专题12 现代生物科技专题

直 击考纲 1.基因工程的诞生(Ⅰ)。 2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。 3.基因工程的应用(Ⅱ)。 4.蛋白质工程(Ⅰ)。 5.植物的组织培养(Ⅱ)。 6.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。 7.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。 8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工 程的理论基础(Ⅰ)。 直 击考纲

直 击考纲 9.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。 10.胚胎工程的应用(Ⅱ)。 11.转基因生物的安全性(Ⅰ)。 12.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。 13.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。 14.简述生态工程的原理(Ⅱ)。 15.生态工程的实例(Ⅰ)。 直 击考纲

考点三十四 基因工程与蛋白质工程

真 题 重 温 判断下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述 (1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶，用前者可切割烟草花叶病毒的核酸 (　) (2)每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 (　) × √

(3)应用DNA探针技术可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达 (　) (4)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上，属于基因工程 (　) × ×

(5)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 (　) (6)采用蛋白质工程进一步改造AFB1解毒酶的基本途径是：从提高酶的活性出发，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 (　) √ √

知 能 回 归 1.掌握基因工程的主干知识图解

(1)目的基因的获 (2)基因表达载体的构建(目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因) (3)将目的基因导入受体细胞 导入植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 导入动物：显微注射法导入微生物 导入微生物细胞：感受态细胞法(用Ca2＋处理)

(4)目的基因的检测与鉴定 插入检测：DNA分子杂交 转录检测：DNA—RNA分子杂交 翻译检测：抗原—抗体杂交 个体水平检测：抗性接种实验

2.基本工具 项目 限制酶 DNA连接酶 载体 作用 切割目的基因和载体 拼接DNA片段，形成重组DNA 携带目的基因进入受体细胞 作用部位 两个核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键  

作用特点 (条件) 识别特定的核苷酸序列；在特定位点上切割 E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端；T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端 能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；有多个限制酶切割位点；具有特殊的标记基因

3.基因表达载体的构建过程

典 题 特 训 1.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是(双选)(　　)

A.过程①需使用逆转录酶 B.过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因 C.过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备 D.过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体 细胞 解析　A项，过程①是通过逆转录获取DNA，逆转录过程需要用到逆转录酶。

B项，过程②指的是从cDNA文库中获取目的基因，不需要利用PCR技术，也用不到解旋酶。 C项，过程③中使用的感受态细胞要用CaCl2溶液制备，而不是用NaCl溶液制备。 D项，过程④鉴定目的基因是否已经导入受体细胞，可以用标记的目的基因为探针来检测受体细胞中是否存在目的基因，即利用DNA分子杂交鉴定。 答案　AD

2.下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是(　　)

A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 C.④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 解析　A项，②为重组Ti质粒，其构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与。

B项，含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的目的基因整合到受体细胞(④)的染色体上，而并非整个重组Ti质粒整合到④的染色体上。 C项，目的基因导入受体细胞后不一定能进行表达，所以抗虫基因导入植物细胞后，培育成的植株也不一定具有抗虫性状。 D项，转基因抗虫植株是否培育成功，可以从个体水平上进行检测，即观察植株是否具有抗虫性状，如果具有抗虫性状则说明发生了可遗传变异(基因重组)。 答案　D

3.下列关于基因工程技术的叙述，错误的是(多选)(　　) A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6 个核 苷酸序列 B.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化 不同的反应 C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必 能正常表达

解析　A项，限制性核酸内切酶大多特异性地识别6个核苷酸序列，但也有少数限制性核酸内切酶能识别4个、5个或8个核苷酸序列。 B项，PCR反应中温度周期性变化是为变性、复性和延伸创造条件。另外，耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，变性和复性过程不需要酶的催化。 C项，载体质粒上的抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，而不是抗生素合成基因。 D项，目的基因导入受体细胞后不一定能正常表达。 答案　ABC

4.图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为：C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。下列分析中正确的是(　　)

A.若用限制酶MspⅠ完全切割图1中DNA片段，会破坏2 个磷酸二酯键 B.若图1所示DNA虚线方框内的碱基对被T－A替换，用 限制酶SmaⅠ完全切割后会产生3种不同的DNA片段 C.若切割图2中的质粒以便拼接目的基因D应选择限制酶 BamHⅠ和MboⅠ D.若用上述条件构建含有目的基因D的重组质粒并成功导 入细菌体内，则此细菌在添加抗生素A和B的培养基中 不能存活

答案 D 解析 由题意可知，图1中的目的基因含有2个限制酶MspⅠ的切割位点，完全切割后会破坏4个磷酸二酯键，故A错误； 若图中碱基对被替换后，限制酶SmaⅠ的切割位点只有1个，完全切割后能产生2种不同的DNA片段，故B错误； 若切割图2中的质粒，并且不能破坏目的基因，最好选择限制酶BamHⅠ进行切割，故C错误； 由于插入目的基因后会破坏抗生素A抗性基因，但没破坏抗生素B抗性基因，故在含有抗生素A和抗生素B的培养基中不能存活，D正确。 答案　D

5.植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。 回答下列问题： (1)理论上，基因组文库含有生物的__________基因；而cDNA文库中含有生物的________基因。

解析　基因组文库含有生物的全部基因，而cDNA文库中含有生物的部分基因。 答案　全部　部分

(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中________出所需的耐旱基因。 筛选 解析　植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，包含该生物的所有基因，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。

(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物________的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的____________，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的__________是否得到提高。

解析　若从植物甲中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后，经过植物组织培养得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质，即检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明已经合成了相应的蛋白质，这时再进行个体生物学检测，即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。 答案　乙　表达产物　耐旱性

(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时，则可推测该耐旱基因整合到了____________________(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。 同源染色体的一条上 解析　假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3∶1，符合基因的分离定律，说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基因只整合到了同源染色体的一条上。

6.人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：

(1)htPA基因与载体用______________________________ ______切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用_________________________技术。 同种限制性核酸内切酶(或同种限 制酶) DNA分子杂交(或核酸探针) 解析　用同种限制性核酸内切酶对目的基因和载体进行切割，以形成相同的黏性末端。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，常用DNA分子杂交技术。

(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_____________。采集的精子需要经过__________，才具备受精能力。 超数排卵 获能(处理) 解析　对供体母羊注射促性腺激素可以使其超数排卵，采集的精子需要经过获能处理后才具备受精能力。

(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是____________，为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的________。 显微注射法 性别鉴定 全能性 解析　将重组表达载体导入受精卵(动物细胞)常用的方法是显微注射法。为了获得母羊，需要对胚胎进行性别鉴定。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，依据的原理是早期胚胎细胞的全能性。

(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到______________ ________________，说明目的基因成功表达。 htPA(或人组织 纤溶酶原激活物) 解析　目的基因成功表达的标志是在转基因母羊的羊乳中检测到htPA，即人组织纤溶酶原激活物。

7.下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。请据图回答：

(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在________的催化下，合成互补的单链DNA，然后在________作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的________序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的______________序列，再通过化学方法合成所需基因。

解析　利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。 答案　逆转录酶　DNA聚合酶　氨基酸　脱氧核苷酸

(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_____、________________________、4种脱氧核苷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 引物 (目的基因或A基因)模板 解析　PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。

(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为________________。 基因表达载体 解析　目的基因和载体结合，形成基因表达载体。

(4)在基因工程中，常用Ca2＋处理D，其目的是________ _____________________________________________。 使其成为 感受态细胞，使大肠杆菌更容易吸收重组DNA分子 解析　在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2＋处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸收重组DNA分子。

考点三十五 细胞工程

真 题 重 温 判断下列有关细胞工程的叙述 (1)在“羊胎儿皮肤组织块→成纤维细胞”过程中，需要用胰蛋白酶处理，在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养基的pH稳定，另外为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换培养液 (　) √

(2)不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程，该技术可克服生殖隔离的限制，培育远缘杂种 (　) (3)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞，克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 (　) √ ×

(4)二倍体细胞和恶性细胞系一样传代培养次数通常是无限的 (　) (5)二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株，若用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子 (　) × ×

知 能 回 归 1.植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程比较 步骤 植物体细胞杂交过程 单克隆抗体制备过程 第一步 原生质体的制备(酶解法) 正常小鼠免疫处理 第二步 原生质体融合(物、化法) 动物细胞融合(物、化、生物法) 第三步 杂种植株的筛选与培养 杂交瘤细胞筛选与培养 第四步 杂种植株的诱导与鉴定 单克隆抗体的提纯 相同点 ①两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件

(1)诱导融合的方法分别有哪些？融合的细胞类型有哪几种？ 提示　①诱导植物体细胞的原生质体融合的方法主要有离心、振动、电激或用聚乙二醇作为诱导剂。 ②动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒(诱导动物细胞融合的特有因素)、电激等。 融合的细胞类型：前者—AA、BB、AB。后者—瘤瘤、B瘤、BB。

(2)各自的原理分别有哪些？ 提示　前者有细胞膜的流动性和植物细胞的全能性，后者有细胞膜的流动性和细胞增殖。

2.掌握克隆动物培育流程图 D个体的性别、性状与哪个个体相同？ 提示　根据发育成新个体D的重组细胞核由动物B提供，而性别及大多数遗传性状是由核内遗传物质决定的，故B、D两者的性别及大多数遗传性状相同。

典 题 特 训 1.下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是( ) A.连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型 1.下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是(　　) A.连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型 B.某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞 C.由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆 D.未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状

解析 A项，连续细胞系的细胞一般都培养了多次，二倍体核型发生了改变，大多数细胞具有异倍体核型。 B项，细胞癌变是由基因突变引起的，如果癌细胞在一定条件下(如用秋水仙胺等药物治疗)，则有可能恢复成正常细胞。 C项，细胞克隆的最基本的要求是：必须确定所建立的克隆来源于单个细胞。 D项，未经克隆化培养的细胞系具有异质性。 答案　B

2.下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养成植株的过程，下列相关叙述中正确的是(双选)(　　) A.①～③过程中发生了有丝分裂和减数分裂 B.①阶段需要生长素而③阶段仅需要细胞分裂素 C.①阶段为脱分化过程 D.此兰花的花药离体培养所得的植株体细胞有两个染色体组

解析　①②③过程均发生了有丝分裂。植物组织培养的各个阶段均需要生长素和细胞分裂素刺激。①阶段细胞失去分化状态变成愈伤组织，为脱分化过程。兰花是四倍体，花粉细胞含两个染色体组，经离体培养所得的植株体细胞含两个染色体组。 答案　CD

3.如图为小白鼠的胚胎干细胞分化示意图。

请回答： (1)图中分化程度最低的是____________。在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。科学家将小鼠已分化体细胞的细胞核移入卵母细胞的细胞质中，培育出“克隆鼠”，这里用卵母细胞的原因是_________________。 直到今天也不能用类似________________(某种植物细胞工程的技术手段)的方法直接获得完整的动物个体。因此，培育“克隆鼠”的过程，实际是通过________来实现的。

解析　图中分化程度最低的是胚胎干细胞。在体外培养条件下，培养液中加入分化诱导因子，可诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。科学家将小鼠已分化体细胞的细胞核移入卵母细胞的细胞质中，培育出“克隆鼠”，这里用卵母细胞的原因是：卵母细胞可以给它提供表达全能性的环境。直到今天也不能用类似植物组织培养(某种植物细胞工程的技术手段)的方法直接获得完整的动物个体。因此，培育“克隆鼠”的过程，实际是通过(动物体细胞)核移植来实现的。 答案　胚胎干细胞　分化诱导　卵母细胞可以给它提供表达全能性的环境　植物组织培养　(动物体细胞)核移植

(2)在培育转基因鼠的过程中，人们将关键基因通过逆转录病毒转入小白鼠的成纤维细胞，使其变成多功能干细胞。在该技术中，逆转录病毒是关键基因进入成纤维细胞的________，它能够携带外源基因进入受体细胞。 载体 解析　在培育转基因鼠的过程中，人们将关键基因通过逆转录病毒转入小白鼠的成纤维细胞，使其变成多功能干细胞。在该技术中，逆转录病毒是关键基因进入成纤维细胞的载体，它能够携带外源基因进入受体细胞。

(3)在制取单克隆抗体过程中，用________________细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌___________的杂交瘤细胞。 效应B淋巴(浆) 特异性抗体 解析　在制取单克隆抗体过程中，用效应B淋巴细胞(浆细胞)与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞。

4.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(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为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16 000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_________________________。 4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高 解析　据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16 000以上，小鼠Y的血清抗体的效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。

(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__________________________ _____________。 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% 解析　融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。

(3)杂交瘤细胞中有___个细胞核，染色体数目最多是________条。 1 100 解析　动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目最多为40＋60＝100(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_______________。 不能无限增殖 解析　正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。

5.科学家从某无限增殖的细胞中分离出无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景。请回答下列问题： (1)利用________________________技术制备单克隆抗体，常用聚乙二醇、________________、电激等诱导因素诱导细胞融合。再经多次筛选和细胞培养获得足够数量的能分泌所需抗体的________________细胞。

解析　在利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程中，常用聚乙二醇、灭活的病毒、电激等方法诱导细胞融合，融合后的细胞经多次筛选和细胞培养，最终获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 答案　动物细胞融合　灭活的病毒　杂交瘤

(2)有人提出用核移植技术构建重组细胞来生产单克隆抗体，请完成设计方案： ①取________________细胞的细胞核，移植到去核的能够________的细胞中，构成重组细胞。(假定移植后细胞核中基因的表达状态不受影响) ②将重组细胞在________条件下做大规模培养或注射到小鼠________内增殖，以获得大量单克隆抗体。

解析　产生单克隆抗体的细胞应具有两个特点：能无限增殖和产生特定抗体。若用核移植技术构建重组细胞首先取特定抗原刺激的B淋巴细胞的细胞核，移植到去核的能够无限增殖的细胞中，构成重组细胞；然后将重组细胞进行动物细胞培养或注射到小鼠腹腔内增殖，以获得大量单克隆抗体。 答案　①特定抗原刺激的B淋巴　无限增殖　②体外　腹腔

(3)也有人提出，可以直接通过基因工程导入该调控基因(prG)来制备单克隆抗体，其思路如图所示。

①酶A是指________________，酶B是指____________。 ②图中Ⅰ表示_______________________________，对Ⅱ进行检测与鉴定的目的是________________________ _________，Ⅲ具有的特点是_______________________ _________。 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 目的基因(无限增殖调控基因或prG) 检测目的基因是否导入和 是否表达 既能无限增殖，又能产生 特定抗体 解析　基因工程中第一步获取目的基因；第二步用限制性核酸内切酶和DNA连接酶处理供体DNA和质粒，获取基因表达载体(重组质粒)；第三步将重组质粒导入受体细胞；第四步检测目的基因是否导入和表达。

6.我国科学家张道远先生通过从耐旱灌木白花柽柳中克隆得到TSOD基因，利用转基因技术转化到棉花中，获得了具备更强抗旱性的T4代转基因棉花株系。下图为转基因抗旱棉花的培育过程示意图，请据图回答：

(1)①过程表示用_________扩增目的基因的方法。②过程用到的工具酶有________________________________ ________。步骤③一般用______________处理农杆菌，使其易吸收周围环境中的DNA分子。 PCR技术 限制酶(限制性核酸内切酶)、DNA 连接酶 Ca2＋(或CaCl2) 解析　①过程表示用PCR技术扩增目的基因。②过程用到的工具酶有限制酶(限制性核酸内切酶)、DNA连接酶。步骤③一般用Ca2＋(或CaCl2)处理农杆菌，使其易吸收周围环境中的DNA分子。

(2)将重组质粒导入棉花细胞除步骤④所示的方法外，还可采用________________________。如果受体细胞是动物的受精卵，则一般采用的方法是______________。 花粉管通道法(基因枪法) 显微注射法 解析　将重组质粒导入棉花细胞除步骤④所示的方法外，还可采用花粉管通道法(基因枪法)。如果受体细胞是动物的受精卵，则一般采用的方法是显微注射法。

(3)外植体培养成为试管苗的过程采用了_____________技术，利用了____________________的原理，步骤⑤⑥表示_______________。 植物组织培养 植物细胞的全能性 脱分化、再分化 解析　外植体培养成为试管苗的过程采用了植物组织培养技术，利用了植物细胞的全能性的原理，步骤⑤⑥表示脱分化、再分化。

(4)为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素标记的________________________________作探针进行分子水平鉴定，再________________进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性。 抗旱基因(TSOD基因、目的基因) 移栽到干旱土地中 解析　为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素标记的抗旱基因(TSOD基因、目的基因)作探针进行分子水平鉴定，再移栽到干旱土地中进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性。

考点三十六 胚胎工程

真 题 重 温 1.判断下列有关胚胎工程及其应用的叙述 (1)绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性 ( ) (1)绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性 (　) (2)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 (　) (3)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 (　) √ × √

(4)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植 (　) (5)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 (　) (6)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 (　) × √ ×

(7)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎 (　) (8)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 (　) √ ×

2.软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是(　　) A.首先经超排卵处理后进行体外受精 B.从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型 C.根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎 D.将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫 D 解析　胚胎移植的时期是桑椹胚或囊胚，D错误。

3.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)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。 (2)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。 (3)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　细胞胚胎可从灰鼠输卵管内冲卵获得；重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内，暂不进行胚胎移植的胚胎可放入－196 ℃的液氮中冷冻保存；胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，可以作为干细胞的来源，iPS与ES细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。 答案　(1)冲卵　体外受精　(2)胚胎移植　冷冻(或低温)　 (3)内细胞团　诱导分化

知 能 回 归 1.早期胚胎发育过程的流程分析

2.胚胎工程操作流程分析(以牛为例)

(1)上述图示中几次用到了激素？分别是什么作用？ 提示　两次。第一次用促性腺激素对供体做超数排卵处理；第二次用激素对受体和供体母牛进行同期发情处理。 (2)胚胎移植过程进行哪两次检查？ 提示　第一次是对收集的胚胎进行检查；第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。

(3)胚胎移植所用胚胎是有性生殖还是无性生殖产生的？ 提示　是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成，还是通过核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成。其中通过核移植技术和胚胎分割形成的胚胎是无性生殖产生的。

(4)胚胎移植(胚胎能够移入受体、胚胎收集、胚胎在受体能够存活、胚胎能够正常生长发育)的生理学基础是什么？ 提示　①哺乳动物排卵后，同种供受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础。 ②早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理基础。

③受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。 ④供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理基础。

3.胚胎干细胞的培养流程

典 题 特 训 1.下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是( ) A.通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞 分化 1.下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是(　　) A.通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞 分化 B.胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡 C.随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加 D.发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加

解析 A项，在蛙的胚胎发育过程中，通过细胞分裂增加细胞数量，在囊胚期细胞开始分化。 B项，胚胎发育过程中，既有细胞的分裂和分化，也有细胞的衰老和凋亡。 C项，在蛙胚胎发育的过程中，由于细胞呼吸的消耗，有机物的总量不断减少。 D项，蛙胚胎发育过程中需要从环境中获得氧气，但利用的营养物质是受精卵自身含有的。 答案　A

2.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。 科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，相关叙述正确的是(　　)

A.为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对雌性杜泊羊进 行处理 B.从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外 受精 C.为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫 抑制剂 D.为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同 卵双胎

解析 A项，超数排卵时使用的是促性腺激素，而不是雌激素。 B项，从卵巢中采集的卵母细胞未发育成熟，需要经过体外人工培养成熟后才能与获能的精子受精。 C项，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，故不需要注射免疫抑制剂。 D项，为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得基因型相同的同卵双胎或多胎个体。 答案　D

3.转基因克隆猪已经在我国培育成功。研究组首先从猪胎儿皮肤中分离出纤维细胞，进行体外培育。通过电穿孔的方法将构建好的基因表达载体转入纤维细胞，经筛选后将基因纤维细胞进行体细胞克隆。接着，将重组胚胎移入代孕母猪体内，最终获得转基因克隆猪。请回答： (1)在对纤维细胞进行培养时，需要在细胞培养液中添加一定量的________，以防止培养过程的污染，此外，应定期更换________，防止______________________对细胞自身造成危害。

(2)筛选转基因细胞时，需要利用基因表达载体中______的作用。 (3)在进行体细胞克隆前，先要从屠宰场收集猪卵巢，采集________，并在体外培养成熟。然后将转基因纤维细胞注入到____________中，再经过一系列过程获得含有目的基因的重组胚胎。

(4)为了__________________，可以对处于____________阶段的胚胎进行均等分割。将重组胚胎移入到受体子宫中，由于受体子宫不会对外来胚胎发生____________，并能与之建立正常的生理和组织上的联系，因此，重组胚胎能在受体子宫中继续发育成转基因克隆猪。 解析　在对纤维细胞进行培养时，需要在细胞培养液中添加一定量的抗生素，以防止培养过程的污染，此外，应定期更换培养液，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。筛选转基因细胞时，需要利用基因表达载体中标记基因的作用。

通过对囊胚或桑椹胚时期的胚胎进行胚胎分割，可提高对重组胚胎的利用率。由于受体子宫不会对外来胚胎发生免疫排斥反应，并能与之建立正常的生理和组织上的联系，因次，重组胚胎能在受体子宫中继续发育。 答案　(1)抗生素　培养液　细胞代谢产物积累　(2)标记基因　(3)卵母细胞　去核卵母细胞　(4)提高重组胚胎的利用率　桑椹胚或囊胚　免疫排斥反应

4.根据下列有关胚胎工程的示意图，分析回答： (1)为使A羊超数排卵，向其注射____________激素，选择________期的卵母细胞进行体外受精；体外受精前要对B细胞进行________处理，常用的方法是________法。

解析　本题考查胚胎工程。(1)注射促性腺激素能够使A羊超数排卵，发育到减数第二次分裂中期的次级卵母细胞能够进行受精作用；精子受精作用前需经过获能处理，常用的方法是化学诱导法。 答案　促性腺　MⅡ　获能　化学诱导

(2)将早期胚胎注入D羊子宫内的技术叫_________，D羊被称为______(填“供体”或“受体”)；为使D羊的生理状况更适合完成该技术操作，要对D羊进行_________处理以提高成功率。 胚胎移植 受体 同期发情 解析　将早期胚胎注入D羊子宫内的技术叫做胚胎移植，D羊是受体；为了提高成功率，要对D羊进行同期发情处理。

(3)从早期胚胎分离出的ES细胞可诱导分化出不同的组织细胞，这是因为从功能上ES细胞具有____________；若取囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割，要注意将____________均等分割；早期胚胎培养时，培养液中除营养成分外，还需加入________。 发育的全能性 内细胞团 血清 解析　ES细胞具有发育的全能性；胚胎分割时要注意将内细胞团均等分割；培养早期胚胎时培养液中需要加入动物血清。

5.下图为绿色荧光小鼠制备流程图，Gfp是绿色荧光蛋白基因，请分析回答：

(1)构建表达载体需要的酶是：_____________________ _____________，表达载体包含绿色荧光蛋白基因Gfp、___________、______、终止子和复制原点等。 限制性核酸内切酶、 DNA连接酶 标记基因 启动子 解析　构建基因表达载体时，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。完整的基因表达载体包括目的基因、启动子、标记基因、终止子等。

(2)图中载体上的Neo基因是一种抗生素抗性基因，图中步骤③所用的G418是一种抗生素(对细胞有毒害作用)，添加G418的目的是________________________________。 筛选出导入目的基因的胚胎干细胞 解析　添加G418可以将不抗该抗生素的细胞杀死，从而选择出导入目的基因的胚胎干细胞。

(3)图中所用的胚胎干细胞来自于___________________。 早期胚胎或原始性腺 解析　胚胎干细胞是由原始性腺或早期胚胎中分离出来的一类细胞。

(4)图中步骤⑤要将细胞注射入图中囊胚的________位置，图中步骤⑥胚胎移植前要对代孕母鼠用激素进行__________处理。 内细胞团 同期发情 解析　步骤⑤是通过显微注射技术将这些胚胎干细胞注入囊胚的内细胞团。胚胎移植前要对受体母鼠进行同期发情处理。

(5)可以使用______________方法在蛋白质水平上鉴定小鼠是否存在绿色荧光蛋白。 抗原－抗体杂交 解析　鉴定目的基因是否在受体细胞中表达可采用抗原－抗体杂交技术。

6.供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。如何利用现代生物科学技术解决这一难题成为热点问题。如图是治疗性克隆的过程图解，回答下列问题：

(1)自体移植供受体为同一个体，最大的优点是______________，但移植器官种类受限。利用细胞工程技术的治疗性克隆，重组细胞培养时除了保证无菌、无毒环境，还需丰富的营养，通常会在培养液中加入 ____________等天然成分。核移植的胚胎干细胞通常只分裂不分化，所以需在培养液中加入________诱导形成相应的组织、器官后用于移植。

解析　自体移植不会发生免疫排斥反应；动物细胞培养需要加入血清，以满足动物细胞生命活动的需要；培养胚胎干细胞时加入分化诱导因子可以诱导形成相应的组织、器官后用于移植。 答案　不发生免疫排斥反应　血清　分化诱导因子

(2)重组细胞发育的过程中，细胞开始分化发生在①______期，若想获得基因型完全相同的两个胚胎，采用_________技术，并且要注意对②__________进行均等分割。与试管婴儿不同的是该技术属于______(有性/无性)生殖。 囊胚　 胚胎分割 内细胞团　 无性 解析　重组细胞发育与受精发育过程相同，在囊胚时期开始发生细胞的分化；若要获得基因型完全相同的两个胚胎，可以采用胚胎分割技术，并且要注意对内细胞团进行均等分割。与试管婴儿不同的是该技术属于无性生殖。

(3)目前临床器官移植多为同种异体移植，患者需要长期服用________预防免疫排斥反应。为了扩大器官供体的来源，人们尝试异种移植，试图利用基因工程手段______抗原决定基因，再利用克隆技术培育出没有免疫排斥反应的猪器官，从而解决供体短缺问题。获得该转基因猪的核心步骤是________________。

解析　预防免疫排斥反应需要服用免疫抑制药物；利用基因工程手段可以除去抗原决定基因，再利用克隆技术培育出没有免疫排斥反应的猪器官；培育转基因猪的核心步骤是基因表达载体的构建。 答案　免疫抑制药物　抑制(或除去)　基因表达载体的构建

7.下图表示利用胚胎干细胞获得转基因小鼠的流程。请回答下列问题：

(1)过程①所培养的细胞应取自囊胚的___________。 内细胞团 解析　胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，如囊胚的内细胞团。

(2)过程②中，提取的DNA在水浴加热的条件下需用______试剂鉴定，基因转入前需要先构建____________，其目的是______________________________________。 二苯胺 基因表达载体 使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达 解析　DNA分子在水浴加热条件下需用二苯胺试剂鉴定，基因转入受体细胞前需先构建基因表达载体，其目的是使基因在受体细胞中稳定存在并表达。

(3)过程③称为____________________________。由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入__________。 动物细胞培养(早期胚胎培养) 动物血清 解析　过程③是少量单个细胞经动物细胞培养(或早期胚胎培养)形成早期胚胎的过程；由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入动物血清。

(4)过程④所使用的是__________技术，进行该操作前需要对受体雌鼠进行______________。 胚胎移植 同期发情处理 解析　过程④表示胚胎移植，在该操作前为使二者生理环境相同，需对受体雌鼠进行同期发情处理。

考点三十七 生物技术的安全性和伦理问题

真 题 重 温 1.判断下列有关生物技术的安全性和伦理问题的叙述 (1)种植转基因作物应与传统农业种植区隔离 (　) (2)转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中 (　) (3)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(基因)多样性 (　) √ × √

(4)转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中 (　) (5)转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加 (　) (6)动物的生长激素基因转入植物后不能表达 (　) (7)如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题 (　) √ × × ×

2.下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是(　　) A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了 产品标识制度 B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注 明可能的危害 C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因 生物安全的前提 D.目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安 全性和环境安全性上

解析　本题用直选法。对转基因食品只是要求标注“转基因**”等字样，并没有在转基因食品标签上警示性注明可能的危害，故B错误。

知 能 回 归 1.转基因生物的安全性问题 (1)食品安全方面：可能合成毒蛋白、出现新的过敏原、改变食物的营养成分等。 (2)生物安全方面：有可能造成“基因污染”，危害生物的多样性。 (3)环境安全方面：有可能打破物种界限，改变生态系统的能量流动和物质循环；造成二次污染或产生危害动植物和人类的生物或产物。

2.生物技术引发的伦理问题 (1)克隆人技术 ①违反人类伦理道德。 ②冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。 ③人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。

(2)设计试管婴儿 ①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。 ②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。 (3)基因检测 ①对个人隐私权提出挑战。②制造基因歧视。

3.正确看待生物技术 (1)正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。 (2)我国政府支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人实验。

典 题 特 训 1.供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题，而治疗性克隆能最终解决这些问题。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图回答下列问题：

(1)过程A表示_____________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由①____________细胞提供细胞质，进行人工重组，由此产生的重组细胞②的遗传物质主要来自图中的_________。 细胞核移植 (次级)卵母 　供体乙 解析　从图中可以看出，过程A是细胞核移植的过程，其遗传物质主要来自供体乙，其中由①(次级)卵母细胞提供细胞质。

(2)过程B表示的生物技术是_____________，C表示定向诱导技术，其诱导的对象是[　]________________细胞。 动物细胞培养 内细胞团(胚胎干) ④ 解析　过程B是重组细胞经动物细胞培养发育成胚胎的过程，过程C是将从囊胚内细胞团中获得的胚胎干细胞诱导分化形成不同组织、器官的过程，即治疗性克隆过程。

(3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的__________________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果多种多样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是____________________。 细胞核具有全能性 基因的选择性表达 解析　在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，但是动物细胞核的全能性可以表达出来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性表达。

(4)中国政府对“克隆人”的观点是___________________________________。“有一男子患有白血病，经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复”，你认为这种做法符合伦理道德吗？为什么？___________________________________________________________________。 禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆 符合，因为脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞 解析　中国政府对“克隆人”的观点是禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞，所以符合伦理道德。

2.治疗性克隆是指把患者体细胞核移植到去核卵母细胞中构建形成重组胚胎，体外培养到一定时期分离出ES细胞，获得的ES细胞定向分化成所需的特定类型细胞(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞)，用于治疗。请回答下列问题： (1)治疗性克隆采用的技术有__________________、早期胚胎培养和__________________。将患者体细胞注入去核卵母细胞后用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成____________和发育进程。

解析　由题干可知，治疗性克隆应用了体细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎干细胞培养技术。 答案　体细胞核移植　胚胎干细胞培养　细胞分裂

(2)为治疗遗传性糖尿病，可将胰岛素基因导入ES细胞中，再将此重组细胞定向诱导分化后，筛选得到能_____________的胰岛样细胞，并扩增培养后输入患者体内，这种治疗方法称为______________。 分泌胰岛素 体外基因治疗 解析　在体外完成基因转移，从而达到治疗疾病的目的，属于体外基因治疗。

(3)中国政府不反对治疗性克隆，但禁止______________。 生殖性克隆 解析　中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。

(4)若想提取ES细胞中的DNA，可利用DNA不溶于____________溶液，但细胞中的脂质和某些蛋白质易溶于此溶液的原理进一步分离。 酒精(冷酒精) 解析　利用DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精的原理，可以将DNA与蛋白质进一步地分离。

考点三十八 生态工程的原理

真 题 重 温 1.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。

解析　厌氧沉淀池主要是无氧呼吸，曝气池为有氧呼吸，兼氧池两种方式均有。 答案　无氧和有氧(或细胞)

(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。 群落 一 生产者 太阳 解析　生物群落是指生活在一定区域内所有生物个体的总称，生态系统还包括无机环境。

(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。 物质循环再生 物种多样性 解析　生态工程的原理包括：整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。

(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。 已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)

2.池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象，研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如图)。请回答下列问题：

(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性________。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统稳态，这种调节方式称为________。

解析　与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统中的组分较少，营养结构简单，抵抗力稳定性较低，恢复力稳定性较高。生态系统稳定性的维持是正反馈调节和负反馈调节共同作用的结果，正反馈调节使生态系统远离平衡状态，负反馈调节使生态系统维持在相对稳定的状态。 答案　高　正反馈

(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有____________________。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的_________，有效减少水体中的N、P等含量。 生态塘和潜流湿地 净化作用 解析　该生态系统属于人工设计的生态工程，与传统养殖池塘相比，增加了生态塘和潜流湿地等设施。生态塘和潜流湿地中的水生植物和滤食动物能够有效减少水体中N、P等的含量，起到净化水体的作用。

(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部，实现水层交换，其目的有________________、______________________。 增加水的溶氧量 提高饵料的利用率 解析　通过设备将前一池塘上层水导入下一个池塘的底部，可以实现上、下水层的交换，增加水中溶氧量和提高饵料利用率。

(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为________________________________________。 后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高 解析　随着养殖塘中生物体排放的有机污水的积累，越靠后的养殖塘中微生物分解有机物产生的N、P含量会越高，从而造成水体富营养化，故该养殖系统中串联的池塘不宜过多。

(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的，该养殖系统可以通过____________、__________________________进行调控。 补水和排水 水泵控制水的流量(循环频次) 解析　为保持池塘水体中适当的N、P含量，可以通过不间断地补水和排水来实现，或者是通过水泵控制水的流量来实现。

知 能 回 归 生态工程的原理比较 项目 理论基础 意义 实例 物质循环再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 无废弃物农业

物种多样性原理 生态系统的稳定性 生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力 “三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题 协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 生物的数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题、过度放牧等

整体性原理 社会、经济、自然构成复合系统 统一协调各种关系，保障生态系统的平衡与稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题 系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式 改善和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘 系统整体性原理：整体大于部分之和 保持很高的系统生产力 珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系

典 题 特 训 1.下图是某农户设计的生态农业示意图。下列有关叙述，正确的是(多选)(　　)

A.建立该系统遵循的主要原理有物质循环再生原理、物种多 样性原理等 B.该系统的主要成分是农作物，蚕、驴、鱼、鸡、猪等均为 消费者 C.将猪粪直接施入农田，可以为农作物的生长提供物质和 能量 D.塘泥施入农田的主要作用是增加土壤中的矿质营养供应

解析 分析题图，该生态系统属于生态农业，由于充分利用动物粪便和秸秆中的能量，遵循的原理有物质循环再生原理和物种多样性原理，故A正确； 生产者作物是生态系统中的主要成分，蚕、驴、鱼、鸡、猪等均为消费者，故B正确； 猪粪直接施入农田，可以为农作物的生长提供物质，不能提供能量，故C错误； 塘泥中含有丰富的无机盐，可以增加土壤中的矿质元素供应，故D正确。 答案　ABD

2.如图是一个庭院生态工程的模式图，对该生态系统的分析中，错误的是(多选)(　　)

A.该生态系统的能量流动从光开始 B.该生态工程遵循了物质循环再生、整体性等原理 C.建立该生态系统的目的是为了实现物质的循环利用，提 高了经济效益 D.饲养鸡鸭能提高生态系统中物质的利用效率，增加产量， 但由于食物链延长，生态系统中能量传递效率会降低

解析 生态系统的能量流动从生产者固定光能开始，A错误。 在生态农业中，延长食物链能提高能量利用率，但不会因此升高或降低能量传递效率，D错误。 答案　AD

3.设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法错误的是(　　)

A.用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益 B.用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用 C.用蛆蛹粪便作为有机肥还田，运用了能量循环再生的原理 D.该生态工程的运转离不开人的管理 解析　玉米的副产品玉米芯生产木糖醇、残渣来培育食用菌和蛆蛹实现了废弃物的资源化，实现了物质的多级利用，生态工程的正常运转离不开人的管理，用蛆蛹粪便还田，运用了物质循环再生原理，能量是不能循环利用的。 答案　C

4.我国西北一些地区年降雨量小于450 mm，只适宜种植灌木和草，但却被硬性规定种植属于乔木的杨树，以致到处都是“杨家将”。生态的不适应使许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背了(　　) A.物种多样性原理 B.协调与平衡原理 C.系统整体性原理 D.物质循环再生原理

解析　根据题意分析，该地适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，以致到处都是“杨家将”，这种做法违背了生态系统的协调与平衡原理，故B正确。

5.回答下列与生态工程有关的问题： (1)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，与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、________等特点。 已被破坏的生态系统 可持续 解析　生态工程的主要任务是对已被破坏的生态系统进行修复，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，与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、可持续等特点。

(2)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生、协调与平衡、________________、____________________和物种多样性等原理。人畜粪便用于农作物的生产主要符合____________原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了____________原理。

解析　生态工程所遵循的基本原理主要有物质循环再生、协调与平衡、整体性、系统学与工程学原理和物种多样性等原理。人畜粪便用于农作物的生产主要符合物质循环再生原理，降低了生产成本；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了物种多样性原理。 答案　整体性　系统学与工程学原理　物质循环再生　物种多样性

(3)在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少____________，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。 人类的干扰 解析　在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。

(4)“猪—沼—果”是我国一种常见的生态农业模式，以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展。该生态农业中的所有生物共同组成了________(填“生态系统”、“群落”或“种群”)；该生态农业模式能实现能量的________。 群落 多级利用 解析　生态系统中的所有生物共同组成了群落；“猪—沼—果”生态农业模式能实现能量的多级利用，提高了农产品的产量。

6.生态专家把某一废弃池塘改造成新型池塘，并对该生态系统的营养结构和能量流动进行了调查，结果如图。该新型池塘生态系统中有香莲、芦蒿、多种藻类、水草，还有多种鱼类、虫类，塘边建有猪舍和蘑菇房。请据图回答问题：

(1)该生态系统的能量来源是____________________。该生态系统中的挺水植物、浮游植物、沉水植物形成了群落的________结构。 生产者固定的太阳能 垂直 解析　生态系统中的能量来源是生产者固定的太阳能。植物的分布在垂直方向存在明显的分层现象，属于垂直结构。

(2)建立人工生态系统必须遵循生态工程的基本原理，试从鱼塘的环境承载力与放养鱼类的种类分析，人工鱼塘生态系统遵循了____________和____________原理。改造后的生态系统生物组分增多，食物网变复杂，提高了生态系统的____________。写出该生态系统中营养级最多的一条食物链________________________。

解析　生态工程的基本原理包括物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理。其中处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力；从鱼类种类分析属于物种多样性原理。生态系统中生物组分增多，抵抗力稳定性增强，即自我调节能力增强。食物链的起点是生产者，所以最长食物链为水草→虫类→鲤鱼(或鲫鱼)→人。 答案　协调与平衡　物种多样性　抵抗力稳定性(或自我调节能力)　水草→虫类→鲤鱼(或鲫鱼)→人

(3)从人工栽培的鲜蘑菇中提取的多糖类，对白细胞减少症、传染性肝炎有明显疗效，但含量低，成本高，难以大量应用，科学家通过基因工程解决了这一难题。他们在获得该目的基因后，通过________技术对该基因进行大量扩增，再利用________酶、________酶和载体等作为基本工具，通过一定的手段构建________________，并将其导入大肠杆菌体内，实现了高效表达。

解析　PCR技术可用来进行DNA分子扩增，基因工程中的工具酶是限制酶和DNA连接酶，其核心步骤是基因表达载体的构建。

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