板 塊 四
實驗與探究
專題十五　現(xiàn)代生物科技專題
課前——明考向·串知識
課堂——析考點·提素能
課前——明考向·串知識
1．下列關于基因工程的敘述，正確的有__________。①重組DNA技術所用的工具酶是限制酶、連接酶和載體。②沒有與目的基因重組的質粒也可以進入受體細胞。③蛋白質工程是在分子水平上對基因進行操作。④用人胰高血糖素基因制成DNA探針，檢測胰島A細胞中的mRNA，可形成雜交帶。⑤轉基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定必須通過分子檢測。
②③④⑦
⑥DNA連接酶能將兩堿基間的氫鍵連接起來。⑦用PCR方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列。⑧利用乳腺生物反應器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產品，如人的血清白蛋白，這是因為將人的血清白蛋白基因導入了動物的乳腺細胞中。
2．下列有關細胞工程和胚胎工程的敘述，正確的有___________。①動物細胞培養(yǎng)可用于檢測有毒物質，莖尖培養(yǎng)可用于植物脫除病毒。②植物有性雜交和體細胞雜交都能克服遠緣雜交不親和的障礙。③傳代培養(yǎng)時需要用胰蛋白酶處理貼壁生長的細胞。④動物細胞培養(yǎng)一般需要使用CO2培養(yǎng)箱。⑤單克隆抗體制備技術和植物體細胞雜交技術均依據細胞的全能性原理。
①③④
⑥精子和卵子的發(fā)生都是從初情期開始的。⑦內細胞團將來發(fā)育成胎膜和胎盤。⑧胚胎分割移植時應選取發(fā)育良好、形態(tài)正常的囊胚或原腸胚。⑨胚胎移植技術中對供體和受體母牛都要進行相同激素處理。
3．下列有關生態(tài)工程和生物技術的安全性和倫理問題的敘述正確的有______________。①生態(tài)農業(yè)使廢物資源化，提高能量的轉化效率，減少環(huán)境污染。②生態(tài)工程建設的目的是單純追求糧食產量的提高。③生態(tài)系統(tǒng)中能量多級利用和物質循環(huán)再生是生態(tài)學的基本理論。④“小流域綜合治理”的綜合體現(xiàn)在改變單純造林、減水、減沙等工程模式，同時注重生態(tài)效益和經濟效益。
①③④⑤⑥
⑤濕地生態(tài)恢復工程的關鍵是在濕地周圍建立緩沖帶，盡量減少人類的干擾，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C制恢復其生態(tài)功能。⑥生物武器包括致病菌、病毒、生化毒劑以及經過基因重組的致病菌等。⑦設計試管嬰兒有利于生育健康的后代，所以不存在安全性和倫理問題。⑧將目的基因導入植物葉綠體基因組，防止目的基因通過花粉傳播進入雜草，從而避免產生環(huán)境安全的風險。
1．PCR技術的原理是什么？在PCR反應過程中需要兩種引物，原因是什么？提示：DNA雙鏈復制。DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成，DNA聚合酶不能從頭合成DNA，而只能從引物3′端延伸DNA鏈。
2．生產乳腺生物反應器構建基因表達載體時有什么特別要求？為什么？提示：必須把藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起。因為只有連接了乳腺蛋白基因的啟動子，才能保證相應的目的基因在雌性動物泌乳期在其乳腺細胞內得以表達。3．作物脫毒時應選取哪些部位的組織進行組織培養(yǎng)？原因是什么？提示：一般選取根尖或莖尖的分生區(qū)；植物分生區(qū)的病毒極少，甚至無病毒，用分生區(qū)細胞進行組織培養(yǎng)，能得到大量的脫毒苗。
4．在動物細胞培養(yǎng)過程中，要定期更換培養(yǎng)液，清除代謝產物的目的是？提示：防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害。5．防止多精入卵的屏障有哪些？有什么意義？提示：兩道屏障防止多精入卵：精子接觸卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外的透明帶發(fā)生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶；精子入卵后，卵細胞膜立即發(fā)生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內。這兩道屏障可以保證受精卵中遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證遺傳的穩(wěn)定性。
6．胚胎發(fā)育過程中哪些細胞具有全能性？并分析各種細胞全能性的大小。提示：個體發(fā)育過程中從囊胚階段開始初步分化，分化出內細胞團和滋養(yǎng)層細胞，囊胚之前細胞未分化，為全能細胞，囊胚之后的原腸胚階段細胞分化程度高，但仍有全能細胞。受精卵是新生命的第一個細胞，其全能性最高。細胞全能性隨發(fā)育的深化而降低。
7．對囊胚階段的胚胎進行分割時，為什么要將內細胞團均等分割？提示：內細胞團一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎細胞，其他細胞為滋養(yǎng)細胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內細胞團均等分割，會出現(xiàn)含內細胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。
課堂——析考點·提素能
考點一　基因工程與蛋白質工程(理解能力、實驗與探究能力)
1．圖解基因工程的三種工具、四步操作(1)三種工具
(2)四步操作
2．圖解PCR相關知識
3．圖解蛋白質工程
1．(2021·全國甲類卷，38)PCR技術可用于臨床的病原菌檢測。為檢測病人是否感染了某種病原菌，醫(yī)生進行了相關操作：①分析PCR擴增結果；②從病人組織樣本中提取DNA；③利用PCR擴增DNA片段；④采集病人組織樣本?；卮鹣铝袉栴}：(1)若要得到正確的檢測結果，正確的操作順序應該是__________ (用數(shù)字序號表示)。
④②③①
(2)操作③中使用的酶是__________________________。PCR反應中的每次循環(huán)可分為變性、復性、________三步，其中復性的結果是_________________________________。(3)為了做出正確的診斷，PCR反應所用的引物應該能與_______________特異性結合。(4)PCR(多聚酶鏈式反應)技術是指___________________________ ____________________。該技術目前被廣泛地應用于疾病診斷等方面。
Taq酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)
延伸
Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成
兩條單鏈DNA
一項在生物體外復制特定DNA
片段的核酸合成技術
【解析】　(1)PCR技術可用于臨床的病原菌檢測，若要得到正確的檢測結果，正確的操作順序應該是④采集病人組織樣本→②從病人組織樣本中提取DNA→③利用PCR擴增DNA片段→①分析PCR擴增結果。(2)在用PCR技術擴增DNA時，DNA的復制過程與細胞內DNA的復制類似，操作③中使用的酶是Taq酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)，PCR反應中的每次循環(huán)可分為變性、復性、延伸三步，其中復性的結果是Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成。(3)DNA復制需要引物，為了做出正確的診斷，PCR反應所用的引物應該能與兩條單鏈DNA特異性結合。(4)據分析可知，PCR(多聚酶鏈式反應)技術是指一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。該技術目前被廣泛地應用于疾病診斷等方面。
2．(2021·全國乙類卷，38)用DNA重組技術可以賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產品。在此過程中需要使用多種工具酶，其中4種限制性核酸內切酶的切割位點如圖所示。
回答下列問題：(1)常用的DNA連接酶有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中_________________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA連接酶連接。上圖中________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質粒載體片段之間形成的化學鍵是______________。
EcoRⅠ、PstⅠ
EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅴ
磷酸二酯鍵
(3)DNA重組技術中所用的質粒載體具有一些特征，如質粒DNA分子上有復制原點，可以保證質粒在受體細胞中能____________；質粒DNA分子上有________________________，便于外源DNA插入；質粒DNA分子上有標記基因(如某種抗生素抗性基因)，利用抗生素可篩選出含質粒載體的宿主細胞，方法是__________________________________ __________________________________________。(4)表達載體含有啟動子，啟動子是指__________________________ __________________________________________________________。
自我復制
一至多個限制酶切位點
用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細
胞，能夠存活的即為含有質粒載體的宿主細胞
位于基因首端的一段特殊
DNA序列，是RNA聚合酶識別及結合的部位，能驅動轉錄過程
【解析】　(1)限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcoRⅴ切割形成的是平末端，E.coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來，而T4DNA連接酶來源于T4噬菌體，可用于連接黏性末端和平末端，但連接效率較低。因此圖中EcoRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E.coliDNA連接酶連接，除了這兩種限制酶切割的DNA片段，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割后的DNA片段(平末端)也可以用T4DNA連接酶連接。(2)DNA連接酶將兩個DNA片段連接形成磷酸二酯鍵。(3)質粒
是小型環(huán)狀的DNA分子，常作為基因的載體，首先質粒上含有復制原點，能保證質粒在受體細胞中自我復制。質粒DNA分子上有一個至多個限制性核酸內切酶的酶切位點，便于目的基因的導入。質粒上的標記基因是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，具體做法是用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細胞，能夠存活的即為含有質粒載體的宿主細胞。(4)啟動子是一段特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結合的部位，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得需要的蛋白質。
規(guī)律技巧：選擇限制酶的兩個依據
(1)根據目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類①應選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶，不能選擇切割位點位于目的基因內部的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ，不能選擇SmaⅠ。②為避免目的基因和質粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切割位點)。
(2)根據質粒的特點確定限制酶的種類①切割質粒和目的基因的限制酶一致，以確保產生相同的黏性末端。②質粒上有標記基因等，所選限制酶盡量不要破壞這些結構，如圖乙中選SmaⅠ會破壞標記基因。③如果所選限制酶的切割位點不止一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復制起點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制。
1．(2021·汕頭校級模擬)人體內的tPA蛋白能高效降解由纖維蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和腦血栓的急救藥。然而，為心?；颊咦⑸浯髣┝康幕蚬こ蘴PA會誘發(fā)顱內出血，其原因在于tPA與纖維蛋白結合的特異性不高。研究證實，將tPA第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低出血副作用。據此，先對天然的tPA基因進行序列改造，然后再采取傳統(tǒng)的基因工程方法表達該改造后的基因，可制造出性能優(yōu)異的改良tPA蛋白(注：如圖表示相關的目的基因、載體、限制酶識別序列和切割位點，pCLY11為質粒，新霉素為抗生素)。請回答下列問題：
(1)以上制造出性能優(yōu)異的改良tPA蛋白的過程被稱為_______工程。(2)已知人tPA基因序列已測出，且第84位半胱氨酸的模板鏈堿基序列為ACA，而絲氨酸的模板鏈堿基序列為AGA，因此要獲得改造后的目的基因最好采用____________________方法獲得。
蛋白質
化學方法人工合成
(3)若tPA改良基因的黏性末端如圖所示，那么需選用限制酶XmaⅠ和__________切開質粒pCLY11，才能與tPA改良基因高效連接。在基因工程中，最核心的一步為______________________。(4)一般選擇在未加入新霉素的培養(yǎng)基中生存的大腸桿菌作為受體細胞，目的是__________________________________________。在加入新霉素的培養(yǎng)基中形成菌落的受體細胞并非都是目的菌株，原因是__________________________________________________________，這時需選擇呈______色的菌落，進一步培養(yǎng)、檢測和鑒定，以選育出能生產改良tPA蛋白的工程菌株。
BglⅡ
基因表達載體的構建
以便篩選出導入質粒pCLY11的大腸桿菌
含有未連目的基因質粒的大腸桿菌也可以在這種培養(yǎng)基上生長
白
【解析】　(1)在原有的tPA蛋白基礎上改良蛋白質結構，屬于蛋白質工程。(2)由于tPA蛋白基因的序列已知，因此可以使用化學方法人工合成的方法獲得目的基因。(3)目的基因的黏性末端圖中已經給出，觀察各限制酶的識別序列可知所使用的限制酶為XmaⅠ和BglⅡ，要想把目的基因與載體拼接起來需要得到相同的黏性末端，因此載體也需要XmaⅠ和BglⅡ切割；基因工程中最核心的一個環(huán)節(jié)為基因表達載體的構建。(4)選擇未加入新霉素的培養(yǎng)基中生存的大腸桿菌作為受體細胞，這些細胞沒有新霉素的抗性，當其導入重組質粒后，質粒上的標記基因
使得大腸桿菌具有新霉素抗性，這樣可以選擇導入質粒pCLY11的大腸桿菌；由于標記基因存在于原有質粒上，若未連目的基因的質粒導入到大腸桿菌中，這些大腸桿菌也可以獲得新霉素的抗性；而區(qū)分重組質粒和原有質粒的一個標志可以觀察mlacZ基因的表達情況，由于重組質粒拼接了目的基因，破壞了mlacZ基因，因此在重組質粒中該基因不表達，菌落呈現(xiàn)白色，而導入非重組質粒的大腸桿菌由于該基因保存完整，可以表達，所以菌落呈現(xiàn)藍色。
2．Cre/loxP重組酶系統(tǒng)是對轉基因受體細胞DNA上的特定序列進行定點切割和重新連接，從而在基因或染色體水平上對生物基因進行遺傳改造的一種技術。其原理是重組酶Cre能識別loxP位點(特定的DNA序列)，并使loxP位點間的基因序列被重組或刪除。受此啟發(fā)，科學家在檢測抗蟲基因成功導入煙草細胞后，嘗試用Cre/loxP重組酶系統(tǒng)刪除轉基因煙草細胞內的抗除草劑基因，其技術過程如圖2(其中■表示啟動子)。請回答下列問題：
(1)通過基因改造獲得抗蟲煙草過程中，為大量獲得抗蟲基因，可選擇圖1中引物_________(用圖中羅馬數(shù)字表示)組合進行PCR擴增；擴增時，為確?？瓜x基因和表達載體充分連接，常在基因上、下游引物的______端添加不同的限制酶切位點，其目的是_____________________ ___________________________。(2)loxP是一種含34個堿基對的小型DNA片段，由一個不對稱的間隔區(qū)和兩個反向重復序列組成。Cre酶能特異性地識別反向重復序列并于特定位置切開磷酸二酯鍵，類似于基因工程中的________酶，從遺傳學角度分析，Cre酶改變質粒的原理是____________。
Ⅱ、Ⅲ
5′
減少DNA自連，使抗
蟲基因能定向插入表達載體
限制
基因重組
(3)通常用______________法把攜帶抗蟲基因的重組質粒甲導入煙草細胞，經檢測導入成功后，抗除草劑基因即失去用途，繼續(xù)留在煙草體內可能會引發(fā)的生物環(huán)境安全問題是____________________________ __________________。(4)經Cre酶處理后，質粒中的兩個loxP序列分別被切開，得到圖2右側的兩個環(huán)狀DNA分子。由于__________________________________，抗除草劑基因不再表達，之后會在培養(yǎng)過程中消失。
農桿菌轉化
抗除草劑基因可能轉移到雜草
中，造成基因污染
質粒乙的抗除草劑基因前沒有啟動子
【解析】　(1)由于DNA聚合酶只能從5′端向3′端延伸子鏈，因此為大量獲得抗蟲基因，應該選擇圖1中引物Ⅱ、Ⅲ組合進行PCR擴增；擴增時，為確保抗蟲基因和表達載體充分連接，常在基因上、下游引物的5′端添加不同的限制酶切位點，其目的是減少DNA自連，使抗蟲基因能定向插入表達載體。(2)Cre酶能特異性地識別反向重復序列并于特定位置切開磷酸二酯鍵，類似于基因工程中的限制酶；從遺傳學角度分析，Cre酶改變質粒的原理是基因重組。(3)將目的基因導入植物細
胞常用農桿菌轉化法；抗除草劑基因繼續(xù)留在煙草體內可能會引發(fā)生物環(huán)境安全問題，如抗除草劑基因可能轉移到雜草中，造成基因污染。(4)經Cre酶處理后，質粒中的兩個loxP序列分別被切開，得到圖2右側的兩個環(huán)狀DNA分子。由于質粒乙的抗除草劑基因前沒有啟動子，抗除草劑基因不再表達，之后會在培養(yǎng)過程中消失。
3．(2021·山西太原高三二模)核酸疫苗是將編碼某種抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA片段)導入動物體細胞內，通過宿主細胞的表達系統(tǒng)合成抗原蛋白，誘導宿主產生對該抗原蛋白的免疫應答，以達到預防或治療相應疾病的一類新型疫苗。研究表明核酸疫苗不僅具有良好的免疫原性與安全性，且由于核酸更易于修飾與改造，較以往蛋白疫苗具有更大的靈活性和更廣闊的應用前景。請回答：
(1)研發(fā)DNA疫苗時，構建含有病原體抗原基因表達載體的過程中需要用到的工具酶有__________________________________________。
限制性核酸內切酶(限制酶)、DNA連接酶
(2)圖中所用的載體是________，構建基因表達載體的目的是__________________________________________________________________________________，基因表達載體中，驅動病原體抗原基因轉錄的結構為__________。(3)mRNA疫苗可以由計算機設計、制造并通過高速機器大批量生產。目前用于制造疫苗的RNA有兩種，非復制型mRNA和自我擴增型mRNA，從圖中可以看出自我擴增型mRNA的優(yōu)點是可在細胞內________________________________。mRNA常被包裹在脂質體顆粒中注射到相關人員的手臂肌肉，脂質體顆粒的作用是__________________ ____________。
質粒
使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用
啟動子
大量復制，提高蛋白質合成效率
保護mRNA，防止
被酶降解
(4)病毒核酸檢測試劑盒通常以病毒獨特的基因序列為檢測靶標。PCR擴增時每一個循環(huán)分為____________________三步，使靶標DNA序列呈指數(shù)增加。每一個擴增出來的DNA序列都與預先加入的一段熒光標記________結合，產生熒光信號，擴增出來的靶標DNA序列越多，累積的熒光信號就越強。在沒有病毒的樣本中，因為沒有靶標DNA序列擴增，所以就檢測不到熒光信號增強。
變性、復性、延伸
探針
【解析】　(1)構建基因表達載體的過程中需要用到的工具酶有限制性核酸內切酶(限制酶)、DNA連接酶。(2)圖中所用的質?？梢猿洚斶\載體的作用，構建基因表達載體可以使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。基因表達載體中的啟動子可以驅動目的基因的轉錄。將該DNA疫苗導入受體細胞的方法是肌肉注射法或基因槍法(微彈轟擊法)。(3)從圖中可以看出自我擴增型mRNA可在細胞內大量復制，提高蛋白質合成效率。mRNA常被包裹在
脂質體顆粒中注射到相關人員的手臂肌肉，其中的脂質體顆粒可以保護mRNA，防止被酶降解。(4)PCR擴增時每一個循環(huán)分為變性、復性、延伸三步，使靶標DNA序列呈指數(shù)增加。每一個擴增出來的DNA序列都與預先加入的一段熒光標記探針結合，產生熒光信號，擴增出來的靶標DNA序列越多，累積的熒光信號就越強。
考點二　細胞工程(理解能力、實驗與探究能力)
1．比較記憶植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)
2．理清克隆動物培育流程
3．比較記憶植物體細胞雜交與動物細胞融合
4．準確記憶單克隆抗體的“一過程兩特點”(1)制備過程：(2)單克隆抗體的特點：特異性強、靈敏度高。
1．(2020·全國卷Ⅰ)為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學以小鼠甲為實驗材料設計了以下實驗流程?；卮鹣铝袉栴}：(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A，該處理的目的是____________________________________________________。
誘導小鼠甲產生能夠分泌抗病毒A的抗體的B淋巴細胞
(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要實驗步驟：________________________________________________________________________________。(3)為了得到能產生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞，需要進行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于______________，使用該培養(yǎng)基進行細胞培養(yǎng)的結果是__________________________。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據的基本原理是______________________________。(4)若要使能產生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可采用的方法有__________________________________________________ __________(答出2點即可)。
取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞，加入培養(yǎng)液制成單細胞懸液
選擇培養(yǎng)基
只有雜交瘤細胞能夠生存
抗原與抗體的反應具有特異性
將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內增殖；將雜交瘤細胞在
體外培養(yǎng)
【解析】　(1)實驗前給小鼠甲注射病毒A，是為了誘導小鼠甲產生能夠分泌抗病毒A的抗體的B淋巴細胞。(2)取小鼠的脾臟，剪碎組織，用胰蛋白酶處理獲得單個細胞，加入培養(yǎng)液可以制成單細胞懸液。(3)圖中篩選1需要用到選擇培養(yǎng)基，只有雜交瘤細胞可以存活。篩選2是為了獲得能產生特定抗體的雜交瘤細胞，該過程要用到抗原－抗體雜交，故篩選所依據的原理是抗原－抗體反應具有特異性。(4)獲得能產生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞后，可以在體外培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，或在小鼠的腹腔中進行培養(yǎng)，使雜交瘤細胞大量增殖。
思維延伸：制備單克隆抗體的原理和過程分析：(1)3種細胞特點不同①B淋巴細胞：能____________，不能____________②骨髓瘤細胞：能____________，不能____________③雜交瘤細胞：既能____________，又能____________(2)2輪篩選目的不同①第1輪：______________________________②第2輪：________________________________________
分泌抗體
大量增殖
大量增殖
分泌抗體
分泌抗體
大量增殖
獲得能分泌抗體的雜交瘤細胞
獲得能分泌所需特異性抗體的雜交瘤細胞
2．(2019·全國卷Ⅱ)植物組織培養(yǎng)技術在科學研究和生產實踐中得到了廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規(guī)的種子繁殖方法相比，這種微型繁殖技術的特點有__________________________________ ______(答出2點即可)。
能保持植物原有的遺傳特性，繁殖速
度快
(2)通過組織培養(yǎng)技術，可把植物組織細胞培養(yǎng)成胚狀體，再通過人工種皮(人工薄膜)包裝得到人工種子(如圖所示)，這種人工種子在適宜條件下可萌發(fā)生長。人工種皮具備透氣性的作用是________________ ____________。人工胚乳能夠為胚狀體生長提供所需的物質，因此應含有植物激素、____________和______等幾類物質。
有利于胚狀體進行
呼吸作用
礦質元素
糖
莖尖
思維延伸：
1．(2021·江西高三三模)近年來，一種名為“愛媛橙”的柑橘類水果因皮薄易剝、細膩多汁、口感似果凍等優(yōu)點，被網友們稱為“果凍橙”，并迅速成為網紅水果?！皭坻鲁取庇筛涕倨贩N南香與西子香雜交獲得。某科研小組欲利用細胞融合技術培育“愛媛橙”，其部分流程如下圖所示，回答下列問題：
(1)過程①應將兩種植物細胞分別置于含有__________________酶的________(填“低滲”“等滲”或“高滲”)溶液中制備原生質體；與動物細胞融合相比，過程②不具有的融合方法是_______________ _______________。(2)雜種細胞形成的標志是________________；愈傷組織的細胞最突出的特征是__________________________________；過程⑤稱為__________。
纖維素酶和果膠
等滲
生物法(滅活的
病毒誘導融合)
細胞壁的形成
細胞高度液泡化，處于無定形狀態(tài)
再分化
(3)與通過南香與西子香雜交培育成的“愛媛橙”相比，該育種方法具有的優(yōu)點是______________________________；該育種技術遵循的生物學原理是__________(填序號)。①細胞膜的流動性②細胞膜的選擇透過性③植物細胞的全能性④細胞增殖
能克服遠緣雜交不親和的障礙
①③④
【解析】　(1)欲獲得原生質體，需將植物細胞去除細胞壁，細胞壁的主要成分為纖維素和果膠，因此可用纖維素酶和果膠酶處理細胞。為了保證原生質體的活性，需將兩種植物細胞分別置于含有纖維素酶和果膠酶的等滲溶液中制備。與動物細胞融合相比，過程②原生質體融合時不具有的融合方法是生物法(滅活的病毒誘導融合)。(2)融合的原生質體形成細胞壁標志著雜種細胞的形成。雜種細胞經過脫分化，形成高度液泡化、處于無定形狀態(tài)的細胞團，即為愈傷組織。愈
傷組織通過⑤再分化，形成“愛媛橙”植株。(3)常規(guī)的雜交育種只能整合已有的性狀，不能產生新性狀，不能克服遠緣雜交的不親和性。題中“愛媛橙”植株的獲得利用了植物體細胞雜交技術，該技術能克服遠緣雜交不親和的障礙。植物體細胞雜交技術遵循細胞膜的流動性、植物細胞的全能性、細胞增殖等生物學原理，即①③④。
2．(2021·青海高三二模)絮凝性細菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物能與石油污水中的懸浮顆粒和有機物等形成絮狀沉淀，起到凈化污水的作用。為進一步提高對石油污水的凈化效果，將絮凝性細菌和石油降解菌融合，構建目的菌株。其流程如下。據圖回答下列問題：
(1)溶菌酶的作用是____________________________。PEG的作用是______________________________。(2)經處理后，在再生培養(yǎng)基上，未融合的A、B難以生長。圖中AB融合菌能生長和繁殖，原因是成功融合的細胞既可以____________________，又可以____________。
溶解(去除、破壞)細胞壁
誘導(或促進)原生質體融合
分泌絮凝活性物質
降解石油
(3)目的菌株的篩選：篩選既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培養(yǎng)基上生長的AB融合菌，選擇效果最好的作為目的菌株，其同化作用類型應為________型，屬于生態(tài)系統(tǒng)中的__________(成分)。(4)為探究目的菌株不同發(fā)酵時間發(fā)酵液的絮凝效果，將目的菌株進行發(fā)酵培養(yǎng)，定時取發(fā)酵液，加入石油污水中，還應設置________ ______________________________________________________為對照組。
石油
異養(yǎng)
分解者
不加發(fā)酵
液的石油污水(或不含目的菌株的石油污水或只有石油污水)
【解析】　(1)細菌所具有的細胞壁妨礙了細菌細胞的融合，所以溶菌酶的作用是將其細胞壁進行溶解，以獲得原生質體。PEG是促進細胞融合的促融劑，其作用是誘導原生質體融合。(2)由圖示分析可知，A菌細胞質失去活性，B菌DNA失去活性，所以AB融合菌有A的DNA和B的細胞質，既可以分泌絮凝活性物質又可以降解石油，在選擇培養(yǎng)基上A菌或B菌都不能存活，而融合的AB菌能進行生長并繁殖。(3)目的菌的選擇是要選擇既能分泌具有絮凝活性物質的高分子化
合物，又具有降解石油能力的AB融合菌，因此目的菌株能在含有石油的培養(yǎng)基上生長，其同化作用類型為異養(yǎng)型，屬于生態(tài)系統(tǒng)中的分解者。(4)為探究目的菌株在不同時間的絮凝效果，設置的對照組實驗應是不加發(fā)酵液(沒有目的菌株)的石油污水(或不含目的菌株的石油污水或只有石油污水)。
3．(2021·寧夏高三二模)新型冠狀病毒可通過表面的刺突蛋白(S蛋白)與人呼吸道黏膜上皮細胞的ACE2受體結合，侵入人體，引起肺炎。圖1為病毒侵入后，人體內發(fā)生的部分免疫反應示意圖。單克隆抗體可阻斷病毒的粘附或入侵，故抗體藥物的研發(fā)已成為治療新冠肺炎的研究熱點之一。圖2為篩選、制備抗S蛋白單克隆抗體的示意圖。請據圖回答下列問題：
(1)圖1中人體內抗原遞呈細胞吞噬病毒，并將病毒的抗原暴露在細胞表面，被______細胞表面的受體識別后激活該細胞。
T
(2)B細胞識別入侵的病毒后，在淋巴因子作用下，經過細胞的______________，形成________________細胞。(3)為判斷疑似患者是否為新型冠狀病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原學檢查，檢測病毒的________；采集血液樣本主要用于血清學檢查，檢測______________________。(4)據圖2所示，研制抗S蛋白單克隆抗體，需先注射________________________免疫小鼠以激活小鼠的免疫細胞，再提取激活的B細胞與骨髓瘤細胞融合，用HAT培養(yǎng)基篩選獲得__________細胞。因為同一種抗原可能激活__________細胞，還需繼續(xù)篩選才能獲得分泌單克隆抗體的細胞株。
增殖、分化
漿細胞和記憶
核酸
抗新型冠狀病毒抗體
刺突蛋白(或S蛋白)
雜交瘤
多種B
【解析】　(1)圖1中，抗原遞呈細胞吞噬病毒，并將病毒抗原呈遞給T細胞，后者識別抗原后被激活，分泌淋巴因子。(2)B細胞識別入侵的病毒后，在淋巴因子作用下，經過細胞的增殖、分化，形成漿細胞和記憶細胞。(3)為判斷疑似患者是否為新型冠狀病毒感染者，采集鼻咽拭子用于病原學檢查時，檢測的是病毒的核酸；采集血液樣本用于血清學檢查時，檢測的是抗新冠病毒抗體。(4)為了誘導小鼠產生能夠分泌抗S蛋白抗體的B細胞，實驗時需先給小鼠注射S蛋白，再提取激活的B細胞與骨髓瘤細胞融合，用HAT培養(yǎng)基篩選可獲得雜交瘤細胞。因為同一種抗原可能激活多種B細胞，還需繼續(xù)篩選才能獲得分泌單克隆抗體的細胞株。
考點三　胚胎工程(綜合運用能力)
1．準確記憶早期胚胎發(fā)育過程
2．熟知胚胎工程的操作流程
(1)胚胎移植過程中兩次使用激素，第一次常用孕激素對供、受體進行同期發(fā)情處理；第二次用促性腺激素對供體做超數(shù)排卵處理。(2)胚胎移植過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行檢查；第二次對受體母畜是否妊娠進行檢查。(3)胚胎移植是有性生殖還是無性生殖，取決于胚胎是由受精卵形成的(有性生殖)，還是由核移植技術形成重組細胞發(fā)育而成或胚胎分割形成的(無性生殖)。
3．試管嬰兒和設計試管嬰兒(1)設計試管嬰兒比試管嬰兒多出的是過程④。(2)試管嬰兒主要是解決不孕夫婦的生育問題；設計試管嬰兒用于白血病、貧血癥等疾病的治療。(3)兩者都需體外受精，并進行體外早期胚胎培養(yǎng)，都要經過胚胎移植，都是有性生殖。
(2020·全國卷Ⅲ)W是一種具有特定功能的人體蛋白質。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應器的研究思路，制備一種膀胱生物反應器來獲得W，基本過程如圖所示。
(1)步驟①中需要使用的工具酶有____________________________。步驟②和③所代表的操作分別是____________和__________________ ________。步驟④稱為____________。(2)與乳腺生物反應器相比，用膀胱生物反應器生產W的優(yōu)勢在于不受轉基因動物的______________(答出2點即可)的限制。(3)一般來說，在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞的細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息________(填相同或不同)，原因是________________________________________________。(4)從上述流程可知，制備生物反應器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術有______________________(答出2點即可)。
限制性核酸內切酶、DNA連接酶
顯微注射
體外培養(yǎng)(或早期胚
胎培養(yǎng))
胚胎移植
性別、年齡
相同
兩種上皮細胞都是體細胞，且來源于同一個受精卵
體外受精、胚胎移植
【解析】　(1)由分析可知，步驟①為構建基因表達載體，需使用同種限制酶切割目的基因和運載體，再由DNA連接酶連接粘性末端，形成重組表達載體；步驟②為顯微注射；步驟③為體外培養(yǎng)；步驟④為胚胎移植。(2)與乳腺生物反應器相比，用膀胱生物反應器生產W，可從動物一出生就收集產物，不受動物的性別和年齡的限制。(3)在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞是由同一個受精卵有絲分裂產生的體細胞，其細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息相同。(4)由分析可知，步驟③為體外培養(yǎng)(或早期胚胎培養(yǎng))，步驟④為胚胎移植，均屬于胚胎工程。
思維延伸：判斷對錯：(1)為避免代孕綿羊對植入胚胎產生排斥反應，應注射免疫抑制劑(　 )(2)培養(yǎng)早期胚胎的培養(yǎng)液中含維生素、激素等多種能源物質(　 )(3)分割的胚胎細胞有相同的遺傳物質，因此發(fā)育成的個體沒有形態(tài)學差異(　 )(4)注射到囊胚腔中的胚胎干細胞可以參與個體器官的發(fā)育(　 )
×
×
×
√
(5)胚胎移植技術中對供體和受體母牛都要進行相同激素處理(　 )(6)頂體內儲存的溶酶體酶是在精子的溶酶體中合成的(　 )(7)國際上大多數(shù)國家都在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害(　 )(8)轉基因生物不改變生物原有的分類地位、減少了農藥使用、保護了農田土壤環(huán)境(　 )
×
×
×
√
1．(2021·天津南開中學高三三模)幼畜體外胚胎生產技術，即幼畜超排、胚胎體外生產和移植技術，是提高良種家畜繁殖效率的核心技術?？茖W家經過多年對遼寧絨山羊體外胚胎生產技術的研究總結，形成了如下操作流程，回答下列問題：
(1)流程圖中的A是指________________，經過程A處理后的精子才能與發(fā)育至__________________期的卵母細胞完成受精作用。卵母細胞防止多精入卵的兩道屏障是_____________、_______________。(2)在卵母細胞活體采集前，科學家利用如下兩種方式對供體母羊進行了超排處理，記錄的相關數(shù)據如下表：
精子的獲能處理
減數(shù)第二次分裂中
透明帶反應
卵細胞膜反應
不同超排方法對超排效果、卵裂及胚胎發(fā)育的影響①推測PMSG和FSH均屬于__________激素。②結果表明：超排方法不同不僅影響超排效果而且對體外受精后卵裂及________________有很大影響。
促性腺
早期胚胎發(fā)育
(3)B過程的生理學基礎之一是供體胚胎可與受體子宮建立正常的__________________，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。(4)已知產下的小羊羔具有優(yōu)良的遺傳特性，另外還可采用B處的細胞，通過____________________(寫一種)等技術加速遼寧絨山羊遺傳改良進程，并促進優(yōu)良畜群繁育。也可采用____________技術將B均等分割為幾份，并進行胚胎移植，從而一次性獲得多只羊羔。
生理和組織聯(lián)系
胚胎干細胞核移植
胚胎分割
【解析】　(1)流程圖中的A是指精子的獲能處理，經過程A處理后的精子才能與發(fā)育至減數(shù)第二次分裂中期的卵母細胞完成受精作用。卵母細胞防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應。(2)①推測PMSG和FSH均屬于促性腺激素，促進超數(shù)排卵；②結果表明：超排方法不同不僅影響超排效果而且對體外受精后卵裂及早期胚胎發(fā)育(卵裂率和囊胚)有很大影響。(3)胚胎移植的生理學基礎之一是供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，方便營養(yǎng)物質和代謝廢物等的運輸。(4)采用B處的胚胎干細胞進行核移植，可得到多只優(yōu)良后代；也可采用胚胎分割技術將B均等分割為幾份，并進行胚胎移植，從而一次性獲得多只羊羔。
2．(2021·湖南郴州市高三三模)由中科院神經科學研究所團隊克隆的獼猴“中中”和“華華”，登上了全球頂尖學術期刊《細胞》的封面，該成果標志著中國率先開啟了以體細胞克隆猴作為實驗動物模型的新時代?；卮鹣铝袉栴}：(1)正常情況下，哺乳動物的受精過程主要包括：____________ ________________，進入卵細胞膜，原核形成和兩個原核融合。(2)哺乳動物的體外受精主要包括__________________、____________________等幾個主要步驟。(3)在體外受精前，要對精子進行獲能處理。通常采用的體外獲能方法有培養(yǎng)法和______________。
精子穿越放
射冠和透明帶
卵母細胞的采集
精子的獲取和受精
化學誘導法
(4)在使用合成培養(yǎng)基培養(yǎng)早期胚胎時，通常還需加入__________ ____等天然物質，并需要適時______________，以清除代謝產物，防止代謝產物積累對早期胚胎造成危害。(5)胚胎在受體內存活的最可能的生理基礎是_________________ _____________________________。(6)克隆猴成功后，人們不得不慎重考慮克隆人的問題，對于此問題，中國政府的態(tài)度是______________________________________。
血清(或血
漿)
更換培養(yǎng)液
受體子宮基本上不
對外來胚胎發(fā)生免疫排斥反應
禁止生殖性克隆人，不反對治療性克隆
【解析】　(1)哺乳動物的受精過程主要包括：精子穿越放射冠和透明帶，進入卵細胞膜，原核形成和兩個原核融合。(2)哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等幾個主要步驟。(3)在體外受精前，要對精子進行獲能處理。通常采用的體外獲能方法有培養(yǎng)法和化學誘導法兩種。對于嚙齒動物、家兔和豬等動物的精子，一般采用培養(yǎng)法，對牛、羊等家畜的精子常采用化學誘導法。(4)哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分一般都比較復雜，因此在合成培養(yǎng)基中除了加入無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成
分外，還需要加入動物血清(或血漿)等天然物質，并需要適時更換培養(yǎng)液，以清除代謝產物，防止代謝產物積累對早期胚胎造成危害。(5)胚胎在受體內的存活的最可能的生理基礎是受體子宮基本上不對外來胚胎發(fā)生免疫排斥反應。(6)中國政府對克隆技術的態(tài)度是禁止生殖性克隆人，不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實驗。但是，中國不反對治療性克隆。
3．(2021·遼寧大連市·高三其他模擬)試管嬰兒是體外受精和胚胎移植技術的俗稱，是分別將卵子和精子取出后，置于培養(yǎng)液內使其受精，再將胚胎移植回母體子宮內發(fā)育成胎兒的過程。根據相關知識回答下列有關問題：(1)與體外受精不同，體內受精的受精過程是在雌性的__________內完成的。(2)在體外受精前，要對精子進行________處理，通常采用的方法有__________和____________法兩種。
輸卵管
獲能
培養(yǎng)法
化學誘導
(3)完成體外受精后，體外胚胎的早期培養(yǎng)的培養(yǎng)液成分中，除需要加入一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素等營養(yǎng)成分，以及________等物質。當胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植或____________。(4)胚胎干細胞的分離和培養(yǎng)成功，是胚胎工程應用與實踐中的重大成就之一，胚胎干細胞是由早期胚胎或____________中分離出來的一類細胞，是一種高度未分化細胞。它具有發(fā)育的全能性，細胞全能性是指______________________________________________。
血清
冷凍保存
原始性腺
已經分化的細胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能
【解析】　(1)體內的受精過程是在雌性的輸卵管內完成的。(2)(3)在體外受精前，要對精子進行獲能處理。通常采用的體外獲能方法有培養(yǎng)法和化學誘導法兩種。完成體外受精后，體外胚胎的早期培養(yǎng)的培養(yǎng)液成分中，除需要加入一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質。當胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。(4)胚胎干細胞是在早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞，是一種高度未分化細胞。細胞全能性是指已經分化的細胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。
考點四　生態(tài)工程(綜合運用能力)
1．熟記生態(tài)工程的原理和實例
2．準確判斷生態(tài)工程實例中的主要原理
3．整體性原理和系統(tǒng)整體性原理的對比分析(1)整體性原理指社會、經濟、自然三方面協(xié)調統(tǒng)一，保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡，如林業(yè)建設中自然系統(tǒng)、社會系統(tǒng)與經濟系統(tǒng)的關系問題，即種樹的同時考慮經濟收入、糧食、燃料等問題。(2)系統(tǒng)整體性原理指總體功能大于各部分之和，即“1＋1>2”，目的是保持系統(tǒng)有很高的生產力，如藻類和珊瑚蟲組成的高效的植物——動物營養(yǎng)循環(huán)使珊瑚礁能夠保持很高的系統(tǒng)生產力，體現(xiàn)了系統(tǒng)整體性原理。
(2020·全國卷Ⅱ)植樹造林、“無廢棄物農業(yè)”、污水凈化是建設美麗中國的重要措施?；卮鹣铝杏嘘P生態(tài)工程的問題：(1)在植樹造林時，一般認為，全部種植一種植物的做法是不可取的。因為與混合種植方式所構建的生態(tài)系統(tǒng)相比，按照種植一種植物方式所構建的生態(tài)系統(tǒng)，其抵抗力穩(wěn)定性______。抵抗力穩(wěn)定性的含義是____________________________________________________________________。
低
生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持原狀或不受損害的
能力
(2)“無廢棄物農業(yè)”是我國利用生態(tài)工程的原理進行農業(yè)生產的一種模式，其做法是收集有機物質。包括人畜糞便、枯枝落葉等，采用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉變?yōu)橛袡C肥料，再施用到農田中。施用有機肥料的優(yōu)點是______________________________________________ ________________(答出3點即可)。在有機肥料的形成過程中，微生物起到了重要作用，這些微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)組分中的__________。(3)在污水凈化過程中，除發(fā)揮污水處理廠的作用外，若要利用生物來回收污水中的銅、鎘等金屬元素，請?zhí)峁┮粋€方案：________________________________________________________。
改善了土壤結構；培育了土壤微生物；實現(xiàn)了土壤
養(yǎng)分的循環(huán)利用
分解者
種植能吸收這些金屬元素的水生植物，再從植物中回收金屬
【解析】　(1)生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性取決于生態(tài)系統(tǒng)中物種組成的復雜程度，種植一種植物，生態(tài)系統(tǒng)的生物種類過少，抵抗力穩(wěn)定性較低；所謂抵抗力穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持原狀或不受損害的能力。(2)由于有機肥料中有機物較多，故施用有機肥料可以改善土壤結構、培育土壤微生物、實現(xiàn)了土壤養(yǎng)分的循環(huán)利用。分解人畜糞便、枯枝敗葉中的有機物質的微生物屬于分解者。(3)利用生物來回收污水中的金屬元素，可以通過種植能吸收這些金屬元素的水生植物，再從植物中回收金屬。
歸納總結：
1．(2021·南昌高三二模)立體農業(yè)是對農業(yè)概念的一種新的概括，利用各種農作物在生長發(fā)育過程中的時間差和空間差進行合理配置實現(xiàn)高產優(yōu)質生產系統(tǒng)，來獲得最大經濟效益。某農場在百香果樹下試種了木耳、草菇等食用菌；桉樹下種植菠蘿；柑橘林下養(yǎng)雞等等。根據資料，回答下列問題：(1)立體農業(yè)是運用了群落的____________原理，為充分利用______________而發(fā)展起來的一種農業(yè)生產模式。
空間結構
空間和資源
(2)草菇在生態(tài)系統(tǒng)中的成分屬于__________。柑橘林下養(yǎng)雞成了該農場一道獨特的風景線，成為了當?shù)氐穆糜翁厣w現(xiàn)了生物多樣性的________價值。(3)桉樹是根深性物種，菠蘿根系大部分在地表。兩種植物根系深淺搭配的意義是__________________________________________。(4)結合所學知識說說立體農業(yè)的優(yōu)點_________________________ ____________________________________________________(答出2點)。
分解者
直接
合理地利用了不同層次土壤內的水分和養(yǎng)分
能提高能量利用率、能充分
利用空間和資源、能提高農產品的產量、有利于環(huán)境保護
【解析】　(1)由題干信息“某農場在百香果樹下試種了木耳、草菇等食用菌；桉樹下種植菠蘿；柑橘林下養(yǎng)雞等等”可知，利用了群落的垂直結構，因此立體農業(yè)是運用了群落的空間結構原理，為充分利用空間和資源而發(fā)展起來的一種農業(yè)生產模式。(2)草菇是真菌，在生態(tài)系統(tǒng)成分中屬于分解者，柑橘林下養(yǎng)雞成了該農場一道獨特的風景線，成為了當?shù)氐穆糜翁厣@體現(xiàn)生物多樣性的直接價值。(3)桉樹是根深性物種，菠蘿根系大部分在地表，兩種植物的根系深淺搭配可以合理地利用不同層次土壤內的水分和養(yǎng)分。(4)由以上分析可知，立體農業(yè)能提高能量利用率、能充分利用空間和資源、能提高農產品的產量、有利于環(huán)境保護。
2．(2021·全國高三專題練習)下圖是某一家庭生態(tài)工程的模式圖，請據圖分析回答問題。
(1)從圖中可知，人類生活中所需的能源來自于太陽能、沼氣等。利用這些能源與利用煤炭相比，突出的優(yōu)點是_____________________ _________。(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)工程建設的目的就是遵循自然界____________的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產潛力，防止環(huán)境污染，達到經濟效益和生態(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。
減少了燃燒煤炭所產生
的污染
充分利用了廢棄物中的能量，實現(xiàn)了能量的多級利用
物質循環(huán)
少消耗
多效益
可持續(xù)
(4)生態(tài)工程所遵循的基本原理是物質循環(huán)再生、_________________、協(xié)調與平衡原理以及______________和系統(tǒng)學和工程學原理。(5)據生態(tài)工程中的物種多樣性這一原理，有人認為生態(tài)農業(yè)建設中，應使食物鏈和營養(yǎng)級越長越多越好，你是否支持這一觀點，請解釋。______(是、否)，___________________________________________ _____________________________________________。
物種多樣性原理
整體性原理
否
食物鏈越長，營養(yǎng)級越多，則能量損耗越多，
能量的利用效率越低，不符合生態(tài)工程建設的目的
【解析】　(1)使用太陽能或沼氣可以減少燃燒煤炭所產生的污染。(2)該生態(tài)系統(tǒng)中充分利用了廢棄物中的能量，實現(xiàn)了能量的多級利用，所以能量能夠更多地被人類利用。(3)生態(tài)工程建設的目的是遵循自然界物質循環(huán)的規(guī)律；生態(tài)工程有少消耗、多效益、可持續(xù)的特點。(4)生態(tài)工程的基本原理有物種多樣性原理、整體性原理、物質循環(huán)再生原理、協(xié)調與平衡原理、系統(tǒng)學和工程學原理。(5)生態(tài)農業(yè)建設中，不是使食物鏈和營養(yǎng)級越長越多越好，因為食物鏈越長，營養(yǎng)級越多，則能量損耗越多，能量的利用效率越低，不符合生態(tài)工程建設的目的。
1．(2021·天津實驗中學高三一模)研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒外殼中的S蛋白具有很強的抗原性，可利用其制備單克隆抗體，制備流程設計如圖1所示，相關限制酶及其識別序列如表所示，請分析回答問題：
(1)人體內，分泌抗體的細胞可來自于______________________細胞的增殖分化(2)根據病毒的結構，圖中①過程常用________酶處理，完成②過程需要的酶是____________，過程③構建病毒的基因組文庫時，需要________________________。
B淋巴細胞和記憶B
蛋白
逆轉錄酶
限制酶和DNA連接酶
(4)利用PCR技術擴增無限增殖調控基因時，科研人員設計了如圖2一對引物(部分序列)，其中下劃線部分序列的設計依據是_____________ ___________________，方框部分序列的設計目的是_________________ _______________________________________________。
(3)檢測④過程是否獲得成功的方法是______________________，⑥過程常用的方法是________________。
抗原-抗體雜交技術
顯微注射技術
調控基因兩
端的部分DNA序列
使擴增出的介導
序列兩端含有限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ的識別序列
(5)抗體可變區(qū)氨基酸的組成和排列順序可隨抗體結合抗原的特異性不同而有較大的變異，由于可變區(qū)中氨基酸的種類以及排列順序千變萬化，故可形成許多種具有不同結合抗原特異性的抗體。為克服鼠源性單抗輸入人體后產生的免疫排斥反應，科研人員通過人工改造鼠源性單抗獲得了嵌合抗體。分析圖3，你認為最符合臨床要求的嵌合抗體是A～D中的______。嵌合抗體的研制屬于______________這一科技范疇。
D
蛋白質工程
【解析】　(1)人體分泌抗體的細胞是漿細胞，漿細胞可來自于B淋巴細胞或記憶B細胞的增殖分化。(2)病毒只有蛋白質和核酸構成，故步驟①為獲取新冠病毒的RNA，可用蛋白酶處理病毒，使病毒的蛋白質分解，最終可分離出病毒的RNA；②過程以RNA為模板，合成DNA，是逆轉錄過程，需要的酶是逆轉錄酶；構建基因組文庫需要限制酶切割獲取一定大小范圍的DNA，再使用DNA連接酶將其與運載體連接。(3)④表示翻譯得到新冠病毒的S蛋白，對于蛋白質產物的檢測，常采用抗原－抗體雜交技術進行檢測：若出現(xiàn)雜交帶，則證明成功；⑥過程是把含
有無限增殖的調控基因的基因表達載體導入細胞X中(動物細胞)，常用的方法是顯微注射技術。(4)引物是根據已知核苷酸序列設計的，且一對引物應分別從兩端開始，因此其中下劃線部分序列的設計依據是介導序列兩端的部分DNA序列；據表可知，GAATTC是限制酶EcoRⅠ的識別序列，而GGATCC是限制酶BamHⅠ的識別序列，因此方框部分序列的設計目的是使擴增出的介導序列兩端含有限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ的識別序列，便于酶切。(5)結合題意可知，為克服鼠源性單抗輸入人體后產
生的免疫排斥反應，人-鼠嵌合抗體應保留鼠源單抗的可變區(qū)和人抗體恒定區(qū)的抗體結構，因此符合條件的是D；蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求，嵌合抗體的研制屬于蛋白質工程。
2．(2021·河南駐馬店市高三其他模擬)禽流感病毒嚴重危害家禽與人類健康，為此科學界正在致力于研究預防H7N9禽流感病毒的疫苗和單克隆抗體?？茖W家決定采用基因敲除技術將小鼠的Ig基因敲除，代之以人的Ig基因，然后用H7N9病毒去免疫小鼠，再經雜交瘤技術即可產生大量完全人源化抗體。下圖是某科研機構的實驗方案。請回答：
(1)此處基因敲除技術的受體細胞不是小鼠的受精卵，而是小鼠的__________細胞，經技術處理后的該細胞，再重新植入小鼠脾臟中增殖。(2)小鼠B淋巴細胞用B表示，小鼠骨髓瘤細胞用A表示，在培養(yǎng)液中，用滅活的動物病毒作促融劑，培養(yǎng)液中共有______種類型的融合細胞(只考慮兩兩融合)。
B淋巴
3
(3)第一次篩選是選出________型的細胞(用字母組合表示)，篩選具體方法是在培養(yǎng)基中加入某種物質，抑制骨髓瘤細胞DNA的復制，而B細胞DNA復制雖不受影響，但增殖能力很有限，只有雜交瘤細胞可以借助B細胞DNA復制的途徑繼續(xù)增殖。此種培養(yǎng)基稱為________培養(yǎng)基。(4)將能產生抗H7N9病毒的雜交瘤細胞在動物培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，其培養(yǎng)液與植物組織培養(yǎng)的MS培養(yǎng)基相比，特有成分是___________ _______。(5)利用上述技術生產的單克隆抗體可制作成診斷盒，用于準確、快速診斷H7N9禽流感病毒的感染者，這種診斷運用了______________雜交技術。
AB
選擇
動物血清或
血漿
抗原－抗體
【解析】　(1)從題圖看出，從基因敲除小鼠體內獲得的是B淋巴細胞，所以基因敲除技術的受體細胞是小鼠的B淋巴細胞。(2)在培養(yǎng)液中，用滅活的動物病毒作促融劑，培養(yǎng)液中共有3種類型的融合細胞：AA、BB、AB。(3)單克隆抗體制備的過程中，第一次篩選的目的是選出AB型細胞。這種培養(yǎng)基稱為選擇培養(yǎng)基。(4)動物細胞培養(yǎng)液中需要加入動物血清或血漿。(5)單克隆抗體可制作成診斷盒，是運用了抗原－抗體雜交技術。
3．(2021·河南南陽市南陽中學高三月考)目前，精子載體法逐漸成為最具誘惑力的培育轉基因動物的方法之一，該方法以精子作為外源基因的載體，使精子攜帶外源基因進入卵細胞受精。在某地采集老鼠，采用精子載體法進行A基因(目的基因)導入的研究。將老鼠的精子在保存液內與含有A基因的重組質粒保溫30min，然后用于人工授精，共培育出127只小鼠。待小鼠生長至適宜大小時，對其中的36只進行PCR和DNA分子雜交檢測。結果表明，有6只攜有A基因。轉基因老鼠的體型大約為普通老鼠的2倍。請回答下列有關問題。
(1)A基因(目的基因)表達效果與____________基因相同。(2)利用PCR技術可以擴增目的基因，PCR反應體系中除含緩沖液、Taq酶、原料、引物以外，還應含有______________；引物應選用上圖中的__________(填圖中標號)。第四輪循環(huán)產物中同時含有上述兩種引物的DNA片段所占的比例為__________。
生長激素
模板DNA
A和D
7/8
(3)過程②采用的是____________技術，該過程中應對已經導入外源基因的精子進行________處理才能受精。(4)體外受精后，應將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查______________________________。(5)為了獲得更多的胚胎，可采用____________技術。該技術是動物________繁殖的方法之一。
體外受精
獲能
受精狀況和受精卵的發(fā)育能力
胚胎分割
無性
【解析】　(1)由題干信息可知，“轉基因老鼠的體型大約為普通老鼠的2倍”，可推知A基因(目的基因)表達效果與生長激素基因相同。(2)利用PCR技術可以擴增目的基因，PCR反應體系中除含緩沖液、Taq酶、原料、引物以外，還應含有模板；DNA合成時需要一對引物，引物與目的基因模板鏈堿基互補，且復制方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸，故應選擇圖中的引物A和D；第四輪循環(huán)即DNA復制4次，共形成16個DNA，其中2個DNA含有引物A或引物B,14個DNA含有引物A和引物B，因此同時含有引物A、B的DNA占14/16＝7/8。(3)②過程是精子與
卵細胞在體外受精的過程，采用的技術為體外受精。上述過程中應對精子進行獲能處理才能受精。(4)體外受精后，應將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。(5)為了獲得更多的胚胎，可采用胚胎分割技術；胚胎分割可以看做是動物無性繁殖或克隆的方法之一。
4．(2020·山西省太原五中高三一模)我國新型農業(yè)現(xiàn)代化地區(qū)充分利用土地，創(chuàng)造了一種高效人工生態(tài)系統(tǒng)，如圖所示。據圖回答有關問題。
(1)該生態(tài)工程能利用沼氣池中的微生物將糞便等廢物中的有機物轉化成無機物，為農作物的光合作用提供無機營養(yǎng)，這一過程不但實現(xiàn)了廢棄物的__________，而且體現(xiàn)了____________的“循環(huán)經濟”原則。(2)沼氣池中的微生物在該生態(tài)系統(tǒng)中的主要功能是____________；沼氣燃燒后生成的CO2通入大棚內的意義是_______________________ _______________________________________。
資源化
生態(tài)經濟
分解作用
可以增加大棚中CO2濃度，
增強植物的光合作用，提高作物的產量
(3)禽畜糞便進入沼氣池發(fā)酵后，產生的沼氣可作為生活能源，沼液和沼渣再施入農作物，使土壤有機質含量明顯提高，這樣做的生態(tài)學意義有__________________________________________和提供清潔的能源等。(4)該模式減少了投入，增加了農民收入，其生態(tài)學原理是________________________________。(5)該生態(tài)系統(tǒng)與一般的自然生態(tài)系統(tǒng)相比較，__________穩(wěn)定性較低，所以需要人們不斷輸入物質與能量。
減少了化肥的使用、減小糞便對環(huán)境的污染
物質循環(huán)再生和能量的多級利用
抵抗力
【解析】　(1)該生態(tài)工程能利用沼氣池中的微生物將糞便等廢物中的有機物轉化成無機物，為農作物的光合作用提供無機營養(yǎng)，這一過程不但實現(xiàn)了廢棄物的資源化，而且體現(xiàn)了生態(tài)經濟的“循環(huán)經濟”原則。(2)沼氣池中的微生物在該生態(tài)系統(tǒng)中的主要功能是分解作用，將有機物分解成無機物；沼氣燃燒后生成的CO2通入大棚內，可以增加大棚中CO2濃度，增強植物的光合作用，提高作物的產量。(3)禽畜糞便進入沼氣池發(fā)酵后，產生的沼氣可作為生活能源，沼液和沼渣再施入農作
物，使土壤有機質含量明顯提高，這樣做的生態(tài)學意義是減少了化肥的使用、減小糞便對環(huán)境的污染和提供清潔的能源等。(4)該模式減少了投入，增加了農民收入，其生態(tài)學原理是：物質循環(huán)再生和能量的多級利用。(5)由于該生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)，所以該生態(tài)系統(tǒng)與一般的自然生態(tài)系統(tǒng)相比較，抵抗力穩(wěn)定性較低，所以需要人們不斷輸入物質與能量。

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