1、1专题 16 胚胎工程与生态工程1.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查，其他知识均未涉及。2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。3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和胚胎移植的程序。(2)列表比较法理解生态工程的五个原理与实例。【知识网络】一、生态工程的原理 1.基本原理(1)物质循环再生原理：物质在生态系统中循环往复、分层分级利用。(2)物种多样性原理：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。(3)协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与
2、平衡，需要考虑环境承载力。(4)整体性原理：进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。(5)系统学和工程学原理：包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。二、胚胎工程的基本原理及应用1.受精与早期胚胎培养(1)体内受精的过程：2精子穿越放射冠和透明带精子进入卵细胞膜原核形成配子结合(2)体外受精技术：卵母细胞的采集和培养。精子的采集和获能。(3)早期胚胎发育：过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚图示：2胚胎工程的操作流程3应用(1)胚胎移植的应用加速育种工作和品种改良。可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。(2)胚胎分割
3、技术的应用加速繁殖速度，为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。【归纳总结】 胚胎移植中两次使用激素及两次检查的作用1胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素等对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。2胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。三、生物技术的安全性和伦理问题1.转基因生物安全性问题3(1)食物安全方面：可能合成出毒蛋白，出现新的过敏原，改变食物的营养成分。(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
4、染或产生出危害动、植物和人类的生物或产物。2转基因生物存在安全性的原因(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。(2)目的基因往往是异种生物的基因。(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。3生物技术的伦理问题(1)克隆人技术违反人类伦理道德。冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。(2)设计试管婴儿把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀” 。(3)基因检测对个人隐私权提出挑战。制造基因歧视。高频考点一 胚胎工程例 1 （2018 江苏卷，10）下列关于采用胚胎工程
5、技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述，正确的是（ ）A采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理B体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植C使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应D利用胚胎分割技术，同卵多胎较同卵双胎成功率更高【答案】A【解析】用促性腺激素对良种奶牛进行注射处理，可促使其超数排卵，A 正确；进行移植的胚胎是桑椹胚或囊胚，B 错误；受体对移植的胚胎几乎不发生免疫排斥反应，因此无需使用免疫抑制剂，C 错误；利用胚胎分割技术，同卵双胎较同卵多胎成功率更高，D 错误。【变式探究】 （2017 年江苏卷，14）下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是（ ）4A精子在获能液中于
6、 37、5% CO 2条件下培养的目的是使精子获能B小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用C分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异D注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育【答案】 C【变式探究】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_。(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
7、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)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_。解析：(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为 XX(雌性)或 XY(雄性)。卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。过程是将早期胚胎移植到代孕个体的子宫中，即代表的是胚胎移植。(2)一般来说，动物细胞在传代培养到 1050 代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时一般选 10 代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物
8、质的角度分析，性状不完全相同的原因是：克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。答案：(1)XX 或 XY 显微操作 胚胎移植 (2)遗传物质 (3)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 (4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性5【变式探究】阅读如下资料： 资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵
9、发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题：(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到_种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为_体，兔乙称为_体。答案：(3)同 供 受高频考点二 生态工程例 2、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
10、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。解析：(1)依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池后，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。(2
11、)据本小题提供的信息可推知，植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获 得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、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等。(4)根据本小题中提供的信息可推测出，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损的生态系统进行修复。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)【举一反三】.我国科研人员克隆了 100 多个重要基因，取得了抗虫棉、抗虫玉米、耐除草剂大
12、豆等一批重大转基因成果。请回答下列问题：6(1)抗虫棉中转入的 Bt 毒蛋白基因是从苏云金(芽孢)杆菌中分离出来的，该基因编码的 Bt 蛋白对哺乳动物_(填“有”或“无”)毒害作用。(2)每一种 Bt 毒蛋白的杀虫范围有限，对现有的毒蛋白进行_，使其具有更广杀虫范围，属于_(生物工程)的范畴。(3)随着转基因成果的不断涌现，人们对转基因生物的安全性的关注与日俱增，在食物安全、生物安全和_三个方面发生了激烈争论。.关注生态工程的建设。(1)与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、_、可持续的工程体系。(2)“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式，该模
13、式主要遵循生态工程的_原理。我国西北一些地区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成了残败的“灰色长城” ，其失败的原因主要是违背了_原理。(3)甘肃陇南地区的“九子登科”模式是哪种生态工程建设的实例( )A草原生态恢复工程 B城市环境工程 C小流域综合治理生态工程 D湿地生态恢复工程答案：.(1)无(2)改造 蛋白质工程(3)环境安全.(1)多效益(2)物质循环再生 协调与平衡(3)C【变式探究】如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，利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效
14、果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题：7(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
15、环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理1.（2018 江苏卷，10）下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述，正确的是（ ）A采取激素注射等方法 对良种母牛作超数排卵处理B体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植C使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应D利用胚胎分割技术，同卵多胎较同卵双胎成功率更高【答案】A【解析】用促性腺激素对良种奶牛进行注射处理，可促使其超数排卵，A 正确；进行移植的胚胎是 桑椹胚或囊胚，B 错误；受体对移植的胚胎几乎不发生免疫排斥反应，因此无需使用免疫抑制剂，C 错误；利用胚胎分割技术，同卵双胎较同卵多胎成功率更高，D 错误。1 （2017
16、年江苏卷，14）下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是（ ）8A精子在获能液中于 37、5% CO 2条件下培养的目的是使精子获能B小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用C分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异D注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育【答案】C1(2016江苏单科，11，2 分)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是( )A步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营
17、养液D步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同【答案】B 【解析】步骤甲为体外受精，乙为胚胎移植，A 错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于卵巢细胞，B 正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于卵黄，而不是外界营养液，C 错误；步骤甲使用的培养液通常是专用的受精溶液，以利于完成受精，而早期胚胎培养液成分则比较复杂，二者的成分差别较大，D 错误。1.(2015江苏卷，3)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是( ) A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养B.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的D.培养
18、早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质解析 本题主要考查动物细胞工程和胚胎工程，意在考查识记、理解与运用能力。难度较小。9A 项错，癌细胞比成熟动物细胞更易进行离体培养，体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞；B 项错，移植的细胞核可以来自胚胎细胞和体细胞，受体细胞是去核的卵母细胞；C 项对，随着胚胎分割次数的增多，分割胚的发育能力明显降低，获取同卵多胚的数量有限；D 项错，维生素和激素都不能提供能量。答案 C2.(2015山东卷，36)生物现代生物科技专题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)过程采用的是细胞工程中的_技术，过程
19、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。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 B3.(2015天津卷，6)20
20、15 年 2 月 3 日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿” 。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。10据图分析，下列叙述错误的是( )A.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B.捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D.三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术答案 C182014江苏卷 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
21、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【答案】D 【解析】胚胎工程中用促性腺激素来促使雌性个体超数排卵，A 项错误。从卵巢中采集的卵母细胞为初级卵母细胞，需要培养至减数第二次分裂中期才能与获能的精子进行受精，B 项错误。胚胎学原理中母体对外来胚胎没有排斥作用，故不需要注射免 疫抑制剂，C 项错误。胚胎分割产生的胚胎遗传物质来源相同，分割产生的多个胚胎能用于扩大繁殖规模，如用胚胎分割技术获得同卵双胎，D 项正确。192014山东卷 【生物现代生物科技专题】人组织纤溶酶原激活物( htPA)
22、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：11(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。(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。(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_。(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。【答案】(1)同种限制性核酸内切
23、酶(或同种限制酶) DNA 分子杂交(或核酸探针) (2)超数排卵 获能(处理) (3)显微注射法 性别鉴定 全能性 (4) htPA(或人组织纤溶酶原激活物)202014福建卷 生物现代生物科技专题 Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES 细胞)对 Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：12(1)步骤中，在核移植前应去除卵母细胞的_。(2)步骤中，重组胚胎培养到_期时，可从其内细胞团分离出 ES 细胞。(3)步骤中，需要构建含有 Rag2基因的表达载体。可以根据 Rag2基 因的_设计引物，利用 PCR技术扩增 Rag2基因片段。用 Hind和
24、Pst限制酶分别在片段两侧进行酶切获得 Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有_酶的酶切位点。(4)为检测 Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的_，用抗 Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。【答案】(1)细胞核(2)囊胚(3)核苷酸序列 Hind和 Pst(4)蛋白质212014江苏卷 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13【答案】A 【解析】
25、蛙受精卵经过细胞分裂形成早期胚胎，在早期胚胎发育过程中从囊胚期就开始出现分化，A 项正确。胚胎发育过程中细胞不断分裂，但是到一定时期部分细胞就不再分裂而分化为有特定形态、结构及功能的细胞 ，行使功能一段时间后就会衰老和凋亡，B 项错误。在胚胎发育的早期，有机物在不断分解为细胞分裂供能，所以有机物总量减少，C 项错误。蛙胚胎发育过程中始终由卵黄提供营养，D 项错误。22 2014重庆卷 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】D
