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1、模块六 选考选考 专题十七 胚胎工程 专题十七 胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题及生态工程生物技术的安全性和伦理问题及生态工程 1 1重温考纲考点重温考纲考点 2 2构建思维脑图构建思维脑图 3 3考向梳理考向梳理 4 4复习练案复习练案 重温考纲考点重温考纲考点 考点考点考情考情 1动物胚胎发育的基本过程与动物胚胎发育的基本过程与 胚胎工程的理论基础胚胎工程的理论基础() 2胚胎干细胞的移植胚胎干细胞的移植() 3胚胎工程的应用胚胎工程的应用() 4转基因生物的安全性转基因生物的安全性() 5生物武器对人类的威胁生物武器对人类的威胁() 6生物技术中的伦理问题生物技术中的伦理问题() 7
2、简述生态工程的原理简述生态工程的原理() 8生态工程的实例生态工程的实例() 从近五年的全国卷命题来看，对于胚从近五年的全国卷命题来看，对于胚 胎移植的概念及移植胚胎的来源有所考胎移植的概念及移植胚胎的来源有所考 查，其他知识均未涉及。查，其他知识均未涉及。 多以简单的科研实例为载体考查本部多以简单的科研实例为载体考查本部 分知识。如胚胎移植的概念、基本程序分知识。如胚胎移植的概念、基本程序 等。有时也会结合基因工程技术或动物细等。有时也会结合基因工程技术或动物细 胞工程技术综合考查。胞工程技术综合考查。 备考时，注意以下两个方面：备考时，注意以下两个方面： (1)图解分析法理解胚胎发育的过程
3、和图解分析法理解胚胎发育的过程和 胚胎移植的程序。胚胎移植的程序。 (2)列表比较法理解生态工程的五个原列表比较法理解生态工程的五个原 理与实例。理与实例。 构建思维脑图构建思维脑图 (1)在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体是判断卵子是否受精的重要标 志。( ) (2)刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应 的生理变化后，才能获得受精能力。( ) (3)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。( ) (4)动物的早期胚胎发育依次经过受精卵、卵裂、桑椹胚、囊胚和原肠胚。 ( ) (5)超数排卵是指给供体注射促性腺激素，使其排出更多的卵子。( ) (6)
4、试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术。 ( ) (7)胚胎移植的最大优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 ( ) (8)采用胚胎分割技术可产生同卵多胎。( ) (9)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。( ) (10)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协 调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。( ) 考考 向向 梳梳 理理 (2016全国卷)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 _。过程表示去除细胞核，该过
5、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。 代表的过程是_。 考向一 胚胎工程及原理考向一 胚胎工程及原理 XX或或XY 显微操作显微操作 胚胎移植胚胎移植 (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)”培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了 _。 遗传物质遗传物质 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 动物已分化体细胞的细胞核具有全能性动物已
6、分化体细胞的细胞核具有全能性 解析 (1)核移植过程中，供体的体细胞中性染色体组成 可为XX或XY；去核时常采用显微操作的方法；图示过 程表示胚胎移植。(2)细胞培养过程中，经过多次传代培养 ，细胞中遗传物质的稳定性会降低。(3)由于卵母细胞的细 胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响，所以克 隆动物与供体性状不完全相同。(4)克隆动物的成功获得证 明了已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。 1把握胚胎工程的操作流程 (1)胚胎移植的4个结论 胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移；胚胎 移植的优势是充分发挥_的繁殖潜能。 胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素对
7、受、供体进行同期发 情处理；第二次用_激素对供体做超数排卵处理。 胚胎移植过程中的两次检查：第一次对_进行检查 ；第二次对受体母牛_进行检查。 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 由核移植技术形成重组细胞并发育而成或胚胎分割形成的。 雌性优良个体雌性优良个体 促性腺促性腺 收集的胚胎收集的胚胎 是否妊娠是否妊娠 (2)胚胎分割的2个注意事项 材料选择：选择发育良好、形态正常的_。 分割注意点：选材为囊胚时，注意将内细胞团_。 (3)胚胎工程中受精作用的3个关键点 受精的标志是_。 受精完成的标志是_。 体外受精时，卵母细胞要培养到_，精子 需要获能。 桑椹胚或囊胚
8、桑椹胚或囊胚 均等分割均等分割 在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体 雌、雄原核的融合雌、雄原核的融合 减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期 2易错警示 (1)排卵是指卵子从卵泡中排出。 (2)体外受精注意点： 对象：获能精子和成熟卵子。 条件：获能溶液或专用受精溶液。 (3)区别2种标志： 受精的标志：看到两个极体。 受精完成的标志：雌雄原核融合。 (4)胚胎移植或胚胎分割的2个时期： 桑椹胚和囊胚。 (5)2种“冲卵”的不同： 胚胎移植：冲出的是早期胚胎。 体外受精：冲出的是卵子。 (6)2次使用的激素不同： 孕激素：对供、受体进行同期发情处理。 促性腺
9、激素：对供体进行超数排卵处理。 (7)胚胎移植成功的关键： 供、受体同期发情处理。 供体用促性腺激素做超数排卵处理。 (8)胚胎分割的2个关注点： 快速繁殖动物的最佳方法。 后代具有相同的遗传物质。 (9)不同胚胎发育的个体生殖方式不同： 有性生殖。 1体内受精产生胚胎发育的个体。 2体外受精产生胚胎发育的个体。 3采用显微注射技术将外源(目的)基因导入受精卵培育 的胚胎发育的个体。 无性生殖。 核移植产生的重组细胞培育的胚胎，培育出克隆动物。 1(2018湖北八校模拟)请回答下列有关胚胎工程和基因工程方面的问题： (1)目前，科学家通过细胞核移植实验，培育出多种哺乳动物新类型。在哺乳 动物的
10、核移植实验中，一般通过_(物理方 法)将受体细胞激活，使其进行细胞分裂并发育，当胚胎发育到 _阶段时，将胚胎植入另一雌性(代孕)动物体内。 (2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要 对精子进行_处理。另外，培养的卵母细胞需要发育至 _，该时期在显微镜下 可观察到次级卵母细胞和第一极体。 电脉冲电脉冲(或电刺激或电刺激) 桑椹胚或囊胚桑椹胚或囊胚 获能获能 M中期中期(减数分裂第二次分裂中期减数分裂第二次分裂中期) (3)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎细胞进行核移植的原 因是_。 (4)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达
11、 载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、 _、终止子、标记基因和复制原点等。目 前常用的措施是将该基因表达载体导入牛的_(填“受精卵 ”或“乳腺细胞”)，导入方法是_。 体细胞分化程度高，不容易恢复全能性体细胞分化程度高，不容易恢复全能性 人干扰素基因人干扰素基因(或目的基因或目的基因) 受精卵受精卵 显微注射法显微注射法 解析 在核移植实验中通过电刺激可将受体细胞激活， 使其进行细胞分裂并发育；当胚胎发育到桑椹胚或囊胚时 可进行移植；在体外受精时，需将收集的精子进行获能处 理，并将卵母细胞培养到减数第二次分裂中期才能进行受 精；利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎 细胞进
12、行核移植的原因是体细胞分化程度高，不容易恢复 全能性；基因工程中的基因表达载体包含目的基因、标记 基因、启动子、终止子、复制原点等；动物基因工程中将 目的基因导入的受体细胞是受精卵，用显微注射法导入。 2如图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。 (1)阶段常用_激素对供体母牛进行处理，其目 的是获得更多的卵子。 促性腺促性腺 (2)冲卵的生理学基础是_ _。 (3)阶段对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到_或 _阶段。 (4)若要通过获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对阶段检查合格的胚胎进行 _技术处理，该过程中应注意对_进行均等分割。 (5)ES或EK细胞的形态特征是_，在培养液中加
13、 入_，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。 早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫 囊胚囊胚 桑椹胚桑椹胚 胚胎分割胚胎分割 内细胞团内细胞团 体积小、细胞核大、核仁明显体积小、细胞核大、核仁明显 分化诱导因子分化诱导因子 建立联系建立联系 解析 (1)胚胎工程中常用促性腺激素对供体母牛进行处 理，其目的是获得更多的卵子。(2)早期胚胎形成后处于游 离状态，未与母体子宫建立联系，这是冲卵的生理学基础 。(3)胚胎移植前对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育 到囊胚或桑椹胚阶段。(4)应用胚胎分割技术可以获得遗传 物质完全相同的多个新个体，胚胎分割时注意对
14、内细胞团 进行均等分割。(5)胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核 仁明显等形态特征，胚胎干细胞在培养时加入分化诱导因 子，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。 辨析胚胎移植和胚胎分割移植的7个错混点 (1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠 胚之前，不能直接移植受精卵。 (2)两次检查：收集胚胎检查；移植后是否妊娠检查。 (3)冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。 (4)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。 (5)同期发情处理用孕激素，超数排卵处理用促性腺激素。 (6)试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别 和性状与核供体相同。 (7)胚胎的产生过程一般是有
15、性生殖，但胚胎分割是无性生殖方式 。 1(2018北京卷)因含N、P元素的污染物大量流入，我国某大型水库曾连续 爆发“水华”。为防治“水华”，在控制上游污染源的同时，研究人员依据 生态学原理尝试在水库中投放以藻类和浮游动物为食的鲢鱼和鳙鱼，对该水 库生态系统进行修复，取得了明显效果。 (1)在该水库生态系统组成中，引起“水华”的藻类属于_。 水库中各种生物共同构成_。 考向二 生态工程考向二 生态工程 生产者生产者 (生物生物)群落群落 (3)藻类吸收利用水体中的藻类吸收利用水体中的N、P元素，浮游动物以元素，浮游动物以 藻类为食，银鱼主要以浮游动物为食。由下图可知，藻类为食，银鱼主要以浮游动
16、物为食。由下图可知， 将鲢、鳙鱼苗以一定比例投放到该水库后，造成银鱼将鲢、鳙鱼苗以一定比例投放到该水库后，造成银鱼 生物积累量生物积累量_，引起该变化的原因，引起该变化的原因 是是_。 (2)为确定鲢、鳙的投放量，应根据食物网中的营养级，调查投放区鲢、鳙的 _的生物积累量(在本题中指单位面积中生物的总量，以thm2表示 )：为保证鲢、鳙的成活率，应捕杀鲢、鳙的_。 捕食对象捕食对象/食物食物 捕食者捕食者/天敌天敌 明显下降明显下降 鲢、鳙与银鱼在食物上存在竞争关系鲢、鳙与银鱼在食物上存在竞争关系 (4)投放鲢、鳙这一方法是通过人为干预，调整了该生态系统食物 网中相关物种生物积累量的_，从而达
17、到改善水质的目的。 (5)鲢鱼和鳙鱼是人们日常食用的鱼类。为继续将投放鲢、鳙的方 法综合应用，在保持良好水质的同时增加渔业产量，以实现生态 效益和经济效益的双赢，请提出两条具体措施 _ _ _。 解析 (1)引起水库生态系统中“水华”的藻类，可利用太阳能 合成有机物，属于生产者。生物群落是指同一时间内聚集在一定 区域中的各种生物种群的集合。 比例比例 定期适度捕捞鲢、鳙；定期合理投放鲢、鳙；控制性定期适度捕捞鲢、鳙；定期合理投放鲢、鳙；控制性 捕杀鲢、鳙的捕食者；控制人类活动捕杀鲢、鳙的捕食者；控制人类活动(工业、农业、旅游等工业、农业、旅游等)对该水库生态环境对该水库生态环境 的负面影响的负
18、面影响 (2)欲确定鲢、鳙的投放量，需考虑投放区鲢、鳙的捕食对象(即上一营养级) 的生物积累量，然后根据能量传递效率计算出鲢、鳙的投放量。为保证鲢、 鳙的成活率，应捕杀水库中鲢、鳙的捕食者(天敌)。 (3)分析柱状图，将鲢、鳙鱼苗以一定比例投放后，银鱼的生物积累量明显下 降，可能原因是鲢、鳙和银鱼都以浮游动物为食，三者之间存在竞争关系。 (4)通过在水库中人为投放鲢、鳙这一方法，调整水库中相关物种(如浮游动物 、藻类)生物积累量的比例，从而达到改善水质的目的。 (5)为了实现生态效益和经济效益的双赢，要注意控制鲢、鳙的数量，如定期 适度捕捞鲢、鳙，定期合理投放鲢、鳙，控制性捕杀鲢、鳙的捕食者等
19、，还 要注意控制人类活动(工业、农业、旅游等)对该水库生态环境的负面影响。 2(2011全国卷)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 _(生态系统、群落、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。 无氧和有氧无氧和有氧(或细胞或
20、细胞) 群落群落 一一生产者生产者 太阳太阳 (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。 物质循环再生物质循环再生 物种多样性物种多样性 已被破坏的生态环境已被破坏的生态环境(或受损的或受损的 生态系统生态系统) 解析 本题主要考查生态系统的结构和功能以及生态工 程的基本原理。微生物分解有机物是通过呼吸作用(既有 有氧呼吸也有无氧呼吸)来完成的；在同一时间聚集在一 定区域内的各生物种群共同构成一个生物群落。在食物网 中植物(寄生植物除外)一般都处于
21、第一营养级，地球上几 乎所有生态系统的能量都来源于太阳能；生态工程是指人 类应用自然生态系统、系统学等学科的基本原理和方法， 通过系统设计和调控技术组装，对已被破坏的生态系统进 行修复、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，追求生态、经济、社 会效益的统一。生态工程遵循物质循环再生、物种多样性 、协调与平衡、整体性等基本原理。 1理清生态工程的原理和实例 2明确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_原理 。 (2)体现物种多，营养关系复杂_原理。 (3)强调生物与环境的协调与平衡； 涉及环境承载力_原理。 (4)涉及自然、
22、经济和社会；指整个系统，如林业生态工程建设 _原理。 (5)涉及结构、功能，分布式、集中式、环式 _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，指系统内部，如互 利共生_原理(系统学和工程学原理)。 物质循环再生物质循环再生 生物多样性生物多样性 协调与平衡协调与平衡 整体性整体性 系统的结构决定功能系统的结构决定功能 系统整体性系统整体性 3根据实例，确定生态工程的原理 生态工程实例生态工程实例生态工程原理生态工程原理 无废弃物农业无废弃物农业遵循遵循_原理原理 在人工林中增加植被层次在人工林中增加植被层次遵循遵循_原理原理 太湖水体富营养化引起大面积
23、水华太湖水体富营养化引起大面积水华违反违反_原理原理 前面造林，后面砍树前面造林，后面砍树违反违反_原理原理 物质循环再生物质循环再生 物种多样性物种多样性 协调与平衡协调与平衡 整体性整体性 4易错警示 (1)“无废弃物农业”遵循的是物质循环再生原理。 (2)生态农业的指导思想是环境与经济协调发展。 (3)生态农业的3个易混点：可以实现对物质和能量的多级 利用；减少对能源和资源的消耗；减少环境污染。 (4)记准生态工程的主要任务：对已破坏的生态环境进行修 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。 (5)在农业生产中尽量不施用农药，其目的是减少环境污染 。 1(2
24、018南京三模)南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、 养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个 生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性循环，生态效益达到了良 性发展。请就此生态农场的特点，完成下列问题： (1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的_、 _和_原理。 物质循环再生原理物质循环再生原理 物种多样性原理物种多样性原理整体体整体体 (2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气 的制作如图所示： 在图中标出箭头，表示生产过程中的物 质循环。 如果将如果将“无机物无机物农田农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？这一环节去掉，对生态农业系统有
25、何影响？ _。 土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降 (3)在该生态农场中存在如下图所示的物质循环过程，据图分析不 符合生态工程原理的叙述是( ) A物质经过多级利用，实现了良性循环 B每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益 C由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低 D由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染 C (4)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农 业建设中，应使食物链越长和营养级越多越好。请你结合 所学有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？ _ _ _ _。 答案：(2)
26、如图所示： 不正确。因为食物链越长，各营养级中的生物数量难以达到一定规模，影不正确。因为食物链越长，各营养级中的生物数量难以达到一定规模，影 响经济效益；营养级越多，高层次营养级生物获得的能量越少，营养级生物数响经济效益；营养级越多，高层次营养级生物获得的能量越少，营养级生物数 量也越少量也越少 2(2018福建长泰二中月考)生态农业建设是建设社会主 义新农村的重要内容之一。下面是两种生态农业模式： 模式1：鸡猪鱼立体养殖模式：一亩鱼池配68头猪， 100120只鸡，鱼池中各种鱼的比例大致为：花白鲢占 20%，草鱼占40%，鲤鱼、鳙鱼占40%，每亩投放鱼苗 4500尾。每天从鸡舍中收集新鲜的鸡
27、粪晒干，经初步发酵 后混入一定量饲料喂猪，猪粪喂鱼。 模式2：“四位一体”生态模式：以太阳能为动力，以沼 气为纽带，将日光温室、沼气池、蔬菜种植和温室养猪相 结合的一种新的农业生产模式。 请分析回答有关问题： (1)在模式1中，必须注意某种鱼的投入数量，不宜超过该鱼在生态系统中的 _。鱼塘中不同鱼类生活在不同水层，体现了生物群 落的_结构。 (2)在上述两种农业生产模式中，模式2主要体现了_的 优化设计，按照_规律通过综合优化，使系统从总体 上获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。 (3)沼气池中的产甲烷杆菌在生态系统中属于_(填生态成分)。 环境容纳量环境容纳量 垂直垂直 种养结合种养结合
28、 生态和经济生态和经济 分解者分解者 (4)下列不属于生态农业生产方式的是_。 A病虫害的生物防治 B作物轮作、套种 C使用化肥提高作物产量 D秸秆等农业废弃物的资源化利用 C (5)当农业生产对人类自身生存环境产生负效应的时候(如农药的过度使用等) ，最终会导致对人类自身的伤害，故农业要与生态工程紧密结合，如通过增 加农业生态系统的_，把能量流动和物质循环引导到更多和 更小的循环圈中。下列实现人与自然的和谐发展措施中，最合理的是_ 。 A通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源 B使用化学农药防治病虫害，保证粮食稳产 C发展生态农业，实现物质和能量的多级利用 D大力开垦湿地，扩大粮食种植面积 生物多样性生物多样性 C