（浙江選考）2020版高考生物新導(dǎo)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第35講 胚胎工程與生態(tài)工程（含解析）講義.docx

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第35講　胚胎工程與生態(tài)工程 [考綱要求]　1.從受精卵談起(a)。2.胚胎工程(a)。3.生態(tài)工程的主要類型(a)。4.生態(tài)工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用(a)。5.活動(dòng)：庭院生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益分析(a)。 考點(diǎn)一　胚胎發(fā)育與胚胎體外培養(yǎng) 1.受精作用 (1)過(guò)程：包括精卵識(shí)別、精子附著于卵膜、精卵質(zhì)膜融合等幾個(gè)過(guò)程。 (2)同種動(dòng)物精卵結(jié)合的原因之一：同種動(dòng)物精子、卵細(xì)胞表面有特異性相互識(shí)別的蛋白。 2.胚胎發(fā)育的過(guò)程 受精卵：動(dòng)物個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)，在輸卵管內(nèi)完成受精作用時(shí)已開始分裂 ↓ 卵裂球 ↓ 囊胚 ↓ 原腸胚 3.胚胎工程的概念 (1)含義：在胚胎發(fā)育過(guò)程中進(jìn)行的胚胎操作技術(shù)。 (2)技術(shù)：主要包括體外受精、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等。 (3)研究對(duì)象：主要限定于高等脊椎動(dòng)物，特別是哺乳動(dòng)物。 4.體外受精和胚胎體外培養(yǎng) 項(xiàng)目 體外受精 胚胎體外培養(yǎng) 含義 采集雌性動(dòng)物的卵細(xì)胞和雄性動(dòng)物的精子，使其在試管中受精 通過(guò)人工創(chuàng)造的環(huán)境，對(duì)獲取的早期胚胎進(jìn)行體外培養(yǎng) 過(guò)程或注意事項(xiàng) (1)將成熟的精子放入培養(yǎng)液中培養(yǎng)，使精子達(dá)到獲能狀態(tài)； (2)采集成熟的卵細(xì)胞，方法是卵巢經(jīng)超數(shù)排卵處理，吸取卵泡液，取出卵母細(xì)胞，人工培養(yǎng)促其成熟； (3)獲能精子和成熟卵細(xì)胞在體外合適環(huán)境下共同培養(yǎng)一段時(shí)間，便可受精； (4)受精后形成的受精卵需經(jīng)早期發(fā)育培養(yǎng)，才能完成植入和著床，通常移植的適宜時(shí)期是發(fā)育到8細(xì)胞以上的胚胎； (5)分娩產(chǎn)仔得到“試管動(dòng)物” (1)培養(yǎng)不同發(fā)育時(shí)期的胚胎，需要配制一系列含不同成分的培養(yǎng)液； (2)胚胎培養(yǎng)比組織培養(yǎng)和細(xì)胞培養(yǎng)要困難得多； (3)目前，只能對(duì)少數(shù)物種不同階段的胚胎進(jìn)行培養(yǎng)，尚無(wú)從受精卵到新生兒的全體外胚胎培養(yǎng)技術(shù) (1)從卵巢中采集的卵母細(xì)胞可直接與獲能的精子進(jìn)行體外受精(　　) (2)成熟的精子并不具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力(　√　) (3)囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞具有發(fā)育全能性(　　) (4)囊胚形成的過(guò)程中，每個(gè)細(xì)胞的體積不斷增大(　　) (5)原腸胚時(shí)期的每一個(gè)細(xì)胞都屬于全能干細(xì)胞(　　) 如圖為純種荷斯坦小奶牛的繁殖過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)克隆動(dòng)物培育過(guò)程與圖示繁殖過(guò)程相比，特有的技術(shù)手段是核移植技術(shù)，這兩種動(dòng)物繁殖的方式相比，實(shí)質(zhì)性的區(qū)別為前者是無(wú)性(填“無(wú)性”或“有性”)生殖，后者是有性(填“無(wú)性”或“有性”)生殖。 (2)一般用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理，用孕激素處理受體牛以便接受胚胎。 (3)如果培育轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛，可采用顯微注射技術(shù)將藥用蛋白基因?qū)氲绞芫阎?，在檢測(cè)受體細(xì)胞中的染色體DNA上是否插入了目的基因時(shí)，常采用的方法是DNA分子雜交技術(shù)，根據(jù)是否顯示出雜交帶進(jìn)行鑒定。 (4)上述技術(shù)應(yīng)用于人類所得到的嬰兒通常叫試管嬰兒，在生育方面的積極意義是解決患不孕不育癥夫婦的生育問(wèn)題。 1.關(guān)于精子和卵子的發(fā)生和受精作用 (1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。 (2)受精卵的遺傳物質(zhì)中，核物質(zhì)(染色體上DNA)一半來(lái)自父方(精子)，一半來(lái)自母方(卵細(xì)胞)，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來(lái)自卵細(xì)胞。 (3)進(jìn)行體外受精時(shí)，從卵巢中取出的卵細(xì)胞還沒有成熟，應(yīng)在體外人工模擬輸卵管環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)，才能使其成熟，即達(dá)到受精前的成熟階段。 2.胚胎發(fā)育分析 (1)起點(diǎn)是受精卵分裂，在輸卵管內(nèi)完成受精作用時(shí)即已開始，直至發(fā)育成為成熟的胎兒。 (2)卵裂期的特點(diǎn)：細(xì)胞有絲分裂使細(xì)胞數(shù)目增加，但胚胎總體積并不增加或略有縮小，因此每個(gè)細(xì)胞的體積會(huì)隨分裂的進(jìn)行不斷縮小，但核內(nèi)遺傳物質(zhì)并未減少。 (3)桑椹胚以前的細(xì)胞均未分化，細(xì)胞全能性很高，是胚胎分割的最佳時(shí)期。 (4)桑椹胚至囊胚的發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。 (5)原腸胚的特點(diǎn)：個(gè)體發(fā)育中分化能力最強(qiáng)的階段，細(xì)胞已分化形成外、中、內(nèi)三個(gè)胚層。 (6)個(gè)體發(fā)育過(guò)程中從囊胚階段開始初步分化，分化出內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞，囊胚之前細(xì)胞未分化，為全能細(xì)胞，囊胚之后的原腸胚階段細(xì)胞已分化，但仍有全能細(xì)胞。 3.胚胎的早期體外培養(yǎng)分析 (1)早期胚胎一般指可用于移植的胚胎，在原腸胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的階段。 (2)胚胎早期培養(yǎng)液成分與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液成分基本相同，除無(wú)機(jī)鹽、營(yíng)養(yǎng)成分和調(diào)節(jié)物質(zhì)外，還需要血清，兩者都是液體培養(yǎng)基。 1.長(zhǎng)期以來(lái)，優(yōu)良種畜的繁殖速度始終是限制畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的瓶頸，近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的細(xì)胞工程和胚胎工程技術(shù)為優(yōu)良種畜的快速繁殖帶來(lái)了無(wú)限生機(jī)，請(qǐng)據(jù)圖完成下列問(wèn)題： (1)在試管牛和克隆羊的培育過(guò)程中都必須用到的生物技術(shù)有______________________。 (2)從哺乳動(dòng)物早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的細(xì)胞，稱為ES或EK細(xì)胞。這類細(xì)胞的形態(tài)特征有________________________________。 (3)試管牛D的性別為____________，克隆羊的性狀和________面綿羊最接近。 (4)超數(shù)排卵技術(shù)的處理措施是對(duì)供體母牛注射________________；沖卵實(shí)質(zhì)上是用特定裝置，將供體母牛子宮內(nèi)的________沖洗出來(lái)。 (5)圖乙中從A到E中，適宜于牛的胚胎移植的有________(填字母)；圖中標(biāo)號(hào)3為________，它將來(lái)可發(fā)育為胚胎的附屬結(jié)構(gòu)或胚外結(jié)構(gòu)。 (6)動(dòng)物的早期胚胎移植到同種且______________與供體相同的動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)叫做胚胎移植。 答案　(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(早期胚胎培養(yǎng))、胚胎移植　(2)體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯　(3)雌性或雄性(或不能確定)　白　(4)促性腺激素　(早期)胚胎　(5)D、E　滋養(yǎng)層　(6)生理狀態(tài) 解析　(1)試管牛是通過(guò)體外受精和胚胎移植培育的，克隆羊是通過(guò)核移植和胚胎移植培育的。在試管牛和克隆羊的培育過(guò)程中都必須用到的生物技術(shù)是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植等。(2)胚胎干細(xì)胞在形態(tài)上，具有體積較小、細(xì)胞核大、核仁明顯的特點(diǎn)。(3)因?yàn)榭寺⊙虻募?xì)胞核來(lái)自白面綿羊，生物的性狀主要是由細(xì)胞核基因控制的，所以克隆羊的性狀和白面綿羊最接近。(4)促性腺激素在胚胎移植中有非常重要的作用，可促進(jìn)超數(shù)排卵。沖卵實(shí)質(zhì)上是用特定裝置，將供體母牛子宮內(nèi)的早期胚胎沖洗出來(lái)。(5)從A到E中，分別是受精卵、二細(xì)胞胚胎、四細(xì)胞胚胎、桑椹胚和囊胚，適宜于牛的胚胎移植的時(shí)期有桑椹胚和囊胚。(6)動(dòng)物的早期胚胎移植到同種且生理狀態(tài)與供體相同的動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)叫做胚胎移植，生理狀態(tài)相同更有利于胚胎的存活。 2.據(jù)第三次全國(guó)大熊貓野外種群調(diào)查，全世界野生大熊貓不足1600只，因此，如何保護(hù)和繁殖大熊貓是亟待解決的問(wèn)題，現(xiàn)設(shè)計(jì)如下繁殖過(guò)程。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)“克隆熊貓”培育技術(shù)為胚胎干細(xì)胞核移植，培育成功的部分原因是卵細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)控____________發(fā)育的作用。圖中A過(guò)程是______________；為了抑制細(xì)胞分化，要在培養(yǎng)皿底部制備一層細(xì)胞(如胚胎成纖維細(xì)胞)，稱為________________。 (2)圖中激素處理可使供體______________，從而可培育更多的早期胚胎。代孕受體在移植前需要經(jīng)過(guò)________處理，以便早期胚胎成功植入或著床。 (3)下列對(duì)象中，通常不適合胚胎移植的是________。 A.受精卵 B.八細(xì)胞胚 C.桑椹胚 D.早期囊胚 (4)為了繁殖更多后代，可以通過(guò)________技術(shù)，產(chǎn)生同卵多仔。下列關(guān)于該技術(shù)的敘述中，錯(cuò)誤的是________。 A.增加胚胎數(shù)量，快速繁殖 B.同卵多仔的表現(xiàn)型一定相同 C.該技術(shù)涉及顯微操作技術(shù) D.可以采用相關(guān)酶處理卵裂球 答案　(1)細(xì)胞核　(胚胎干)細(xì)胞培養(yǎng)　飼養(yǎng)層　(2)超數(shù)排卵　同期發(fā)情　(3)A　(4)胚胎分割(和移植)　B 解析　(1)重組細(xì)胞中，卵細(xì)胞質(zhì)中的一些蛋白因子會(huì)逐漸替換掉細(xì)胞核中阻礙核基因表達(dá)的調(diào)節(jié)蛋白，促進(jìn)其全能性的表達(dá)；A過(guò)程是將囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞——胚胎干細(xì)胞取出進(jìn)行培養(yǎng)的過(guò)程；培養(yǎng)皿底部的一層細(xì)胞稱為飼養(yǎng)層，可促進(jìn)胚胎干細(xì)胞生長(zhǎng)而抑制其分化。(2)圖中激素處理供體，會(huì)促進(jìn)其超數(shù)排卵，受精后產(chǎn)生更多胚胎；為了給移植胚胎創(chuàng)造良好的孕育條件，應(yīng)對(duì)代孕母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理。(3)受精卵直接移植成功率不高，通常會(huì)先進(jìn)行胚胎體外培養(yǎng)，然后對(duì)早期胚胎進(jìn)行篩選，選擇健康的胚胎進(jìn)行移植，以提高成功率。不同動(dòng)物移植的最佳時(shí)期有差異，因此將受精卵培養(yǎng)到什么階段視物種而定。(4)胚胎分割能夠使一個(gè)胚胎分割成幾個(gè)胚胎，從而增加繁殖量；胚胎分割處理的是早期胚胎，體積非常小，需要顯微操作，可用切割針或切割刀進(jìn)行切割，也可采用酶消化的方法，使胚胎數(shù)量在原來(lái)的基礎(chǔ)上明顯增加，雖然這些胚胎來(lái)自同一受精卵，遺傳物質(zhì)相同，但環(huán)境因素對(duì)其性狀表現(xiàn)也有一定的影響，故表現(xiàn)型未必完全一致。 試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物的比較 比較項(xiàng)目 試管動(dòng)物 克隆動(dòng)物 技術(shù)要求 體外受精、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植 核移植、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植 過(guò)程 生殖方式 有性生殖 無(wú)性生殖 遺傳物質(zhì) 來(lái)自兩個(gè)親本 大部分來(lái)自核供體 意義 充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛能，縮短供體的繁殖周期 加速家畜遺傳改良進(jìn)程，挽救瀕危物種等 實(shí)例 試管牛、試管山羊 “多莉”羊 考點(diǎn)二　胚胎移植、胚胎分割及胚胎干細(xì)胞 1.胚胎移植 (1)概念：指將經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高、遺傳性狀優(yōu)良的母畜，經(jīng)過(guò)激素處理，使其超數(shù)排卵后受精，然后將發(fā)育的早期胚胎分別移植到同期發(fā)情的代孕母的子宮內(nèi)，通過(guò)代孕母妊娠產(chǎn)仔的技術(shù)。 (2)供體：指提供胚胎的動(dòng)物。 (3)受體(代孕母)：接受胚胎的動(dòng)物。 (4)過(guò)程：供體母畜―→早期胚胎同期發(fā)情排卵、但未經(jīng)配種的受體的相應(yīng)部位后代。 (5)意義：胚胎工程中獲得后代的唯一方法。 2.胚胎分割 (1)概念：借助顯微操作技術(shù)將早期胚胎切割成幾等份，再移植到代孕母子宮中發(fā)育，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。 (2)基本過(guò)程：良種母牛早期胚胎分割的胚胎或細(xì)胞受體后代。 (3)意義：可成倍增加胚胎數(shù)量，是一種快速繁殖良種畜的方法。 3.胚胎干細(xì)胞 (1)來(lái)源：囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。 (2)培養(yǎng)：一般用胚胎成纖維細(xì)胞作飼養(yǎng)層培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞，這樣可以促進(jìn)干細(xì)胞生長(zhǎng)的同時(shí)抑制干細(xì)胞的分化。 (3)獲?。喊雅咛シ诺接酗曫B(yǎng)層的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，直到內(nèi)細(xì)胞團(tuán)突出飼養(yǎng)層外，用酶消化或機(jī)械剝離內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，再把它用酶消化成單個(gè)細(xì)胞，置于新鮮培養(yǎng)液中培養(yǎng)。 (4)應(yīng)用：①胚胎干細(xì)胞核移植：把胚胎干細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞中，經(jīng)過(guò)胚激活、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植后直接由受體完成克隆動(dòng)物的技術(shù)。 ②用干細(xì)胞克隆器官，為器官移植提供器官。 (1)采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的數(shù)量是有限的(　√　) (2)在對(duì)囊胚進(jìn)行分割時(shí)，要將滋養(yǎng)層細(xì)胞均等分割(　　) (3)在胚胎移植中，對(duì)供體母羊要做超數(shù)排卵處理，對(duì)供、受體要做同期發(fā)情處理(　√　) (4)胚胎分割移植應(yīng)選取發(fā)育良好、形態(tài)正常的囊胚或原腸胚(　　) (5)胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下具有增殖而不發(fā)生分化的特點(diǎn)(　√　) 據(jù)圖分析胚胎移植的操作流程 (1)圖中供體牛和受體牛分別是哪些？選擇標(biāo)準(zhǔn)是什么？ 提示　供體牛是良種公、母牛；受體牛是一般受體奶牛和一般受體肉牛。 選擇標(biāo)準(zhǔn)：供體是遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)良的個(gè)體，受體是健康、有繁殖能力的個(gè)體。 (2)對(duì)供體牛和受體牛要進(jìn)行怎樣的處理？ 提示　對(duì)供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理；對(duì)供、受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理。 (3)用于移植的早期胚胎應(yīng)是發(fā)育到哪些階段的胚胎？ 提示　桑椹胚或囊胚(或8細(xì)胞以上的早期胚胎)。 (4)排卵和沖卵有什么區(qū)別？ 提示　排卵是指卵子從卵泡中排出，沖卵是把供體母牛子宮內(nèi)的早期胚胎沖洗出來(lái)。 1.胚胎移植分析 (1)“供體”與“受體”的確定：提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”，接受胚胎的個(gè)體稱為“受體”；供體為優(yōu)良品種，作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見或存量大的品種。 (2)實(shí)質(zhì)：胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)換，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變。 (3)優(yōu)勢(shì)：可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期。 (4)胚胎移植過(guò)程中兩次使用激素，第一次用孕激素對(duì)供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理；第二次用促性腺激素對(duì)供體進(jìn)行處理使其超數(shù)排卵。 (5)胚胎移植過(guò)程產(chǎn)下的犢牛性狀取決于所用公牛和供體牛，性別取決于公牛提供何種類型的精子，與受體牛沒有關(guān)系。 (6)胚胎移植是有性生殖還是無(wú)性生殖取決于胚胎是由受精卵形成的，還是由核移植技術(shù)形成的重組細(xì)胞發(fā)育而成的，前者為有性生殖，后者為無(wú)性生殖。 2.胚胎分割分析 對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，必須將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割；內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育成胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞，其他細(xì)胞為滋養(yǎng)層細(xì)胞。若分割時(shí)不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)少的部分發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問(wèn)題。 1.牛胚胎移植的基本程序如下圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A.供體母牛的主要職能是產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的胚胎 B.圖中a指的是超數(shù)排卵，可用促性腺激素 C.為了提高牛胚胎的利用率，常采用的方法是胚胎分割移植 D.供體和受體(代孕母牛)要進(jìn)行免疫檢查，防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng) 答案　D 解析　胚胎移植的目的是發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力；胚胎分割是將一個(gè)胚胎分成多份，從而提高了優(yōu)良胚胎的利用率；胚胎移植過(guò)程不同于器官移植，受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，不需要進(jìn)行免疫檢查。 2.下圖是利用胚胎工程技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)奶牛的主要步驟。下列敘述正確的是(　　) A.胚胎移植可以定向改造動(dòng)物的遺傳性狀，③需移植到發(fā)情的母牛子宮內(nèi)發(fā)育 B.A細(xì)胞不一定是受精卵細(xì)胞 C.①②兩個(gè)胚胎具有不同的遺傳物質(zhì) D.圖中a過(guò)程包括卵裂、囊胚和原腸胚等階段 答案　B 解析　胚胎移植不能定向改造動(dòng)物的遺傳性狀；①和②兩個(gè)胚胎是由同一受精卵發(fā)育而來(lái)的，其遺傳物質(zhì)相同；在胚胎分割移植時(shí)，需用早期胚胎，胚胎未發(fā)育到原腸胚階段；A細(xì)胞也可以是核移植的重組細(xì)胞。 3.下圖表示利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)所做的一系列研究，下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A.過(guò)程Ⅰ用飼養(yǎng)層培養(yǎng)ES細(xì)胞時(shí)，需要加入動(dòng)物血清 B.過(guò)程Ⅱ中ES細(xì)胞正常發(fā)育成圖中胎兒，體現(xiàn)了ES細(xì)胞的全能性 C.過(guò)程Ⅲ可直接將褐毛基因片段通過(guò)顯微注射法導(dǎo)入ES細(xì)胞中 D.過(guò)程Ⅳ利用免疫缺陷的小鼠的目的是使受體不對(duì)移植的組織細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng) 答案　C 解析　過(guò)程Ⅰ是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，需要加入血清，A正確；ES細(xì)胞正常發(fā)育成圖中胎兒，體現(xiàn)了ES細(xì)胞的全能性，B正確；過(guò)程Ⅲ將目的基因?qū)肱咛ジ杉?xì)胞前需構(gòu)建重組DNA分子，再通過(guò)顯微注射法導(dǎo)入ES細(xì)胞中，C錯(cuò)誤；免疫缺陷的小鼠不會(huì)對(duì)移植細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)，D正確。 考點(diǎn)三　生態(tài)工程 1.生態(tài)工程的主要類型 產(chǎn)生背景 人口爆炸、糧食短缺、資源枯竭、空氣污染、生態(tài)環(huán)境被破壞，人類面臨著生存和發(fā)展的挑戰(zhàn) 原理 整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生 研究對(duì)象 社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng) 總體目標(biāo) 可持續(xù)發(fā)展 應(yīng)用領(lǐng)域 (1)物質(zhì)循環(huán)利用的生態(tài)工程： ①城市生活垃圾進(jìn)行減量化、無(wú)害化、資源化處理； ②農(nóng)村地區(qū)發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，將農(nóng)作物秸稈“過(guò)腹還田”等。 (2)節(jié)水和廢水處理與應(yīng)用的生態(tài)工程：農(nóng)業(yè)區(qū)域?qū)嵤┕?jié)水灌溉技術(shù)，城市、工業(yè)開發(fā)節(jié)水性質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)；對(duì)工業(yè)廢水、生活污水等實(shí)施減量、回收、再生和再循環(huán)的措施。 (3)山區(qū)小流域綜合治理與開發(fā)的生態(tài)工程：利用小流域自然資源，將治坡、治溝、修梯田與發(fā)展草業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)結(jié)合起來(lái)。 (4)清潔及可再生能源系統(tǒng)組合利用的生態(tài)工程：生產(chǎn)沼氣，開發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔及可再生能源。 2.生態(tài)工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 (1)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施：套種、間種、輪種。 (2)生態(tài)工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 ①庭院生態(tài)工程：進(jìn)行物質(zhì)和能量的多級(jí)利用。 ②農(nóng)業(yè)生態(tài)工程：按照生態(tài)和經(jīng)濟(jì)規(guī)律，種養(yǎng)結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 (3)農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的主要技術(shù) 主要技術(shù) 實(shí)例 物質(zhì)的良性循環(huán)技術(shù) 庭院生態(tài)系統(tǒng)、?；~塘生態(tài)工程、農(nóng)作物秸稈“過(guò)腹還田” 潔凈可再生的新能源開發(fā)技術(shù) 太陽(yáng)能熱水器直接利用太陽(yáng)能、利用發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)生沼氣開發(fā)生物能、開發(fā)風(fēng)能和潮汐能 種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化技術(shù) “退耕還林”、“退耕還草” 套種、間種和輪種制度 小麥、玉米套種、南方桑園中種植大豆、北方果園中種植蔬菜 立體養(yǎng)殖技術(shù) 混養(yǎng)魚塘 利用生物種間關(guān)系，發(fā)展生物防治技術(shù) 放養(yǎng)害蟲的天敵青蛙等 3.生態(tài)農(nóng)業(yè)兩大經(jīng)典實(shí)例分析 (1)?；~塘模式 人工建立的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，做到桑葉養(yǎng)蠶、蠶糞養(yǎng)魚、魚糞肥塘，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶繭三豐收，如圖所示。 (2)沼氣農(nóng)田立體養(yǎng)殖模式 通過(guò)控制溫室內(nèi)的溫度、光照、氣體和水肥等因素，縮短生產(chǎn)周期，大幅度提高糧食、蔬菜和水果的產(chǎn)量和質(zhì)量。 (1)生態(tài)農(nóng)業(yè)的指導(dǎo)思想是環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展(　√　) (2)生態(tài)工程是無(wú)消耗、多效益的工程(　　) (3)設(shè)計(jì)良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循的基本原則是追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化(　　) (4)礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)工程的關(guān)鍵是優(yōu)先選擇農(nóng)作物以提高經(jīng)濟(jì)效益(　　) (5)退耕還林還草的措施主要利用的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程技術(shù)是種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化技術(shù)(　√　) (6)“秸稈的多級(jí)利用”充分體現(xiàn)了生態(tài)工程的物質(zhì)循環(huán)再生原理(　√　) (7)在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)經(jīng)多次重復(fù)利用，提高了物質(zhì)利用率(　√　) (8)建立生態(tài)農(nóng)業(yè)時(shí)巧設(shè)、增設(shè)食物鏈的目的是使食物鏈延長(zhǎng)，消耗能量環(huán)節(jié)增多，系統(tǒng)總能量利用率降低(　　) 1.在我國(guó)，生態(tài)工程的發(fā)展特別迅速。閱讀教材，分析提供的日常實(shí)例，試歸納我國(guó)生態(tài)工程的主要類型及其有關(guān)規(guī)律。 實(shí)例一　城市生活垃圾減量化、無(wú)害化、資源化處理；農(nóng)村發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)。 實(shí)例二　在干旱半干旱地區(qū)，雨水和地表水收集，農(nóng)業(yè)區(qū)節(jié)水灌溉；造糖廠用廢棄的糖蜜制酒精；造紙廠利用廢液回收鈣粉、木質(zhì)素等物質(zhì)；屠宰場(chǎng)用廢血生產(chǎn)凝血酶、血紅蛋白等。 實(shí)例三　三北、長(zhǎng)江中上游防護(hù)林生態(tài)工程；治坡、治溝、修梯田、發(fā)展林業(yè)。 實(shí)例四　利用農(nóng)作物秸稈、生活垃圾發(fā)酵生產(chǎn)沼氣；開發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能。 (1)實(shí)例一為物質(zhì)循環(huán)利用的生態(tài)工程。其原理為物質(zhì)循環(huán)再生；其優(yōu)點(diǎn)為減少污染，廢物資源化。 (2)實(shí)例二為節(jié)水和廢水處理與應(yīng)用的生態(tài)工程。其原理為以節(jié)水為主；對(duì)工業(yè)廢水、生活污水等實(shí)施減量、回收、再生、再循環(huán)的措施，寓廢水處理于利用之中。 (3)實(shí)例三為山區(qū)小流域綜合治理與開發(fā)的生態(tài)工程。其原理為治理恢復(fù)小流域生態(tài)環(huán)境，可持續(xù)利用小流域自然資源，其優(yōu)點(diǎn)為可持續(xù)利用小流域自然資源；將治坡、治溝、修梯田與發(fā)展草業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)結(jié)合。 (4)實(shí)例四為清潔及可再生能源系統(tǒng)組合利用的生態(tài)工程。其原理為開發(fā)和利用清潔能源；其優(yōu)點(diǎn)是為全社會(huì)提供能效高、對(duì)環(huán)境影響小、可持續(xù)的能源服務(wù)。 2.如圖是某生態(tài)工程示意圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)從生態(tài)學(xué)角度分析，人們建立圖示的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主要目的是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)再生和能量的多級(jí)利用；該系統(tǒng)中將植物秸稈、動(dòng)物糞便等廢棄物合理地進(jìn)行了利用，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的物質(zhì)循環(huán)再生原理。 (2)該生態(tài)工程能生產(chǎn)出無(wú)公害大米的原因是減少了化肥和農(nóng)藥的使用量，減少了環(huán)境污染。 (3)將蘑菇房與蔬菜大棚相通可提高蔬菜產(chǎn)量，原因是蘑菇呼吸產(chǎn)生的二氧化碳可以供蔬菜進(jìn)行光合作用，使其光合作用增強(qiáng)。 1.設(shè)計(jì)生態(tài)工程的常用方法之一是給食物鏈(網(wǎng))“加環(huán)”，如圖就是一種“加環(huán)”示意圖，據(jù)圖判斷下列說(shuō)法不正確的是(　　) A.用蛆蛹糞便還田，運(yùn)用了能量循環(huán)原理 B.用殘?jiān)鼇?lái)培育食用菌和蛆蛹，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的多級(jí)利用 C.用玉米的副產(chǎn)品玉米芯生產(chǎn)木糖醇，可增加經(jīng)濟(jì)效益 D.該生態(tài)工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開人的管理 答案　A 解析　能量是單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減的，不能循環(huán)利用，A錯(cuò)誤；用殘?jiān)鼇?lái)培育食用菌和蛆蛹，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)和能量的多級(jí)利用，B正確；用玉米芯生產(chǎn)木糖醇，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的多級(jí)利用，可以增加經(jīng)濟(jì)效益，C正確；該圖屬于生態(tài)農(nóng)業(yè)，人的作用非常關(guān)鍵，D正確。 2.一青年農(nóng)民利用自己學(xué)習(xí)的生態(tài)學(xué)知識(shí)，在自家庭院里建了一個(gè)小型生態(tài)農(nóng)業(yè)，年創(chuàng)收入上萬(wàn)元。如圖是該家庭生態(tài)工程的模式圖，請(qǐng)據(jù)圖分析回答問(wèn)題： (1)從圖中可知，人類生活中所需的能源來(lái)自于太陽(yáng)能、沼氣等。利用這些能源與利用煤炭相比，突出的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________________________。 (2)該生態(tài)工程中的能量能夠更多地被人類利用，原因是__________________________。 (3)生態(tài)工程建設(shè)的目的就是遵循自然界____________的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。與傳統(tǒng)工程相比較，生態(tài)工程具有____________________________的特點(diǎn)。 (4)據(jù)生態(tài)工程中的物種多樣性這一原理，有人認(rèn)為生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)中，應(yīng)使食物鏈和營(yíng)養(yǎng)級(jí)越長(zhǎng)越多越好，你是否支持這一觀點(diǎn)？________。 答案　(1)減少了燃燒煤炭所產(chǎn)生的污染　(2)充分利用了廢棄物中的能量，實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用　(3)物質(zhì)循環(huán)　少消耗、多效益、可持續(xù)　(4)否 解析　(1)該生態(tài)農(nóng)業(yè)減少了燃燒煤炭所產(chǎn)生的污染。(2)該生態(tài)工程充分利用了廢棄物中的能量，實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用，使能量能夠更多地被人類利用。(3)生態(tài)工程建設(shè)的目的就是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。生態(tài)工程的特點(diǎn)是少消耗、多效益、可持續(xù)。(4)食物鏈越長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，則能量損耗越多。 生態(tài)工程設(shè)計(jì)的常用方法 (1)生態(tài)工程設(shè)計(jì)的常用方法之一是食物鏈(網(wǎng))的“相接”。例如，在稻田養(yǎng)魚的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程中，魚與稻原屬于不同生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈(網(wǎng))，但在人為調(diào)控下，將一些草食性魚、濾食性魚和雜食性魚(如草魚、鰱魚和羅非魚等)的魚苗放養(yǎng)在稻田中，使稻田生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有所改變，物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)更為合理。這表現(xiàn)在魚類攝食雜草，減少了雜草在陽(yáng)光、養(yǎng)分方面與水稻的競(jìng)爭(zhēng)；魚糞中含有豐富的氮、磷，增加了水稻的肥源；濾食性和雜食性魚能攝食稻田中的浮游生物、底棲動(dòng)物等。 (2)生態(tài)工程設(shè)計(jì)的常用方法之二是食物鏈(網(wǎng))的“加環(huán)”?！凹迎h(huán)”可為未被利用的部分找到出路。例如，用玉米的副產(chǎn)品玉米芯生產(chǎn)木糖醇等，其殘余物用來(lái)培養(yǎng)食用菌，栽培食用菌后的殘余物用來(lái)養(yǎng)殖蛆蛹，蛆蛹糞作為優(yōu)良有機(jī)肥還田等。 探究真題　預(yù)測(cè)考向 1.(2016全國(guó)Ⅱ，40)下圖表示通過(guò)核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動(dòng)物(二倍體)的流程。 回答下列問(wèn)題： (1)圖中A表示正常細(xì)胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為_________________。過(guò)程①表示去除細(xì)胞核，該過(guò)程一般要在卵細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時(shí)期再進(jìn)行，去核時(shí)常采用________________的方法。②代表的過(guò)程是________________。 (2)經(jīng)過(guò)多次傳代后，供體細(xì)胞中________________的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此，選材時(shí)必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動(dòng)物與供體動(dòng)物性狀不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是__________________________________________________________________________。 (4)與克隆羊“多莉”培育成功一樣，其他克隆動(dòng)物的成功獲得也證明了____________。 答案　(1)XX或XY　顯微操作　胚胎移植　(2)遺傳物質(zhì)　(3)卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響　(4)動(dòng)物已分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性 解析　(1)因供體的性別不確定，故其細(xì)胞核內(nèi)的性染色體組成為XX或XY；一般將卵細(xì)胞培養(yǎng)到MⅡ中期，用顯微操作法將其細(xì)胞核去除；②代表的過(guò)程是胚胎移植。(2)傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞可以保持正常的二倍體核型，超過(guò)10代以后，供體細(xì)胞中遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會(huì)降低。(3)克隆動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來(lái)自卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀會(huì)產(chǎn)生影響。(4)克隆動(dòng)物的成功可以證明動(dòng)物已分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。 2.(2015山東，36)治療性克隆對(duì)解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應(yīng)具有重要意義。流程如下： (1)過(guò)程①采用的是細(xì)胞工程中的_____技術(shù)，過(guò)程②采用的是胚胎工程中的_____技術(shù)。 (2)體細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)時(shí)，所需氣體主要有O2和CO2，其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液(基)的________。 (3)如果克隆過(guò)程中需進(jìn)行基因改造，在構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組載體)時(shí)必須使用________和____________兩種工具酶?；虮磉_(dá)載體上除目的基因外，還需有________基因，以便選出成功導(dǎo)入基因表達(dá)載體的細(xì)胞。 (4)胚胎干細(xì)胞可以來(lái)自于囊胚中的________。在一定條件下，胚胎干細(xì)胞可以分化形成不同的組織器官。若將圖中獲得的組織器官移植給個(gè)體________(填“A”或“B”)，則不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。 答案　(1)(體細(xì)胞)核移植　(早期)胚胎培養(yǎng)　(2)pH　(3)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶　標(biāo)記　(4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　B 解析　(1)由流程圖知，個(gè)體A提供去核卵母細(xì)胞，個(gè)體B提供體細(xì)胞核，二者通過(guò)①得到重組細(xì)胞，重組細(xì)胞經(jīng)②得到囊胚，故①是核移植，②是早期胚胎培養(yǎng)。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，要通入含有5%CO2的空氣，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，要用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體，再用DNA連接酶連接。基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)、標(biāo)記基因等，標(biāo)記基因的作用是便于目的基因的檢測(cè)和篩選。(4)胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎中分離出來(lái)的一類細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性。囊胚中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞為胚胎干細(xì)胞。圖中獲得的組織器官，其細(xì)胞的細(xì)胞核來(lái)自個(gè)體B，將所得組織器官移植給個(gè)體B，不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。 3.(2017浙江4月選考)回答與生態(tài)工程有關(guān)的問(wèn)題： (1)對(duì)農(nóng)作物秸稈多途徑利用的基本過(guò)程示意圖如下，貫穿全過(guò)程的核心技術(shù)是___________技術(shù)。其中“過(guò)腹還田”的具體途徑是________________________。將秸稈和動(dòng)物糞便等通過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，這是利用了農(nóng)業(yè)生態(tài)工程中的______________________技術(shù)。 (2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，畜牧業(yè)依賴和受制于種植業(yè)，可以通過(guò)種植業(yè)和畜牧業(yè)的________________技術(shù)提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益?！巴烁€林”后，林地的增加可以減少________，更有利于受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。使用農(nóng)藥能有效控制農(nóng)業(yè)害蟲，但也使生態(tài)系統(tǒng)的______________減少，因此利用生物的________進(jìn)行生物防治是今后的發(fā)展方向。 答案　(1)物質(zhì)的良性循環(huán)　秸稈→家畜→糞便→農(nóng)田　潔凈可再生的新能源開發(fā)　(2)合理優(yōu)化　水土流失　生物多樣性　種間關(guān)系 解析　(1)看圖可知，該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)物質(zhì)的良性循環(huán)技術(shù)把秸稈多途徑利用，其中“過(guò)腹還田”的具體途徑是“秸稈→家畜→糞便→農(nóng)田”使廢物資源化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)；太陽(yáng)能、沼氣、風(fēng)能、潮汐能、水電能屬于潔凈可再生的新能源開發(fā)技術(shù)。 (2)種植業(yè)和畜牧業(yè)通過(guò)合理優(yōu)化，整體效益高于優(yōu)化前；“退耕還林”后，林地的增加可以減少水土流失，使用農(nóng)藥能有效控制農(nóng)業(yè)害蟲，但也使生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性減少，因此利用生物的種間關(guān)系發(fā)展生物防治技術(shù)是今后的發(fā)展方向。 4.(2016浙江自選，18)某農(nóng)戶建立了小型的“蔬菜—雞、豬—沼氣”系統(tǒng)。請(qǐng)回答： (1)這一系統(tǒng)屬于人工干預(yù)下的_________生態(tài)系統(tǒng)，其生物組成成分包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者和__________，在分析該生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，除了考慮這三者的投入與產(chǎn)出外，還要考慮__________的投入。 (2)在該生態(tài)系統(tǒng)中，利用發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)生沼氣開發(fā)生物能屬于________的生態(tài)工程。 A.生物多樣性保護(hù)和持續(xù)利用 B.節(jié)水和廢水處理與應(yīng)用 C.山區(qū)小流域綜合治理與開發(fā) D.清潔及可再生能源系統(tǒng)組合利用 答案　(1)庭院　分解者　勞動(dòng)者　(2)D 解析　(1)該小型人工系統(tǒng)屬于庭院生態(tài)系統(tǒng)，其生物組成成分包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，在分析該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，需要綜合考慮這三者的投入和產(chǎn)出和勞動(dòng)者的投入。(2)該生態(tài)系統(tǒng)中，利用發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)生沼氣開發(fā)生物能屬于清潔及可再生能源系統(tǒng)組合利用的生態(tài)工程。 5.(2018浙江11月選考，32(二))某農(nóng)業(yè)生態(tài)工程示意圖如下，回答下列問(wèn)題： (1)該農(nóng)業(yè)生態(tài)工程體現(xiàn)的生態(tài)工程原理主要是____________。對(duì)該工程的經(jīng)濟(jì)效益分析，可從系統(tǒng)內(nèi)部的投入和產(chǎn)出、__________________、系統(tǒng)的有效貢獻(xiàn)等三方面進(jìn)行核算。 (2)若要提高該工程的經(jīng)濟(jì)效益，可采用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的________技術(shù)在桑基上再種植大豆，也可采用農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的__________技術(shù)放養(yǎng)適量的雞鴨等動(dòng)物以調(diào)整該工程的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 (3)某小組應(yīng)用基因工程方法開展適用于該生態(tài)工程的抗蟲植物改良研究。為提高將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞的效率，除考慮導(dǎo)入方法、篩選條件、防止污染外，還需考慮的主要因素有______________________________________________________________(答出2點(diǎn)即可)。農(nóng)桿菌介導(dǎo)法是目前植物轉(zhuǎn)基因的常用方法，該方法的基本過(guò)程是農(nóng)桿菌感染植物時(shí)，______________________________________________________________________________，并將其插入到受體細(xì)胞的基因組中。欲獲得穩(wěn)定遺傳的抗蟲性強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因植物品種，則轉(zhuǎn)入的抗蟲基因必須能在受體細(xì)胞中____________________。 答案　(1)物質(zhì)循環(huán)　系統(tǒng)的實(shí)際消費(fèi) (2)間種　種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化 (3)重組DNA的質(zhì)量和濃度、受體細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)與密度　攜帶目的基因的Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞　穩(wěn)定和高效地表達(dá) 解析　(1)農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的主要原理是物質(zhì)循環(huán)(再生)，農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的效益分析包括三方面：對(duì)系統(tǒng)的投入和產(chǎn)出、系統(tǒng)的實(shí)際消費(fèi)、系統(tǒng)的有效貢獻(xiàn)等。 (2)?；戏N植大豆屬于間種，?；戏硼B(yǎng)適當(dāng)?shù)碾u鴨等動(dòng)物用到的技術(shù)是種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化技術(shù)。 (3)影響重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞的效率的因素主要有重組DNA的質(zhì)量和濃度、受體細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)與密度等。農(nóng)桿菌介導(dǎo)法的基本過(guò)程：農(nóng)桿菌感染植物→攜帶目的基因的Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞→將其插入到受體細(xì)胞的基因組中。只有抗蟲基因在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定和高效地表達(dá)，才能獲得穩(wěn)定遺傳的抗蟲性強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因植物。 課時(shí)作業(yè) 一、選擇題 1.下列有關(guān)胚胎工程及其應(yīng)用的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A.體外受精和胚胎發(fā)育的研究為胚胎工程提供了理論基礎(chǔ) B.胚胎移植技術(shù)可在畜牧業(yè)生產(chǎn)中加速育種進(jìn)程 C.桑椹胚、囊胚是進(jìn)行胚胎分割的最佳時(shí)期 D.促進(jìn)動(dòng)物超數(shù)排卵的激素主要是垂體產(chǎn)生的促性腺激素 答案　A 解析　哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的研究為胚胎工程提供了理論基礎(chǔ)，A錯(cuò)誤；胚胎移植技術(shù)可在畜牧業(yè)生產(chǎn)中加速育種進(jìn)程，B正確；胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇形態(tài)正常、發(fā)育良好的早期胚胎(桑椹胚或囊胚)，C正確；促進(jìn)動(dòng)物超數(shù)排卵的激素主要是垂體產(chǎn)生的促性腺激素，D正確。 2.印度沙漠貓是一種珍稀貓科動(dòng)物，通過(guò)胚胎工程技術(shù)，可以讓家貓代孕而繁育，主要步驟如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A.步驟甲、乙分別是指精子獲能、胚胎分割 B.誘導(dǎo)超數(shù)排卵所注射的激素只能作用于特定細(xì)胞 C.受精卵發(fā)育成早期胚胎所需營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)源于培養(yǎng)液 D.步驟甲使用的培養(yǎng)液和早期胚胎培養(yǎng)液成分基本相同 答案　B 解析　步驟甲、乙分別指體外受精、胚胎移植，A錯(cuò)誤；誘導(dǎo)超數(shù)排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正確；受精卵發(fā)育成早期胚胎所需營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)自卵細(xì)胞，C錯(cuò)誤；受精過(guò)程使用的培養(yǎng)液是獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤海c早期胚胎培養(yǎng)液有區(qū)別，D錯(cuò)誤。 3.據(jù)下圖判斷，下列敘述不符合生態(tài)學(xué)原理的是(　　) A.物質(zhì)經(jīng)過(guò)多級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)了良性循環(huán) B.每一級(jí)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都獲得產(chǎn)品，提高了生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益 C.由于食物鏈延長(zhǎng)，能量逐級(jí)損耗，系統(tǒng)總能量利用效率降低 D.由于各級(jí)產(chǎn)物都可以利用，減少了廢物和污染 答案　C 解析　選項(xiàng)A符合物質(zhì)循環(huán)再生原理；選項(xiàng)B對(duì)物質(zhì)循環(huán)再生進(jìn)行了進(jìn)一步闡述；選項(xiàng)C與能量多級(jí)利用提高了能量利用效率不符；選項(xiàng)D在物質(zhì)循環(huán)再生基礎(chǔ)上，闡述了“污染物是放錯(cuò)地點(diǎn)的原料”的含義。 4.下面為一庭院生態(tài)系統(tǒng)各成分的組成和相互關(guān)系的示意圖，下列關(guān)于該生態(tài)系統(tǒng)的分析中，正確的是(　　) A.建立該生態(tài)系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的循環(huán)利用，提高經(jīng)濟(jì)效益 B.若在果樹間間種綠肥類雜草，能導(dǎo)致該系統(tǒng)中生物多樣性增加，可能有效控制果園中某些害蟲的數(shù)量從而減少對(duì)果樹的危害 C.在庭院中飼養(yǎng)雞、鴨能提高生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)的利用效率，增加產(chǎn)量，但由于食物鏈延長(zhǎng)，生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率會(huì)降低 D.在庭院中建沼氣池處理垃圾、糞便和植物枝葉，目的是盡可能減少分解者獲得的能量，從而使能量流向?qū)θ擞幸娴牟糠? 答案　B 解析　生態(tài)系統(tǒng)中的能量不能循環(huán)利用；增加生物的多樣性，可提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；能量沿食物鏈傳遞的效率與食物鏈的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。 二、非選擇題 5.(2018浙江十校3月聯(lián)考)回答基因工程和胚胎工程有關(guān)的問(wèn)題： (1)1989年，投入工業(yè)化生產(chǎn)的我國(guó)第一個(gè)基因重組新藥是α-干擾素，先要制備白細(xì)胞，經(jīng)病毒誘導(dǎo)，分離出________，在________酶的催化下合成DNA，再經(jīng)PCR克隆α-干擾素基因，將α-干擾素基因與________連接，構(gòu)建重組DNA分子，轉(zhuǎn)化腐生型假單胞桿菌，篩選高表達(dá)、穩(wěn)定遺傳的工程菌。 (2)胚胎干細(xì)胞是一種未分化細(xì)胞，具有__________________和__________________。在培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞時(shí)，首先要在培養(yǎng)皿底部制備一層細(xì)胞，稱為________。 (3)胚胎干細(xì)胞核移植是指把胚胎干細(xì)胞核移植到去核卵細(xì)胞中，經(jīng)過(guò)胚激活、________、胚胎移植后直接由受體完成克隆動(dòng)物的技術(shù)。 答案　(1)(相應(yīng)的)mRNA　逆轉(zhuǎn)錄　質(zhì)粒(或基因的載體)　(2)發(fā)育全能性　二倍體核型　飼養(yǎng)層　(3)胚胎培養(yǎng) 解析　(1)分離出的α-干擾素的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶的催化合成DNA，經(jīng)過(guò)PCR擴(kuò)增，將該基因與質(zhì)粒等基因載體連接，構(gòu)建重組DNA分子。(2)胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育全能性和二倍體核型。在培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞時(shí)，需要在培養(yǎng)皿底部制備一層飼養(yǎng)層細(xì)胞。(3)胚胎干細(xì)胞核移植形成的重組細(xì)胞需要經(jīng)過(guò)胚激活、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等過(guò)程。 6.某研究所為了加快優(yōu)良種牛的繁殖速度，采用了以下方法，請(qǐng)據(jù)圖回答： 　　　　　　　　　　　　乙牛(♂) 　　　　　　　　　　　　　↓ 甲牛(♀)→a→配種→回收胚胎→質(zhì)量檢測(cè)→丙牛丁牛 (1)胚胎移植能提高具優(yōu)良性狀動(dòng)物繁殖率的原因之一是：對(duì)甲牛進(jìn)行[a]____________處理，一次受精就能獲得多個(gè)受精卵，讓________(填“一”或“多”)頭丙牛幫助完成丁牛胚胎發(fā)育過(guò)程，甲牛和乙牛專門提供胚胎。 (2)若丁牛是乳汁中含有人干擾素的轉(zhuǎn)基因牛，則上述過(guò)程要改變或增加一些環(huán)節(jié)，如需要將__________基因作為目的基因與適當(dāng)?shù)妮d體結(jié)合并導(dǎo)入受體細(xì)胞；為了便于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，載體上要有________________________________________________。 (3)若丁牛是乳汁中含有人干擾素的轉(zhuǎn)基因牛，下列敘述中錯(cuò)誤的是________。 A.丁牛的遺傳物質(zhì)只來(lái)自甲牛和乙牛 B.可選受精卵作重組DNA的受體細(xì)胞 C.胚胎移植之前需要對(duì)胚胎進(jìn)行檢測(cè)和篩選 D.需用含不同成分的培養(yǎng)液來(lái)培養(yǎng)不同時(shí)期的早期胚胎 (4)若采集丁牛的乳腺細(xì)胞，用________________處理，可分散為單個(gè)的細(xì)胞懸浮液，把一個(gè)單細(xì)胞從群體中分離出來(lái)單獨(dú)培養(yǎng)，使之繁衍成一個(gè)新的細(xì)胞群體的技術(shù)，叫細(xì)胞克隆，未經(jīng)克隆化的細(xì)胞系具有__________性。 (5)下列提高細(xì)胞克隆形成率的方法中不正確的是________________________________。 A.使用二氧化碳培養(yǎng)箱 B.選擇適宜的培養(yǎng)基，添加血清 C.培養(yǎng)液中添加胰島素 D.滋養(yǎng)層細(xì)胞支持生長(zhǎng)，抑制分化 答案　(1)超數(shù)排卵　多　(2)人干擾素　標(biāo)記基因　(3)A　(4)胰蛋白酶　異質(zhì)　(5)D 解析　(1)用促性腺激素處理甲牛，可促使甲牛超數(shù)排卵，與乙牛交配可得到多個(gè)受精卵；一頭代孕母牛能夠孕育的胚胎數(shù)量有限，因此需多頭丙牛代孕。(2)轉(zhuǎn)基因牛能夠產(chǎn)生人干擾素，說(shuō)明轉(zhuǎn)入了人干擾素基因，即人干擾素基因?yàn)槟康幕?。載體上標(biāo)記基因表達(dá)的產(chǎn)物或控制的性狀可作為目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的篩選依據(jù)，故載體上需有標(biāo)記基因。(3)丁牛的遺傳物質(zhì)除了來(lái)自甲牛和乙牛外，還有轉(zhuǎn)入的外源基因，即人干擾素基因，A項(xiàng)錯(cuò)誤；受精卵具有發(fā)育的全能性，易發(fā)育形成動(dòng)物個(gè)體，B項(xiàng)正確；胚胎移植前需檢測(cè)和篩選出符合要求的健康胚胎進(jìn)行移植，C項(xiàng)正確；不同時(shí)期的早期胚胎生長(zhǎng)發(fā)育所需的條件不同，故不同階段需配制含不同成分的培養(yǎng)液，D項(xiàng)正確。(4)胰蛋白酶可將組織細(xì)胞之間的粘連蛋白去除，使細(xì)胞彼此分散；未經(jīng)克隆化的細(xì)胞來(lái)自不同的祖細(xì)胞，性狀通常并非完全一致，即具有異質(zhì)性。(5)二氧化碳有助于維持培養(yǎng)液的pH，A項(xiàng)正確；培養(yǎng)不同的細(xì)胞需要不同的培養(yǎng)基，動(dòng)物血清含有動(dòng)物細(xì)胞生長(zhǎng)增殖所需的許多成分，B項(xiàng)正確；胰島素可促進(jìn)氨基酸、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入組織細(xì)胞，C項(xiàng)正確；應(yīng)用滋養(yǎng)細(xì)胞支持生長(zhǎng)，抑制分化，常用失去增殖能力的小鼠成纖維細(xì)胞作滋養(yǎng)細(xì)胞，而滋養(yǎng)層細(xì)胞則是囊胚的外層細(xì)胞，發(fā)育成胚胎附屬結(jié)構(gòu)或胚外結(jié)構(gòu)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7.(2018浙江名校新高考聯(lián)盟聯(lián)考)下圖是科學(xué)家培育能生產(chǎn)人血清白蛋白乳腺生物反應(yīng)器的過(guò)程，請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題： (1)要獲取人血清白蛋白基因，可采用PCR技術(shù)進(jìn)行大量擴(kuò)增，前提是_____________。 (2)過(guò)程①獲得的產(chǎn)物是______________。過(guò)程②需對(duì)卵細(xì)胞供體母牛進(jìn)行________處理。過(guò)程③常采用________法。過(guò)程④通常將受精卵培養(yǎng)至________階段，并在進(jìn)行過(guò)程⑤之前對(duì)胚胎進(jìn)行篩選，選擇________________________胚胎進(jìn)行移植。 (3)若轉(zhuǎn)基因母牛只有一條染色體上含有人血清白蛋白基因，該母牛與普通公牛交配，產(chǎn)下轉(zhuǎn)基因母牛的概率是________。 答案　(1)人血清白蛋白基因序列已知　(2)重組質(zhì)?！〕瑪?shù)排卵　顯微注射　早期囊胚　含人血清白蛋白基因的雌性　(3)1/4 解析　(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便據(jù)此合成引物，即人血清白蛋白基因序列已知。(2)分析題圖可知，過(guò)程①為重組DNA分子的形成，獲得的產(chǎn)物是重組質(zhì)粒；過(guò)程②是體外受精，在受精之前需要對(duì)供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理，以獲得更多的卵細(xì)胞；過(guò)程③是將含有人血清白蛋白基因的重組DNA分子導(dǎo)入到受精卵中，常采用顯微注射法；過(guò)程④是早期胚胎的培養(yǎng)過(guò)程，通常將受精卵培養(yǎng)至早期囊胚階段；過(guò)程⑤是胚胎移植，為了獲得乳汁中含有人血清白蛋白的奶牛，在進(jìn)行胚胎移植前要對(duì)胚胎進(jìn)行性別鑒定，選擇含有人血清白蛋白基因的雌性胚胎進(jìn)行移植。(3)若轉(zhuǎn)基因母牛只有一條染色體上含有人血清白蛋白基因(設(shè)A表示含人血清白蛋白基因、a表示不含人血清白蛋白基因)，則該轉(zhuǎn)基因母牛(Aa)與普通公牛(aa)交配，產(chǎn)下轉(zhuǎn)基因牛(Aa)且為母牛的概率是1/21/2＝1/4。 8.(2018浙江超級(jí)全能生3月聯(lián)考)通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出乳汁中含人β-酪蛋白的山羊，其流程如下圖?；卮鹣铝杏嘘P(guān)問(wèn)題： (1)基因工程的核心是圖中的________(填圖中數(shù)字)過(guò)程；如果要利用人類基因組構(gòu)建含β-酪蛋白基因的基因文庫(kù)，該過(guò)程________(填“需要”或“不需要”)限制性核酸內(nèi)切酶參與。若要檢測(cè)乳汁中是否出現(xiàn)人β-酪蛋白，可用的檢測(cè)物質(zhì)是________________(填“人β-酪蛋白基因”或“人β-酪蛋白抗體”)。 (2)②過(guò)程一般是通過(guò)________法實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)形成轉(zhuǎn)基因受精卵后，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的體外培養(yǎng)，這一過(guò)程中不需要的措施是________(A.培養(yǎng)液中加入動(dòng)物血清　B.培養(yǎng)液要及時(shí)更換成分　C.加入飼養(yǎng)層細(xì)胞　D.放在CO2培養(yǎng)箱中)。 (3)③過(guò)程的實(shí)現(xiàn)必須通過(guò)________技術(shù)；通過(guò)④過(guò)程實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因山羊的克隆繁殖，可通過(guò)________技術(shù)形成重組細(xì)胞后，再經(jīng)胚胎工程實(shí)現(xiàn)。 答案　(1)①　需要　人β-酪蛋白抗體　(2)顯微注射　C　(3)胚胎移植　核移植 解析　(1)圖中的①過(guò)程為形成重組DNA分子的過(guò)程，這是基因工程的核心；利用人類基因組構(gòu)建基因文庫(kù)需要限制性核酸內(nèi)切酶；檢測(cè)表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)是否合成，一般用抗原－抗體雜交法。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入動(dòng)物受精卵的方法一般用顯微注射法，受精卵的體外培養(yǎng)是胚胎體外培養(yǎng)的初期環(huán)節(jié)，但與動(dòng)物胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)不同的是不需要抑制細(xì)胞分化，故不需要加入飼養(yǎng)層細(xì)胞。(3)早期胚胎形成個(gè)體必須經(jīng)過(guò)胚胎移植技術(shù)，這是哺乳動(dòng)物培育的必需環(huán)節(jié)；動(dòng)物克隆繁殖時(shí)，若使用體細(xì)胞或胚胎細(xì)胞，可通過(guò)核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞，再經(jīng)胚胎工程實(shí)現(xiàn)。 9.下圖為某農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程簡(jiǎn)圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)在評(píng)價(jià)養(yǎng)殖效益時(shí)，除了人工投入等成本外，往往采用單位時(shí)間內(nèi)飼料投入量和體重凈增長(zhǎng)量(可采用相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)換成干物質(zhì)量)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中體重凈增長(zhǎng)量為_______生產(chǎn)量，該值的大小取決于飼料到飼養(yǎng)動(dòng)物的能量________。 (2)該生態(tài)工程的核心技術(shù)是____________。若在果園中同時(shí)種植蔬菜，屬于________技術(shù)。圖中的沼氣工程是在沼氣池的基礎(chǔ)上增添了脫硫塔等設(shè)施，更加優(yōu)化了____________的新能源開發(fā)技術(shù)。 (3)在無(wú)人為因素干預(yù)下，養(yǎng)殖魚類種群呈邏輯斯諦增長(zhǎng)，若養(yǎng)魚場(chǎng)中遷入捕食養(yǎng)殖魚類幼體的烏鱧魚，將使“S”形曲線中的________下降。通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的______調(diào)節(jié)，烏鱧魚和養(yǎng)殖魚類的數(shù)量將趨于相對(duì)平衡。 答案　(1)次級(jí)　傳遞效率 (2)物質(zhì)的良性循環(huán)技術(shù)　間種　潔凈可再生 (3)K值　自我(或負(fù)反饋) 解析　(1)飼養(yǎng)動(dòng)物在生態(tài)系統(tǒng)中屬于消費(fèi)者，消費(fèi)者屬于次級(jí)生產(chǎn)者，其體重凈增長(zhǎng)量(轉(zhuǎn)換為干物質(zhì)量)等于同化量減去呼吸消耗量，即為次級(jí)生產(chǎn)量；飼養(yǎng)動(dòng)物的能量均來(lái)自飼料，因此其體重凈增長(zhǎng)量的大小取決于二者之間的能量傳遞效率。 (2)該生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢物的充分利用，加快了物質(zhì)的循環(huán)，因此其核心技術(shù)是物質(zhì)的良性循環(huán)技術(shù)；在一塊地上同時(shí)期按一定行數(shù)的比例間隔種植兩種以上的作物，這種栽培方式叫作間種；脫硫塔的使用使沼氣中易造成污染的成分被去除了，使能源更清潔，優(yōu)化了清潔可再生新能源開發(fā)技術(shù)。 (3)烏鱧魚的遷入增大了養(yǎng)殖魚類的環(huán)境阻力，會(huì)使K值下降；生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，在受到一定限度的外力干擾時(shí)，可通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持自身的穩(wěn)態(tài)。