届高考生物二轮复习第九单元 专题二.docx
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届高考生物二轮复习第九单元专题二
专题二 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程
[考纲要求] 1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（Ⅰ）。
2.胚胎干细胞的移植（Ⅰ）。
3.胚胎工程的应用（Ⅱ）。
4.转基因生物的安全性（Ⅰ）。
5.生物武器对人类的威胁（Ⅰ）。
6.生物技术中的伦理问题（Ⅰ）。
7.简述生态工程的原理（Ⅱ）。
8.生态工程的实例（Ⅰ）。
状元笔记
1.卵子发生与受精的三时段
（1）性别分化后的胎儿期：
“卵巢”内→卵原细胞
初级卵母细胞
（2）初情期：
“卵巢”内初级卵母细胞
次级卵母细胞和第一极体→进入输卵管。
（3）受精时：
“输卵管”内——精子与卵子结合时，次级卵母细胞
产生一个成熟卵子和第二极体。
2.培养液的成分及早期胚胎去向
（1）培养液成分：
无机盐、有机盐（两盐）；维生素、激素（两素）；氨基酸、核苷酸（两酸），另外还有水、血清等。
（2）胚胎去向：
向受体移植或冷冻保存。
3.胚胎移植的4大生理学基础
（1）供体、受体的生殖器官变化相同——故可进行胚胎空间位置转移。
（2）早期胚胎与母体无联系——故可冲出胚胎
（3）受体对外来胚胎无免疫排斥反应——故可作代孕母体
（4）供体胚胎的遗传特性不影响孕育过程——故可维持胎儿优良遗传特性,
状元反思
1.排卵等同于排卵泡吗？
提示：
排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出，刚排出的卵并非成熟的卵子——它必须在输卵管内进一步发育成熟，当达到MⅡ中期时，方可具备与精子受精的能力。
2.胚胎移植属于无性生殖吗？
提示：
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如体内冲出的胚胎、体外受精的胚胎及转基因动物胚胎形成的（有性生殖），还是由核移植技术形成重组细胞并发育而成或胚胎分割形成的（无性生殖）。
3.内细胞团必须均等分割吗？
提示：
分割囊胚时，须将“内细胞团”均等分割——否则会影响分割胚胎的恢复和进一步发育。
考点一 胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题
1.（2015·重庆卷，8）某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。
（1）拟进行如下杂交：
♂A（具高产奶基因的纯种）×♀B（具适宜本地生长基因的纯种）―→C
选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常 。
若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是 性状。
为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是 ，后代中出现这种母牛的概率是 （假设两对基因分别位于不同对常染色体上）。
（2）用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。
―→
―→
―→
―→
精子要具有受精能力，需对其进行 处理；卵子的成熟在过程 中完成。
在过程④的培养基中含有葡萄糖，其作用是 。
为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的_____________________________________
___________________________________。
子代母牛的优良性状与过程 的基因重组有关。
（3）为了提高已有胚胎的利用率，可采用 技术。
答案
（1）生长发育（或胚胎发育） 隐性 ♂A×♀C 1/8
（2）获能（或增强活力） ③ 供能 性别、高产奶和适应生长的基因 ② （3）胚胎分割
2.（2015·山东卷，36）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（基）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（重组载体）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）由流程图知，个体A提供去核卵母细胞，个体B提供体细胞核，二者通过①得到重组细胞，重组细胞经②得到囊胚，故①是核移植，②是早期胚胎培养。
（2）动物细胞培养时，要通入含有5%CO2的空气，CO2的作用是维持培养液的pH。
（3）构建基因表达载体时，要用同种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接。
基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、复制原点、标记基因等，标记基因的作用是便于目的基因的检测和筛选。
（4）胚胎干细胞是从早期胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。
囊胚中的内细胞团细胞为胚胎干细胞。
图中获得的组织器官，其细胞的细胞核来自个体B，将所得组织器官移植给个体B，不会发生免疫排斥反应。
答案
（1）核移植 早期胚胎培养
（2）pH （3）限制酶 DNA连接酶 标记 （4）内细胞团 B
3.（2013·山东卷，35）科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞（iPS），继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下：
（1）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为 ，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为 。
（2）图中2—细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为 ，也可以从灰鼠体内取出卵子，通过 后进行早期胚胎培养获得。
（3）图中重组囊胚通过 技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用 方法保存。
（4）小鼠胚胎干细胞（ES）可由囊胚的 分离培养获得。
iPS与ES细胞同样具有发育的全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向 后用于疾病的细胞治疗。
解析
（1）原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养。
接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。
（2）将早期胚胎从母体子宫中冲洗出来的方法叫冲卵。
（3）暂不进行胚胎移植的胚胎可放入－196℃的液氮中冷冻保存。
（4）胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
iPS与ES细胞一样，可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。
答案
（1）原代培养 接触抑制
（2）冲卵 体外受精 （3）胚胎移植 冷冻（或低温） （4）内细胞团 诱导分化
往年课标卷并未专项考查胚胎工程，只是将胚胎移植、胚胎分割、体外受精等技术渗透于动物细胞工程或基因工程中予以考查，备考需要的是“万全之策”故仍需重视，尤其应重视胚胎移植及干细胞应用等技术。
1.理清胚胎移植、胚胎分割和胚胎干细胞的内在联系
2.生物技术的安全性和伦理问题
（1）基因工程三大安全问题：
①食物安全：
滞后效应、过敏原、营养成分改变等。
②生物安全：
对生物多样性的影响等。
③环境安全：
对生态系统稳定性的影响等。
（2）界定治疗性克隆与生殖性克隆
①治疗性克隆——属细胞水平，其目的是治疗人类疾病。
②生殖性克隆——属个体水平，其目的是用于生育。
注：
中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆。
（3）试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④，两种技术均属于有性生殖，其中属于解决不孕夫妇生育问题的是试管婴儿技术。
命题点1 胚胎工程技术及应用
1.（2017·四川成都二模）自然情况下，牛的生育率很低，通过胚胎工程的技术手段，可以实现良种牛的快速繁殖。
回答下列问题：
（1）哺乳动物精子的发生在 内完成，卵子的发生在 内完成。
自然条件下，受精是在雌性动物的 内完成的。
（2）采用胚胎移植的方法，可使一头良种雌性黄牛一年生下数十头自己的后代。
该方法的操作过程中需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行 处理，还要用激素处理使该良种母牛 。
（3）采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。
该技术中首先要做的是体外受精和 。
体外受精主要包括 、 和受精等几个主要步骤。
答案
（1）睾丸 卵巢 输卵管
（2）同期发情 超数排卵 （3）早期胚胎培养 卵母细胞的采集 精子的获能
2.人的血清白蛋白（HSA）在临床上需求量很大，通常从人血中提取。
但由于艾滋病病毒等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重。
如果应用基因工程和克隆技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，那么利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能。
其大致过程如下：
Ⅰ.采集良种供体奶牛的卵母细胞和精子，通过体外受精，形成受精卵；
Ⅱ.将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵，形成重组细胞；
Ⅲ.电脉冲刺激重组细胞，促使其形成早期胚胎；
Ⅳ.将胚胎移植到受体母牛的子宫中，最终发育成转基因小牛。
请回答下列问题：
（1）实验步骤Ⅰ中，在体外受精前，需要对奶牛的精子进行 处理。
受精时，往往一个卵母细胞只能和一个精子结合，受精过程中防止多精入卵的生理反应包括 。
（2）实验步骤Ⅱ中，将人的血清白蛋白基因导入奶牛受精卵最为有效的方法是 。
导入基因前，需要将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，这一步骤的目的是______________________________。
（3）实验步骤Ⅲ中，进行动物早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种无机盐和有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加 和动物血清。
（4）实验步骤Ⅳ中，应选择性别为 的奶牛胚胎进行移植。
解析
（1）体外受精前，对精子要进行获能处理；防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。
（2）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；基因工程的操作步骤中，在导入目的基因之前，需要构建基因表达载体，即将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。
（3）早期胚胎培养的培养液中除了各种无机盐、有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还需要添加激素和血清等天然成分。
（4）血清白蛋白要从乳汁中提取，只有雌性奶牛才能产生乳汁，因此胚胎移植时，必须选取雌性奶牛的胚胎进行移植。
答案
（1）获能 透明带反应和卵细胞膜反应
（2）显微注射技术 构建基因表达载体 （3）激素 （4）雌性
关注受精过程及胚胎工程中的7个“两”
1.受精过程中的“两种反应”与“两道屏障”
（1）透明带反应：
精子触及卵细胞膜瞬间，将产生阻止后来精子进入透明带的反应——它是防止多精入卵的第一道屏障。
（2）卵细胞膜反应：
精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内——它是防止多精入卵受精的第二道屏障。
2.两次使用激素：
第一次针对供、受体进行同期发情处理；
第二次针对供体使用促性腺激素，以作超数排卵处理。
3.两次检查：
第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体是否妊娠进行检查。
4.对收集胚胎的两种处理方法
（1）直接向受体移植；
（2）放于－196℃的液氮中保存。
5.精子的两种“获能”处理：
（1）培养法：
将取自附睾的精子置于“人工配制的获能液”中培养一段时间，使其获能。
（2）化学诱导法：
将精子置于一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中诱导精子获能。
6.受精的两种标志
（1）受精的标志：
在卵细胞膜和透明带的间隙看到两个极体。
（2）受精完成的标志：
雌雄原核融合成合子。
7.胚胎移植的两个黄金期：
桑椹胚、囊胚。
命题点2 生物技术的安全性、伦理问题及多种工程综合
1.英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种，其数量少、生育力低。
现代生物工程能有效提高优质马的生育率。
请回答：
（1）试管动物技术可以有效地提高优质马的生育率。
用 激素处理适龄纯血母马，使其进行 ，从而获得比自然排卵情况下多几倍到十几倍的卵子。
采集的卵母细胞需人工培育至 期，才能进行体外受精。
（2）若要获得大量的试管马，可对 期的早期胚胎进行分割，然后移植，而体外受精前需要对精子进行 处理。
（3）随着动物克隆技术的发展，克隆英国纯血马已成为可能。
克隆马的培育过程与试管马的培育过程相比较，前者特有的技术手段是 技术。
克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成了极大的冲击，我国政府的态度是禁止对人进行 克隆。
（4）科学家将外源基因转入动物细胞的受精卵中，常用的方法是 。
若将目的基因转入胚胎干细胞中，最终也能培育出转基因动物，所依据的生物学原理是___________________________________________________________________。
答案
（1）促性腺 超数排卵 减数第二次分裂中
（2）桑椹胚或囊胚 获能 （3）核移植 生殖性 （4）显微注射法 细胞的全能性
2.（2017·河南六校联考）请回答下列有关胚胎工程和基因工程等方面的问题：
（1）利用基因工程可以获得转基因羊。
若要使获得的转基因羊分泌的乳汁中含有人抗凝血酶Ⅲ蛋白，构建基因表达载体时必须把目的基因与 基因的启动子结合，使用该启动子的原因是_________________________________________。
（2）应用PCR扩增目的基因时，需要在基因组数据库中查询目的基因的 序列，以便合成引物。
PCR过程第一轮循环的模板是 。
（3）目前常用的措施是将该基因表达载体导入羊的 细胞，导入方法是 。
（4）体外受精时，需要对精子进行 处理，卵母细胞需要培养至 期。
（5）生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。
下列叙述，错误的是（ ）
A.应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
答案
（1）羊乳腺分泌蛋白 让目的基因只能在羊乳腺细胞中表达
（2）核苷酸（或脱氧核苷酸） 目的基因的两条脱氧核苷酸链（或目的基因）
（3）受精卵 显微注射法
（4）获能 MⅡ中（减数第二次分裂中）
（5）D
3.下图表示利用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）由上图可以看出PCR技术遵循的原理 、 。
（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。
由于来自同一胚胎的后代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
1.界定“克隆”动物与“试管”动物
2.生物工程技术应用组合
（1）转基因植物培育：
基因工程＋植物组织培养。
（2）转基因动物培育：
基因工程＋动物细胞培养＋胚胎移植。
（3）克隆动物培育：
核移植＋动物细胞培养＋胚胎移植。
（4）植物体细胞杂交：
酶工程＋体细胞融合＋植物组织培养。
（5）试管婴儿培育：
体外受精＋动物细胞培养＋胚胎移植。
考点二 生态工程
1.（2011·课标，40）现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。
污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。
回答问题：
（1）污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。
在这个过程中，微生物通过 呼吸将有机物分解。
（2）植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了 （填“生态系统”“群落”或“种群”）。
在植物池的食物网中，植物位于第 营养级。
植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于 所固定的 能。
（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、 和 等原理。
（4）一般来说，生态工程的主要任务是对 进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
答案
（1）无氧和有氧（或细胞）
（2）群落 一 生产者 太阳
（3）物质循环再生 物种多样性
（4）已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）
2.（2014·重庆理综，7Ⅰ）为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。
（1）对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如题图所示。
t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的
转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在 ，导致群落中植物物种数增加；t1→t3，人工林抵抗力稳定性的变化是 ；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间 加剧。
（2）通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的 原理。
答案
（1）分解者 种子或繁殖体 增强 竞争
（2）整体性（系统论）
课标卷往年对本考点单独直接命题的频度较低，但由于我们国家当前特别重视生态、重视环境污染的治理与防范，故2018年也可能会结合生态环境保护、生态农业、推进环境污染治理，能量多级利用、物质循环再生原理及提高生态系统稳定性等方面命制考题。
1.设计生态工程的五大原理及实例整合（连一连）
由此可见，除⑤外均涉及整体性原理，除①、⑤外均涉及协调与平衡原理。
2.根据实例，确定生态工程的原理
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
命题点 生态工程的原理及实例
1.下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，用作物养猪、养鸭，用秸秆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田。
请据图回答：
（1）该生态系统中最主要的成分是___________________________________，鸭在该生态系统中属于第 营养级。
（2）若该生态系统中有鼠，调查鼠的种群密度，常用的方法是
；调查该生态系统中杂草中稗草的种群密度，一般采用的方法是 。
（3）在生态系统中，基本组成元素能在生物群落和无机环境中不断循环，为什么还要往农田中不断施加氮肥？
____________________________________________________________________。
（4）写出该生态系统运用的生态工程原理：
_______________________________
___________________________________________________________（至少2种）。
答案
（1）水稻、杂草、蔬菜（生产者） 二、三
（2）标志重捕法 样方法 （3）氮元素不断通过农产品输出该生态系统 （4）物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理
2.（2017·福建厦门质检）世界上第一部环保法律《田律》记载了秦代关于“山林保护”的相关法规，摘录如下：
“春二月，毋敢伐材木，取生荔、麛？
（卵）觳，毋毒鱼鳖，置？
罔（网），麛时毋敢将犬以之田，不夏月，毋敢夜草为灰……到七月而纵之。
”它的大意是“春天二月，不准到山林中砍伐木材；不准采刚发芽的植物，不准掏鸟蛋及捕捉幼兽；不准毒杀鱼鳖，不准设置捕捉鸟兽的网和陷阱，母兽繁殖时不准带着狗去禁苑狩猎；不到夏季，不准烧草作为肥料……到七月才解除禁令。
”请分析回答：
（1）若大量砍伐林木，会造成鸟兽减少。
从能量流动的角度分析，其原因是_____________________________________________________________________。
（2）若在繁殖季节任意捕猎动物，会使动物的种群密度下降。
其原因是_____________________________________________________________________。
（3）现代的生态农场中，利用秸秆喂养牲畜，让牲畜粪便进入沼气池，产生沼气做燃料，将沼渣做肥料，形成良性循环系统。
这种对秸秆的利用方式与“烧草为灰”相比，其优越性是_______________________________________________
_____________________________________________________________________。
（4）从生物多样性的保护措施看，“禁苑”的设定相当于 。
“到七月才解除禁令”等条款，说明《田律》的主题是指导人们 自然资源，让动植物能够正常繁衍，山泽可以休养生息，以实现可持续发展。
答案
（1）林木（生产者）大量减少，通过光合作用进入生态系统的总能量随之减少；同时由于流经各营养级的能量又是逐级递减的，故最终鸟兽因得不到足够的能量而大量减少
（2）在繁殖季节任意捕猎动物，使动物的死亡率上升，出生率降低，最终导致动物的种群密度下降
（3）实现对物质的循环利用；能量的多级利用，提高能量利用率；减少环境污染
（4）就地保护（或设立自然保护区） 合理利用
1.生态工程设计的常用方法——食物网的“相接”与“加环”
（1）生态工程设计的常用方法之一是食物链（网）的“相接”。
（2）生态工程设计的常用方法之二是食物链（网）的“加环”——“加环”可为未被利用的部分找到出路。
例如，用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等，其残余物用来培养食用菌，栽培食用菌后的残余物再用来养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等。
2.农业生态系统设计6大原则
（1）应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；
（2）应当能够构成一个合理的生产结构；
（3）应当充分利用自然界的物质和能量资源；
（4）应当体现减少环境污染的原则；
（5）应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；
（6）所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。
2018·高考猜
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