過程中，微生物通過__無氧和有氧(或細胞)__呼吸將有機物分解。 (2)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__群落__(生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群)。在植物池的食物網中，植物位于第__一__營養(yǎng)級。植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于__生產者__所固定的__太陽__能。 (3)生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性、協調與平衡、__物質循環(huán)再生__和__物種多樣性__等原理。 (4)一般來說，生態(tài)工程的主要任務是對__已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng))__進行修復，對造成環(huán)境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。 [解析]　本題主要考查生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能以及生態(tài)工程的基本原理。微生物分解有機物是通過呼吸作用(既有有氧呼吸也有無氧呼吸)來完成的；在同一時間聚集在一定區(qū)域內的各生物種群共同構成一個生物群落。在食物網中植物(寄生植物除外)一般都處于第一營養(yǎng)級，地球上幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量都來源于太陽能；生態(tài)工程是指人類應用自然生態(tài)系統(tǒng)、系統(tǒng)學等學科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設計和調控技術組裝，對已被破壞的生態(tài)系統(tǒng)進行修復、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力，追求生態(tài)、經濟、社會效益的統(tǒng)一。生態(tài)工程遵循物質循環(huán)再生、物種多樣性、協調與平衡、整體性等基本原理。 H　 1．理清生態(tài)工程的原理和實例 2．明確生態(tài)工程基本原理的判斷方法 (1)強調物質循環(huán)、廢物利用、減輕環(huán)境污染→__物質循環(huán)再生__原理。 (2)體現物種多，營養(yǎng)關系復雜→__生物多樣性__原理。 (3)強調生物與環(huán)境的協調與平衡；涉及環(huán)境承載力→__協調與平衡__原理。 (4)涉及自然、經濟和社會；指整個系統(tǒng)，如林業(yè)生態(tài)工程建設→__整體性__原理。 (5)涉及結構、功能，分布式、集中式、環(huán)式→__系統(tǒng)的結構決定功能__原理(系統(tǒng)學和工程學原理)。 (6)涉及系統(tǒng)組分的比例關系、總體功能大于各部分之和，指系統(tǒng)內部，如互利共生→__系統(tǒng)整體性__原理(系統(tǒng)學和工程學原理)。 3．根據實例，確定生態(tài)工程的原理 生態(tài)工程實例 生態(tài)工程原理 無廢棄物農業(yè) 遵循__物質循環(huán)再生__原理 在人工林中增加植被層次 遵循__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__協調與平衡__原理 前面造林，后面砍樹 違反__整體性__原理 4．易錯警示 (1)“無廢棄物農業(yè)”遵循的是物質循環(huán)再生原理。 (2)生態(tài)農業(yè)的指導思想是環(huán)境與經濟協調發(fā)展。 (3)生態(tài)農業(yè)的3個易混點：可以實現對物質和能量的多級利用；減少對能源和資源的消耗；減少環(huán)境污染。 (4)記準生態(tài)工程的主要任務：對已破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復，對造成環(huán)境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。 (5)在農業(yè)生產中盡量不施用農藥，其目的是減少環(huán)境污染。 T　 1．(2018南京三模)南京古泉生態(tài)農場是生態(tài)農業(yè)的典范。該農場將養(yǎng)豬、養(yǎng)魚、沼氣工程、養(yǎng)鴨、種植農作物、養(yǎng)蘑菇、種桑養(yǎng)蠶、種植果樹等多個生產過程合理地有機結合起來，成為一種高效良性循環(huán)，生態(tài)效益達到了良性發(fā)展。請就此生態(tài)農場的特點，完成下列問題： (1)該生態(tài)農場充分體現了生態(tài)工程基本原理中的__物質循環(huán)再生原理__、__物種多樣性原理__和__整體體__原理。 (2)該系統(tǒng)工程的核心之一是沼氣池，沼氣的制作如圖所示： ①在圖中標出箭頭，表示生產過程中的物質循環(huán)。 ②如果將“無機物——農田”這一環(huán)節(jié)去掉，對生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)有何影響？ __土壤中的無機物得不到補充，物質循環(huán)受到破壞，土壤肥力下降__。 (3)在該生態(tài)農場中存在如下圖所示的物質循環(huán)過程，據圖分析不符合生態(tài)工程原理的敘述是(　C　) A．物質經過多級利用，實現了良性循環(huán) B．每一級生產環(huán)節(jié)都獲得產品，提高了生態(tài)經濟效益 C．由于食物鏈延長，能量逐級損耗，系統(tǒng)總能量利用率降低 D．由于各級產物都可以利用，減少了廢物和污染 (4)據生態(tài)工程中的物種多樣性這一原理，有人認為生態(tài)農業(yè)建設中，應使食物鏈越長和營養(yǎng)級越多越好。請你結合所學有關生態(tài)工程原理，分析該結論是否正確，為什么？ __不正確。因為食物鏈越長，各營養(yǎng)級中的生物數量難以達到一定規(guī)模，影響經濟效益；營養(yǎng)級越多，高層次營養(yǎng)級生物獲得的能量越少，營養(yǎng)級生物數量也越少__。 答案：(2)①如圖所示： 2．(2018福建長泰二中月考)生態(tài)農業(yè)建設是建設社會主義新農村的重要內容之一。下面是兩種生態(tài)農業(yè)模式： 模式1：雞—豬—魚立體養(yǎng)殖模式：一畝魚池配6～8頭豬，100～120只雞，魚池中各種魚的比例大致為：花白鰱占20%，草魚占40%，鯉魚、鳙魚占40%，每畝投放魚苗4500尾。每天從雞舍中收集新鮮的雞糞曬干，經初步發(fā)酵后混入一定量飼料喂豬，豬糞喂魚。 模式2：“四位一體”生態(tài)模式：以太陽能為動力，以沼氣為紐帶，將日光溫室、沼氣池、蔬菜種植和溫室養(yǎng)豬相結合的一種新的農業(yè)生產模式。 請分析回答有關問題： (1)在模式1中，必須注意某種魚的投入數量，不宜超過該魚在生態(tài)系統(tǒng)中的__環(huán)境容納量__。魚塘中不同魚類生活在不同水層，體現了生物群落的__垂直__結構。 (2)在上述兩種農業(yè)生產模式中，模式2主要體現了__種養(yǎng)結合__的優(yōu)化設計，按照__生態(tài)和經濟__規(guī)律通過綜合優(yōu)化，使系統(tǒng)從總體上獲得最佳的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益。 (3)沼氣池中的產甲烷桿菌在生態(tài)系統(tǒng)中屬于__分解者__(填生態(tài)成分)。 (4)下列不屬于生態(tài)農業(yè)生產方式的是__C__。 A．病蟲害的生物防治 B．作物輪作、套種 C．使用化肥提高作物產量 D．秸稈等農業(yè)廢棄物的資源化利用 (5)當農業(yè)生產對人類自身生存環(huán)境產生負效應的時候(如農藥的過度使用等)，最終會導致對人類自身的傷害，故農業(yè)要與生態(tài)工程緊密結合，如通過增加農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的__生物多樣性__，把能量流動和物質循環(huán)引導到更多和更小的循環(huán)圈中。下列實現人與自然的和諧發(fā)展措施中，最合理的是__C__。 A．通過生物技術手段，轉化淀粉生產可再生能源 B．使用化學農藥防治病蟲害，保證糧食穩(wěn)產 C．發(fā)展生態(tài)農業(yè)，實現物質和能量的多級利用 D．大力開墾濕地，擴大糧食種植面積  1．科學家將蜘蛛的相關基因導入山羊體內，創(chuàng)造出轉基因山羊，使羊奶中含有一種獨特的蛛絲蛋白，利用這種蛛絲蛋白制造的蛛絲纖維具有很高的強度和伸縮性，可制成防彈背心、降落傘繩等。下面是生產原理圖，請回答問題： (1)在①過程中用到的酶是__逆轉錄酶__，在②過程中用到的酶是__限制酶和DNA連接酶__。 (2)將基因表達載體導入受體細胞常用的方法是__顯微注射法__。如果導入的受體細胞為體細胞，則③過程需要的技術操作是__核移植__，重組細胞才具有發(fā)育的全能性。 (3)④過程所用的胚胎工程技術是__早期胚胎培養(yǎng)__，該過程所用培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和__動物血清__等。 (4)進行⑤過程需要的技術操作是__胚胎分割__，最佳時期是__桑椹胚或囊胚__。 (5)進行⑥過程時，需要對供、受體母羊進行選擇，并__用激素進行同期發(fā)情__處理。 [解析]　(1)由mRNA形成DNA是逆轉錄，需要逆轉錄酶。構建基因表達載體需要限制酶對目的基因和運載體進行切割，然后用DNA連接酶進行連接。(2)將構建好的基因表達載體導入動物受體細胞常用顯微注射法。如果是體細胞，則需要進行體細胞核移植。(3)由重組細胞到早期胚胎需要經過早期胚胎培養(yǎng)技術。在培養(yǎng)液中除了營養(yǎng)物質外還需要加入動物血清。(4)將胚胎形成2個相同的胚胎時需要采用胚胎分割技術，一般是將發(fā)育良好的桑椹胚或囊胚期的胚胎進行分割，進行分割時一定要將內細胞團進行均等分割。(5)進行胚胎移植時，一定要對供體和受體母羊用孕激素進行同期發(fā)情處理，使它們的生理狀態(tài)相同。 2．(2018江西省南昌市生物一模)人的血清白蛋白(HSA)在臨床上需求量很大，通常從人血中提取，但由于艾滋病病毒(HIV)等人類感染性病原體造成的威脅與日俱增，使人們對血液制品顧慮重重，如果應用基因工程和克隆技術，將人的血清白蛋白基因轉入奶牛細胞中，那么利用牛的乳腺細胞生產血清白蛋白就成為可能，其大致過程如下： Ⅰ.采用良種供體奶牛的卵母細胞和精子，通過體外受精，形成受精卵； Ⅱ.將人血清白蛋白基因導入奶牛受精卵，形成重組細胞； Ⅲ.電脈沖刺激重組細胞，促使其形成早期胚胎； Ⅳ.將胚胎移植到受體母牛的子宮中，最終發(fā)育成轉基因小牛。 請回答下列問題： (1)實驗步驟Ⅰ中，在體外受精前，需要對奶牛的精子進行__獲能__處理，受精時，往往一個卵母細胞只能和一個精子結合，受精過程中防止多精入卵的生理反應包括__透明帶反應和卵細胞膜反應__。 (2)實驗步驟Ⅱ中，將人的血清白蛋白基因導入奶牛受精卵的最為有效的方法是__顯微注射法__。 (3)實驗步驟Ⅲ中，進行動物早期胚胎的體外培養(yǎng)時，培養(yǎng)液中除了含有各種無機鹽和有機鹽類、維生素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分外，還要添加__激素__和動物血清。 (4)實驗步驟Ⅳ中，應選擇性別為__雌性__的奶牛胚胎進行移植。 [解析]　(1)體外受精前，對精子要進行獲能處理；阻止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應。(2)將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法。(3)進行動物早期胚胎的體外培養(yǎng)時，培養(yǎng)液中除了含有各種無機鹽和有機鹽類、維生素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分外，還要添加激素和動物血清。(4)血清白蛋白要從乳汁中提取，只有雌性奶牛才能產生乳汁，因此胚胎移植時，必須選取雌性奶牛的胚胎進行移植。 3．隨著生物科學技術的發(fā)展，動物的生殖方式變得越來越多樣化。如圖是胚胎工程技術研究及應用的相關情況，供體1是良種荷斯坦高產奶牛，供體2是健康的黃牛，請據圖回答下列問題： (1)應用1中獲得的良種小牛，遺傳物質來源于__供體1和供體2__個體，性別為__雌性__。 (2)在應用2、3、4中，若要使精子和卵母細胞在體外成功結合，需要對精子進行處理，使其__獲能__。 (3)應用3可實現良種動物快速大量繁殖的問題；對囊胚階段的胚胎進行分割時，要注意將__內細胞團__均等分割，否則將影響分割后的胚胎的恢復和進一步發(fā)育，如需做性別鑒定，還需從__滋養(yǎng)層__細胞取樣做DNA分析。 (4)應用4中細胞進行定向誘導，可分化形成各種組織和器官。在胚胎干細胞培養(yǎng)過程中除需要溫度、無菌、無毒等環(huán)境條件外，營養(yǎng)液通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、核苷酸，還要加入__動物血清(或血漿)__；向培養(yǎng)液中通入95%空氣和5%二氧化碳，空氣中的氧氣參與細胞的代謝，二氧化碳可以維持培養(yǎng)基的__pH__。 [解析]　(1)應用1為核移植技術，其中重組細胞的細胞核來自供體1、細胞質來自供體2，所以良種小牛的遺傳物質來自供體1和2，其中控制性別的基因位于細胞核中，所以良種小牛的性別與供體1(母牛)相同。(2)獲能的精子才能與成熟的卵母細胞(發(fā)育至減數第二次分裂中期)完成受精作用。(3)胚胎分割時，囊胚期的內細胞團應均等分割，這樣有利于胚胎的恢復和進一步發(fā)育。從滋養(yǎng)層細胞取樣做DNA分析可鑒定性別。(4)培養(yǎng)動物細胞時，培養(yǎng)液中還應加入血清或血漿。向培養(yǎng)液中通入CO2可維持培養(yǎng)液pH的穩(wěn)定。 4．培育“試管山羊”的基本過程如圖所示。據圖回答下列問題。 (1)甲過程為__卵母細胞的采集__，其過程中可通過給母山羊注射__促性腺激素__使其超數排卵。 (2)乙過程的目的之一是__對精子進行獲能__處理。 (3)乙過程與丙過程中采用的培養(yǎng)液成分不同，乙過程的培養(yǎng)液為__獲能溶液__或專用的受精溶液，丙過程的培養(yǎng)液為__發(fā)育培養(yǎng)液__。 (4)丁過程是__胚胎移植__，是指將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的代孕母羊子宮內。 [解析]　分析圖示可知，甲過程為卵母細胞的采集，一般用促性腺激素處理良種母山羊，使其超數排卵。乙過程為精子獲能以及受精，獲能的精子和成熟的卵子在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精。丙過程為早期胚胎培養(yǎng)，在發(fā)育培養(yǎng)液中進行。丁過程是胚胎移植，是指將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同(而不是性狀相同)的其他雌性動物子宮內使之繼續(xù)發(fā)育為新個體。 5．(2018長郡月考)回答下列與生態(tài)工程有關的問題： (1)一般來說，生態(tài)工程的主要任務是對__已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng))__進行修復，對造成環(huán)境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程具有少消耗、多效益、__可持續(xù)__等特點。 (2)生態(tài)工程所遵循的基本原理有物質循環(huán)再生、協調與平衡、__整體性__、物種多樣性等原理。人畜糞便用于農作物的生產主要符合__物質循環(huán)再生__原理；連年種植單一品種造成病蟲害增加主要違反了__物種多樣性__原理。 (3)在濕地生態(tài)恢復工程中，應在濕地周圍建立緩沖帶，以盡量減少__人類的干擾__，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C制恢復其生態(tài)功能。 (4)“豬—沼—果”是我國一種常見的生態(tài)農業(yè)模式，以沼氣為紐帶，帶動畜牧業(yè)、林果業(yè)等相關農業(yè)產業(yè)共同發(fā)展。該生態(tài)農業(yè)中的所有生物共同組成了__群落__(填“生態(tài)系統(tǒng)”“群落”或“種群”)；該生態(tài)農業(yè)模式能實現能量的__多級利用(多途徑利用)__。 [解析]　(1)通過生態(tài)工程對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復和改善，可提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。(2)生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性原理、協調與平衡原理、物質循環(huán)再生原理和物種多樣性原理等。(3)在濕地生態(tài)恢復工程中，應盡量減少人類的干擾，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C制恢復其生態(tài)功能。(4)群落是同一時間內聚集在一定區(qū)域中各種生物的集合。 6．加拿大科學家通過轉基因山羊已經生產出重組的人類丁酰膽堿酯酶，該酶可以用于對抗生化武器。如圖是轉基因山羊的培育過程示意圖，請據圖回答問題(山羊為二倍體)： (1)在上述操作中，目的基因是__(人類)丁酰膽堿酯酶__基因，將該基因表達載體導入受體細胞常用的方法是__顯微注射__法。 (2)胚胎工程是指對動物的早期胚胎或__配子__所進行的多種顯微操作和處理技術。圖中過程⑦所涉及的胚胎工程技術是__胚胎移植__。 (3)從雌性山羊卵巢內獲取的卵母細胞需要培養(yǎng)到__減數第二次分裂中(MⅡ中)__期才能完成受精作用，此時細胞中的染色體組數是__1__。為了獲得更多的卵母細胞，往往需要向雌性山羊體內注入__促性腺__激素。受精過程中防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和__卵細胞膜反應__。 (4)要同時獲得多只與此轉基因山羊遺傳物質相同的小羊，可對囊胚進行__胚胎分割__。 (5)下列不屬于生物武器特點的是__D__。 A．致病力強，傳染性大 B．污染面積大，危害時間長 C．有潛伏期，傳染途徑多 D．造價高，技術難度大 [解析]　(1)根據題意，是利用轉基因山羊生產人類丁酰膽堿酯酶，所以丁酰膽堿酯酶基因是目的基因；由于受體是動物，故將目的基因表達載體導入受體細胞常用的方法是顯微注射法。(2)根據胚胎工程的概念，它是指對動物的早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，圖中過程⑦是將早期胚胎通過胚胎移植技術移植到代孕雌羊的子宮內。(3)從山羊體內獲取的卵母細胞需要培養(yǎng)到減數第二次分裂中期才具有受精能力；由于山羊是二倍體生物，減數第一次分裂結束時，細胞中染色體和染色體組數目減半，故此時細胞中染色體組數目為1；為了獲得更多的卵母細胞，可通過注射促性腺激素的方法促進雌羊超數排卵；受精過程中防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應。(4)要同時獲得多只遺傳物質相同的小羊，可在囊胚期進行胚胎分割。(5)生物武器的特點是致病力強，傳染性大、污染面積大，危害時間長、有潛伏期，傳染途徑多。 7．(2018景德鎮(zhèn)一模)下圖是我國南方開始嘗試的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結構模式圖，它利用雛鴨旺盛的雜食性，吃掉稻田里的雜草和害蟲，用作物養(yǎng)豬、養(yǎng)鴨，用秸稈培育蘑菇、生產沼氣，豬鴨糞、沼渣肥田。請據圖回答： (1)該生態(tài)系統(tǒng)中最主要的成分是__水稻、雜草、蔬菜(生產者)__，鴨在該生態(tài)系統(tǒng)中屬于第__二、三__營養(yǎng)級。 (2)若該生態(tài)系統(tǒng)中有鼠，調查鼠的種群密度，常用的方法是__標志重捕法__；調查該生態(tài)系統(tǒng)中雜草中稗草的種群密度，一般采用的方法是__樣方法__。 (3)在生態(tài)系統(tǒng)中，基本組成元素能在生物群落和無機環(huán)境中不斷循環(huán)，為什么還要往農田中不斷施加氮肥？ __氮元素不斷通過農產品輸出該生態(tài)系統(tǒng)__。 (4)寫出該生態(tài)系統(tǒng)運用的生態(tài)工程原理：__物質循環(huán)再生、整體性、協調與平衡、物種多樣性等原理__(至少2種)。 [解析]　(1)每個生態(tài)系統(tǒng)中的主要成分都是生產者，從圖中看，鴨在不同的食物鏈中所處的營養(yǎng)級不同，分別處于第二、三營養(yǎng)級。(2)鼠的活動能力較強，所以一般采用標志重捕法調查種群密度；調查植物種群密度一般采取樣方法；(3)農田生態(tài)系統(tǒng)中生產的產品，不斷被運出，所以在農田中要不斷施加氮肥，補充氮元素才能保證農田生態(tài)系統(tǒng)不斷輸出產品。(4)該農田生態(tài)系統(tǒng)利用的生態(tài)工程原理有物質循環(huán)再生、整體性、協調與平衡、物種多樣性等原理。 8．(2018威海二模)科技發(fā)展對我們的生活會產生重要影響。 (1)研究發(fā)現多種腫瘤細胞中的TOP2A蛋白會大量表達，因此制備TOP2A蛋白單克隆抗體成為抗腫瘤的研究焦點。制備TOP2A蛋白單克隆抗體時，可以將TOP2A蛋白反復多次注射到小鼠體內，使其發(fā)生免疫反應。取__漿細胞和骨髓瘤__細胞在__聚乙二醇__(填物質)誘導下發(fā)生細胞融合，形成雜交瘤細胞。將雜交瘤細胞進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經多次篩選，就可獲得__足夠數量并能產生TOP2A蛋白抗體__的細胞，最終提取出大量的單克隆抗體，用于癌癥的治療。 (2)2016年4月世界首個“三父母”嬰兒誕生，引起全球廣泛關注。醫(yī)生首先從母親的卵細胞中取出細胞核，注入已去核的捐贈者的卵細胞內，再用重組細胞與達到__獲能__狀態(tài)的精子進行體外受精。受精卵經早期培養(yǎng)，發(fā)育到8～16個細胞階段完成植入，植入的胚胎發(fā)育到一定階段開始出現分化，其中聚集在胚胎一端、個體較大的細胞稱為__內細胞團__，而沿透明帶內壁擴展和排列、個體較小的細胞將來發(fā)育成__胎膜和胎盤__。胚胎進一步發(fā)育成熟后從母體娩出。該技術為__線粒體__(填“染色體”或“線粒體”)基因控制的遺傳病患者孕育健康后代帶來了希望。 [解析]　(1)制備單克隆抗體時，用漿細胞和骨髓瘤細胞融合，誘導融合的化學物質是聚乙二醇，用選擇培養(yǎng)基進行篩選得到雜交瘤細胞，再經過克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，得到足夠數量并能產生TOP2A蛋白抗體的雜交瘤細胞。(2)精子獲能后才能參與受精。囊胚期開始出現分化，其中聚集在胚胎一端、個體較大的細胞稱為內細胞團；沿透明帶內壁擴展和排列、個體較小的細胞是滋養(yǎng)層細胞，將來發(fā)育成胎膜和胎盤。該技術所得到的后代中不含有供核細胞中的細胞質基因，使得線粒體基因控制的遺傳病患者能孕育健康的后代。