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选修三 第1讲　基因工程
知能达标训练
真题演练
1．(2011·高考四川卷)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．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
解析　因为一种氨基酸可能对应多种密码子、真核生物体内的基因含有内含子等因素，导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的差异，所以人工合成的目的基因不能用于比目鱼基因组测序，A选项错误；抗冻蛋白的11个氨基酸的重复序列重复次数越多，抗冻能力越强，并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能力越强，抗冻基因编码区依次相连形成的新基因已不是原来的抗冻基因，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B选项正确；农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的最常用方法，不是为了筛选含有标记基因的质粒，C选项错误；应用DNA探针技术，可以检测转基因植物中目的基因的存在，但不能完成对目的基因表达的检测，D选项错误。
答案　B
2．(2011·高考安徽卷)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
解析　大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。
答案　C
3．(2011·上海理综)若将大熊猫和小熊猫的血清分别注射入家兔体内，产生抗体后，将含有不同抗体的兔血清(简称抗血清)与受试动物的血清进行反应，结果见下表。若用“＋”的个数表示反应强度，则通过这个实验可以判断与大熊猫亲缘关系较近的是
血清抗血清 受试动物
大熊猫 小熊猫 马来熊 黑熊
大熊猫 ＋＋＋ ＋ ＋＋ ＋＋
小熊猫 ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋
A.小熊猫　　　　　　 　　B．黑熊和小熊猫
C．马来熊和小熊猫 D．马来熊和黑熊
解析　从实验结果表中可以看出，兔血清(抗血清)与受试动物的血清反应强度依次为大熊猫、马来熊和黑熊、小熊猫，由此可知，与大熊猫亲缘关系较近的是马来熊和黑熊，而小熊猫与大熊猫的亲缘关系相对较远。
答案　D
4．(2010·浙江理综)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是
A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析　限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A项错误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B项正确；受体细胞可以是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C项正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D项正确。
答案　A
5．(2011·安徽理综)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。
(1)进行转基因操作前，需用________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。
(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的________和________之间。
(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、______和________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以________，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。
解析　(1)动物细胞间借胶原蛋白连在一起，故可用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理幼蚕组织，获得单个细胞；(2)来自cDNA文库的干扰素基因片段是通过逆转录得到的，其缺少非编码区上的启动子和终止子，为使其高效表达，必须把其插入表达载体的启动子和终止子之间；(3)利用PCR技术体外扩增目的基因时，必须加2种引物和耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)；(4)多孔的中空薄壁小玻璃珠可以扩大细胞贴壁生长的附着面积，从而增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。
答案　(1)胰蛋白(或胶原蛋白)
(2)启动子　终止子
(3)对干扰素基因特异的DNA引物对　TaqDNA聚合酶　(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积
能力提升
1．(2012·浙江温州二模)下表为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，正确的是
限制酶名称 识别序列和切割位点 限制酶名称 识别序列和切割位点
BamH Ⅰ ATCC KpnⅠ GGTA
EcoRⅠ ATTC Sau3AⅠGATC
HindⅡ GTAC SmaⅠ CCGG
(注：Y＝C或T，R＝A或G)
A．限制酶切割后不一定形成黏性末端
B．限制酶的切割位点一定在识别序列的内部
C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端
D．一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列
解析　HindⅡ能识别不同的核苷酸序列，切割后不一定形成黏性末端。Sau3AⅠ的切割位点在识别序列的外部，不同限制酶切割后可能形成相同的黏性末端，如BamHⅠ与Sau3AⅠ切割的末端。
答案　A
2．(2011·浙江六校2月联考)下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是
解析　A项破坏了复制必需的序列，不能复制。B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。
答案　C
3．(2012·天津宝坻一模)下列有关基因工程的叙述，错误的是
A．从基因组文库中获取的某种生物的部分基因，可以实现物种间的基因交流
B．从cDNA文库中获取的目的基因，既无启动子，又无内含子
C．用人的胰高血糖素基因制成的DNA探针，检测人胰岛B细胞中的mRNA，可形成杂交分子
D．基因表达载体中的标记基因，不能含有限制酶的切割位点
解析　人的胰高血糖素基因在胰岛A细胞中能转录出信使RNA，在胰岛B细胞中不转录。
答案　C
4．(2011·浙江五校高三联考)某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将a转到马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在，下列说法正确的是
A．基因a只有导入到马铃薯受精卵中才能表达
B．目的基因来自细菌，可以不需要载体直接导入受体细胞
C．基因a导入成功后，将抑制细胞原有的新陈代谢，开辟新的代谢途径
D．目的基因进入受体细胞后，可随着马铃薯的DNA分子的复制而复制，传给子代细胞并表达
解析　培育转基因植株可以以体细胞或受精卵作为受体细胞；目的基因必须借助载体才能导入受体细胞；目的基因导入成功后，不抑制细胞原有的代谢途径。
答案　D
5．(2012·浙江宁波八校联考)以下关于现代生物技术的说法，错误的是
A．在基因工程技术中，需要用CaCl2处理的环节是将目的基因导入细菌
B．我国政府对待克隆人技术的态度是禁止克隆人，因为克隆人严重违反生物伦理
C．原生质体制备过程中用0.5～0.6 mol·L－1的甘露醇溶液是为了保护果胶酶和纤维素酶
D．在基因工程中，解旋酶作用的是氢键，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用的都是磷酸二酯键
解析　原生质体制备过程中用0.5～0.6 mol·L－1的甘露醇溶液是为了维持细胞的渗透压。
答案　C
6．下图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoR、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。
据图回答：
(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRⅠ酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有____________、____________、________三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行________。
(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是________；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是________。
(3)目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是________，其合成的产物是________。
(4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是________。
解析　用同一种限制酶分别切质粒和含有目的基因的DNA，会切出相同的黏性末端，再用DNA连接酶连接后，会出现目的基因—载体连接物、载体—载体连接物、目的基因—目的基因连接物三种连接物，再通过筛选才能够获得目的基因—载体连接物。用EcoRⅠ酶切时，切点在tetR四环素抗性基因中，破坏了质粒中的四环素抗性基因，载体一载体连接物能够使tetR四环素抗性基因恢复完整，基因能够表达，含有载体—载体连接物宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能够正常生长。ampR为青霉素抗性基因，存在于质粒中，在构建重组质粒时，并没有被破坏，所以含有目的基因—载体连接物和载体—载体连接物的宿主细胞接种到青霉素的培养基中，能正常生长。P启动子是基因结构中RNA聚合酶的识别和结合位点，RNA聚合酶的作用是催化以DNA的一条链为模板，转录形成mRNA的过程。用EcoRⅠ和BamHⅠ对目的基因和质粒表达载体进行酶切，切出的末端不同，从而防止任意连接。
答案　(1)目的基因—载体连接物　载体—载体连接物　目的基因—目的基因连接物　分离纯化(或其他合理答案)　(2)载体—载体连接物　目的基因—载体连接物、载体—载体连接物　(3)启动子　mRNA　(4)EcoRⅠ和BamHⅠ(不能只答一个酶)
7．(2011·吉林东北师大)下面是一项“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要，请回答：本发明利用转基因番茄作为生物反应器生产人胰岛素。所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段，拼接而成，并且在胰岛素—COOH端加上KDEL内质网滞留序列，避免胰岛素在植物细胞中的降解。将该基因置于CaMV35S启动子和果实专一性启动子2A12的驱动之下通过农杆菌介导的方法转入番茄中，在番茄的果实中表达人胰岛素。
(1)本专利是采用____________方法获得目的基因的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因是________。要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采用________技术。
(2)根据上述摘要，转基因操作时所用的载体是____________。构建的基因表达载体中不会含有____________(从下列选项中选择)。
①目的基因　②CaMV35S启动子　③果实专一性启动子　2A12　④引物　⑤标记基因　⑥内含子滞留序列　⑦终止密码子　⑧终止子
(3)如果要检测在受体细胞中是否存在目的基因可采用________技术。该技术中使用的基因探针也可以用来检测________。
解析　由题意可知，所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段，拼接而成，所以本专利是采用人工合成方法获得目的基因的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因是密码子具有简并性，基因序列不同，蛋白质可以相同。基因表达载体组分比较多，主要是以下几个：目的基因、CaMV35S启动子、果实专一性启动子2A12、标记基因。如果要检测在受体细胞中是否存在目的基因可采用DNA分子杂交技术。该技术中使用的基因探针也可以用来检测目的基因是否转录出mRNA。
答案　(1)人工合成　密码子具有简并性，基因序列不同，蛋白质可以相同　PCR
(2)农杆菌的Ti质粒　④⑥⑦
(3)DNA分子杂交　目的基因是否转录出mRNA
8．饲料原料中的磷元素有相当一部分存在于植酸中，猪、禽等动物由于缺乏有关酶，无法有效利用植酸，造成磷源浪费，而且植酸随粪便排出后易造成环境有机磷污染。植酸酶能催化植酸水解成肌醇和磷酸，因此成为目前重要的饲料添加剂之一。
(1)饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的________，然后改变植酸酶的________，从而得到新的植酸酶。
(2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为饲料磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是______________。请简述获得转基因植株的完整过程。______________________
________________________________________________________________________。
(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过________________________________________________________________________
转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过________方法，从而一次得到多个转基因猪个体。
解析　对蛋白质改造时，首先要知道蛋白质的结构，有氨基酸序列构成的一级结构和折叠组装成的空间结构。转基因技术有四个基本步骤，经常采用农杆菌介导法，因为农杆菌容易侵染植物细胞，重组质粒被导入受体细胞时，经常用到显微注射法，而胚胎分割移植能快速繁育优良种畜。
答案　(1)空间结构　氨基酸序列
(2)农杆菌介导的转化法　外源植酸酶基因→农杆菌→大豆细胞→大豆植株再生→鉴定
(3)显微注射法　胚胎分割移植选修三 第2讲　细胞工程
知能达标训练
真题演练
1．(2011·江苏单科)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是
A．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
B．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
C．植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒
D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育
解析　克隆动物是核移植工程的应用；茎尖分生能力强，没有病毒侵染，以茎尖为外植体，通过植物组织培养可获得无病毒植株；导入目的基因的受体细胞，需通过动物细胞培养技术获得早期胚胎，才能进一步培育成转基因动物。
答案　B
2．(2011·上海单科)关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度，下列表述正确的是
A．乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞
B．乳腺细胞易于乳腺癌细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞
C．乳腺细胞易于乳腺癌细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞
D．乳腺癌细胞易于乳腺细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞
解析　哺乳动物的乳腺细胞和脂肪细胞都是高度分化的细胞，体外培养难度大，乳腺癌细胞能够恶性增殖，容易进行体外培养，胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力，容易进行体外培养，故A正确。
答案　A
3．(2010·浙江理综)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是
A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养
解析　由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞，A项错误；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同，B项错误；二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能无限增殖，C项错误；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养，D项正确。
答案　D
4．(2010·广东理综)新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术(或仪器)与应用匹配正确的是(双选)
A．PCR技术——扩增蛋白质
B．杂交瘤技术——制备单克隆抗体
C．光学显微镜——观察叶绿体的基粒
D．花粉离体培养——培育单倍体植物
解析　本题主要考查技术(或仪器)与应用的匹配情况。A项，PCR技术的应用是扩增基因，而不是蛋白质；B项，杂交瘤技术的应用是制备单克隆抗体，杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体；C项，叶绿体属于显微结构，可用光学显微镜观察，叶绿体中的基粒属于亚显微结构，则需电子显微镜才能观察；D项，培育单倍体植物主要包括花粉离体培养和用秋水仙素处理两大步骤。
答案　BD
5．(2010·全国新课标)请回答：
(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________，繁殖种苗的速度________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部________。
(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免________的污染。
(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗____________，而与____________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是______________(脱落酸、2,4－D)。
(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是________，单株鲜重的变化趋势是________。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量________(能、不能)满足自身最佳生长的需要。
(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应________(降低，增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。
解析　(1)植物组织培养属于无性繁殖，后代能够保持亲本的遗传特性。植物微型繁殖技术能够实现快速繁殖。植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，即已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。(2)植物组织培养接种和试管苗转接过程中都需要无菌操作，以避免微生物(杂菌)污染。(3)微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同，可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4—D)可以抑制试管苗的生长。(4)(5)分析图中曲线可知：光合作用强度随着培养基中蔗糖浓度的增大而下降，但单株鲜重的变化趋势是先增加后下降。培养基中不含蔗糖时，光合作用强度最大，但由于该时期光合作用产生的有机物积累量较少，不能满足自身最佳生长的需要。在蔗糖浓度为1%左右时，单株鲜重达到最大，此时有机物的量满足自身最佳生长需要。
答案　(1)遗传特性　快　遗传信息
(2)微生物　(3)生根　细胞分裂素　2,4－D
(4)逐渐减小　先增加后下降　不能　(5)降低
能力提升
1．(2012·北京东城一模)下图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。有关叙述正确的是
A．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子
B．①②过程中都会发生细胞的增殖和分化
C．多倍体植株的培育需经过如图所示过程
D．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性
解析　植物的组织培养过程是无性繁殖的过程，如果离体的组织来自纯合子，将来得到的试管苗是纯合子，如果离体的组织来自杂合子，将来得到的试管苗是杂合子；①为脱分化，②为再分化，脱分化过程没有细胞的分化；用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗培养就可获得多倍体植株，不需组织培养过程；植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性而不是细胞膜流动性。
答案　A
2．(2011·北京东城综合练习)下列与细胞工程技术相关的表述中，不正确的是
A．植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍
B．动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同
C．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同
D．植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性
解析　植物体细胞杂交可以把来自不同植物的细胞融合在一起，克服了自然状态下植物间远源杂交不亲和障碍，融合后的细胞能培育成一个植物个体，体现了植物细胞全能性，细胞融合原理是膜的流动性，但植物细胞培养基除基本成分外还需要植物激素，动物细胞培养液还需要动物血清。
答案　B
3．(2011·安徽省级示范校联考)下图是两种二倍体植物细胞(甲、乙)融合并培育新植株的过程，有关分析正确的是
A．过程①需要将植物组织置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中，且溶液中的渗透压应大于细胞液渗透压
B．过程②要用聚乙二醇等方法诱导原生质体融合，主要依据细胞膜具有选择透过性原理
C．过程④⑤⑥需要根据生长发育进程更换不同的培养基
D．最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数量变异，不具有可育性
解析　过程①需要将植物组织置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中，且溶液中的渗透压应等于细胞液渗透压，使细胞维持正常形态。诱导原生质体融合主要依据细胞膜具有流动性。过程④⑤⑥需要根据生长发育进程更换不同的培养基，诱导生芽、生根。最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异，由于存在同源染色体，具有可育性。
答案　C
4．(2011·南京二模)某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养，下列叙述正确的是
A．制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶
B．肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸
C．为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的干扰素
D．用血球计数板计数的方法，可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长
解析　制备肝细胞悬浮液时，用胰蛋白酶处理使细胞分散开；肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2的目的是调节pH；为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素；肿瘤细胞、癌细胞有无限增殖的能力，即分裂旺盛，细胞周期会缩短。
答案　D
5．(2011·北京东城综合练习)对于下面制备单克隆抗体过程示意图，不正确的叙述是
A．①表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的
B．④中的筛选是通过抗原、抗体反应进行的
C．②促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导
D．⑤可以无限增殖
解析　单克隆抗体是利用效应B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合得到，融合方法可以有化学方法聚乙二醇，生物方法灭活病毒；如果要筛选可以通过检测抗原、抗体反应，如果有反应说明表达了抗体；融合细胞具有双亲特点，既能无限增殖又能产生单一抗体。B淋巴细胞也可以从血浆中提取。
答案　A
6．(2012·北京宣武一模)植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如图所示，回答相应的问题：
(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因________。
(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体________。
(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物如：紫杉醇，可将①________放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过________即可获得大量细胞。
(4)组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生________异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。
(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于____________、____________、____________等育种过程中。
解析　(1)植物的花芽、叶芽等处的分生组织病毒极少，常被用于获得脱毒植株。
(2)植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。
(3)植物组织培养过程中，要获得细胞产物，只需要把外植体培养到愈伤组织阶段即可。
(4)光学显微镜下可能观察到的变异类型是染色体变异。
(5)植物组织培养技术广泛应用于花卉、果树的快速繁殖以及脱毒植株的获取和植物体细胞杂交育种、基因工程育种、单倍体育种等育种过程。
答案　(1)这些部位病毒极少　(2)脱分化和再分化
(3)愈伤组织　细胞分裂　(4)染色体结构与数目
(5)植物体细胞杂交育种　基因工程育种　单倍体育种
7．回答下列有关动物细胞培养的问题。
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。此时，瓶壁上形成的细胞层数是______________；要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是________。
(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现________的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成________细胞，该种细胞的黏着性________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量________。
(3)现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是________。
(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到________期的细胞用显微镜进行观察。
(5)在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞________的速率降低。
(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作________进行攻击。
解析　(1)动物细胞培养过程中，有接触抑制的现象，当细胞在瓶壁上长满一层时，停止生长，此时需要用胰蛋白酶处理，使贴壁的细胞分离下来。(2)细胞培养到40～50代时，有些细胞的遗传物质发生改变，变成不死性细胞(癌细胞)。(3)细胞膜具有选择透过性，大分子物质不能通过，细胞死亡后，细胞膜的选择透过性消失，大分子物质可以自由进出细胞。(4)观察染色体的数目和形态，应该选取有丝分裂中期的细胞进行观察。(5)细胞在超低温的情况下，酶的活性降低，新陈代谢的速率降低，因此，需要在低温或冷冻的条件下保存。(6)对于患者来说，移植的皮肤属于抗原，有可能引起免疫排斥现象。
答案　(1)相互接触　接触抑制　单层(或一层)　胰蛋白酶　(2)衰老甚至死亡　不死性　降低　减少　(3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)　(4)中　(5)冷冻(或超低温、液氮)　酶　新陈代谢　(6)抗原
8．(2012·沈阳二模)Ⅰ.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)，请结合图示回答下列问题：
(1)在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用________酶处理。
(2)形成重组细胞时应选用________期的卵母细胞，去掉其细胞核的原因是________。
(3)如果重组细胞为贴附性细胞，则在进行原代培养时，会表现出________和________等特点。
(4)图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制，其主要原因是________________、________________。
(5)上图中所示的生物技术整体被称为________。其包括的具体生物技术有________、________等。转基因奶牛的克隆成功，说明了动物____________________具有全能性。
Ⅱ.在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，保护环境。另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。其体现的生态工程的基本原理是______________。
解析　Ⅰ.(1)胰蛋白酶可以水解动物细胞间的蛋白质成分，使细胞相互分离。(2)利用核移植形成重组细胞时需要用发育至减Ⅱ中期的卵母细胞，若不对其做去核处理，重组细胞的遗传物质含量就不正常。(3)贴附性细胞表现出贴壁生长的特性，并且会出现接触抑制现象，故要定期用胰蛋白酶将贴壁生长的细胞从瓶壁上分离下来。(4)重组细胞的遗传物质源于体细胞的细胞核和卵细胞的细胞质，同时生长环境对其表现型也有影响。
答案　Ⅰ.(1)胰蛋白(或胶原蛋白)
(2)减Ⅱ中　使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(或“避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰”，其他合理答案也可)
(3)贴壁生长(或细胞贴壁) 接触抑制(两空顺序可以颠倒)
(4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制　生物的性状还受环境因素的影响(两空顺序可以颠倒。其他合理答案也可)
(5)核移植(或体细胞核移植)　细胞培养　胚胎移植　体细胞的细胞核
Ⅱ.整体性原理
9．(2011·北京西城期末质检)1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请根据图回答问题：
(1)病原体注入小鼠体内后，要经过________细胞处理后形成抗原—MHC复合体，才能被免疫细胞识别。
(2)制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以____________作诱导剂，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有__________的特点。
(3)单克隆抗体的特点是______。根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法__________。
解析　灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。
答案　(1)吞噬(或巨噬)
(2)灭活的仙台病毒或聚乙二醇　既能产生特异性抗体，又能无限增殖
(3)特异性强，纯度高(或：专一性强、灵敏度高)　体外培养法和动物体内培养法选修三 第4讲
生物技术的安全性和伦理问题
知能达标训练
真题演练
1．(2010·江苏生物)下列关于转基因植物的叙述，正确的是
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D．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
解析　抗除草剂基因导入到油菜的染色体后则可以通过花粉传入环境中；转抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫，对昆虫的抗性具有选择作用，所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加；转基因技术打破了生殖隔离，动物的生长激素基因转入植物后可以表达；来源于自然界的目的基因导入植物体后，可能破坏原有的基因结构，具有不确定性，外源基因也可能通过花粉传播，使其他植物成为“超级植物”等，所以转基因技术存在着安全性问题。
答案　A
2．(2010·上海综合)运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”，可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”，捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比，使用这种“生物柴油”的优点是
①可再生　②不显著增加碳排放　③不排放含硫废气　④不会对生态环境造成负面影响
A．①②③ B．①③④
C．①②④ D．②③④
解析　转基因生物柴油来自“工程硅藻”，其成分是脂质，与矿物柴油比较优点是：可再生、不显著增加碳排放，不会排放含硫废气，减少环境污染，对生态环境是否造成负面影响还不确定。
答案　A
3．(2007·广东生物)香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大。由香蕉束顶病毒(BBTV，单链环状DNA病毒)引起的香蕉束顶病，对香蕉生产的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平，具有重要意义。
如何利用afp基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？(列举两点)
解析　转基因生物的安全性问题，是社会关注的焦点，主要从以下几个角度：①外源基因扩散到其他物种(外源基因漂移)；②转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能；③转基因植株扩散对生物多样性的影响；④转基因植物残体或分泌物对环境的影响。
答案　将afp基因插入土壤农杆菌的质粒，构建表达载体，通过农杆菌的转化导入香蕉受体细胞，成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。生态安全问题包括：①外源基因扩散到其他物种(外源基因漂移)；②转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能；③转基因植株扩散对生物多样性的影响；④转基因植物残体或分泌物对环境的影响。
能力提升
1．所谓“实质性等同”是指
A．转基因农作物中的成分完全没有发生改变
B．转基因农作物中的部分成分没有发生改变
C．转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别”
D．“实质性等同”是对转基因农作物安全性的最终评价
解析　“实质性等同”是指在转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别”。这仅仅是对转基因农作物安全性评价的起点，而不是终点。
答案　C
2．某种转基因玉米能高效合成一种多肽类的蛋白酶抑制剂，积累于茎叶中，让取食它的害虫的消化酶受抑制无法消化食物而死亡。下列就该玉米对人类安全性的评论中，不符合生物学原理的是
A．不安全。这种玉米的果实(种子)也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后使人因无法消化食物而患病
B．不安全。该玉米的蛋白酶抑制剂基因可通过食物链富集并在人体细胞内表达，使人体无法消化食物而患病
C．安全。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米的蛋白酶抑制剂对人体很可能无影响
D．安全。人类通常食用煮熟的玉米食品，玉米的蛋白酶抑制剂已被高温破坏，不会影响人的消化
解析　本题考查酶的特性，基因的化学本质。
答案　B
3．(2012·北京海淀质检)基因工程等生物高科技的广泛应用，引发了许多关于科技与伦理的争论。有人欢呼，科学技术的发展将改变一切；有人惊呼，它将引发道德危机。对此，我们应该持有的态度是
①摒弃现有的道德规范，推动科技发展　②发挥道德规范的作用，限制科技的负面效应　③科技的发展必须以现有道德规范为准绳　④调整现有道德规范，适应科技发展
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
解析　基因工程有优势当然也有不足之处，人们在运用基因工程技术为人类服务时注意限度问题；科学技术的发展进步是好事，但要限制其对人类、社会的负面效应，同时要适当调整人们现有的道德观念和规范，适应科学技术发展，不能阻止，但也不能一味顺从。
答案　D
4．下列做法不符合伦理道德观念的是
A．基因检测疾病 B．为生男孩而设计试管婴儿
C．捐献骨髓而治病救人 D．人类基因组计划
解析　为生男孩而设计试管婴儿，会打破自然的性别比例，不符合伦理道德观念。
答案　B
5．下列有关生物技术引起的伦理问题的叙述，不正确的是
A．人们现在的伦理道德观念还不能接受克隆人
B．设计试管婴儿是为了治疗疾病，不会出现负面影响
C．进行基因检测时，可通过测定基因的表达产物蛋白质来进行
D．对于基因歧视现象。可通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决
解析　人们现在的伦理道德观念还不能接受克隆人；设计试管婴儿是为了治疗疾病，但有可能被滥用，如用于设计婴儿性别等，可能会出现负面影响；进行基因检测时，可通过基因进行检测，也可通过测定基因的表达产物蛋白质来进行；对于基因歧视现象，可通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。
答案　B
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。而治疗性克隆能最终解决这些问题。如图是治疗性克隆的过程图解：
(1)正常情况下，去核的卵母细胞取自女性卵巢排卵后在输卵管中的________期的卵母细胞。
(2)重组细胞发育的过程中，细胞开始分化发生在________期。
(3)治疗性克隆所用到的技术名称是________，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可采用________技术。
(4)请你运用上述知识举一例说明干细胞在临床治疗上的应用。
解析　(1)动物体细胞核移植时，去核的卵母细胞应当选用减数第二次分裂期的卵母细胞。
(2)桑椹胚进一步发育，逐渐发育成囊胚，细胞开始出现分化。
(3)治疗性克隆是通过将患者的健康细胞的细胞核移植，经培养形成所需要的组织器官。
(4)利用胚胎干细胞可以治疗白血病；用提取出的皮肤干细胞诱导培养成皮肤，用于烧伤病人的皮肤移植等。
答案　(1)减数第二次分裂　(2)囊胚
(3)核移植技术　胚胎分割
(4)利用胚胎干细胞治疗白血病等。
7．多年来，每天的食品中含60%～80%的转基因成分，许多美国人竟一无所知。
(1)一向挑剔、苛刻的美国人对转基因食品的这种漠视态度，反映了转基因食品在安全性方面是________的。
(2)科学家对转基因食品可能带给人类健康和环境方面的风险表示关注和担忧，可能原因是什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)转基因食品或转基因生物武器都要应用DNA重组技术，该技术的基本工具是什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生物武器是一种大规模的杀伤性武器，它与常规武器相比有许多特点：①________，②________，③________。
(5)1998年6月27日，中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中，重申了在任何情况下________、________、________生物武器。
解析　转基因作物及其产品是新生事物，转基因生物的潜在危险是生物入侵、破坏原来的生态平衡、过敏反应、抗生素抗性、疾病流行等，因此人们对它的安全性还存在着怀疑。DNA重组技术又称基因工程，在基因工程中需用到：限制性核酸内切酶作为“分子手术刀”，DNA连接酶作为“分子缝合针”，载体作为“分子运输车”。生物武器具有传染性强、污染面广、难以防治等特点；我国在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器。
答案　(1)相对安全
(2)转基因生物的潜在危险：即生物入侵、破坏原来的生态平衡、过敏反应、抗生素抗性、疾病流行等
(3)限制性核酸内切酶、载体、DNA连接酶
(4)传染性强　污染面广　难以防治
(5)不发展　不生产　不储存
8．来源于豇豆的胰蛋白酶抑制剂基因(CpTⅠ基因)具有抗虫特性。但直接把该基因转入农作物后，发现转基因植株中合成的CpTⅠ蛋白质的积累量并没有达到强烈抑制害虫的程度。于是，科研工作者在体外对CpTⅠ基因进行了修饰，在其两端分别融合了“信号肽”序列和“内质网滞留信号”序列，在它们的共同作用下，CpTⅠ蛋白质在转基因植株中的积累量得到了明显提高。修饰和表达过程如图所示：
(1)在此项基因工程中，供体细胞是_________________________________________；
CpTⅠ基因是人们所需要的特定基因，称为_________________________________。
(2)在体外对CpTⅠ基因进行修饰时，首先要用________处理，形成黏性末端。
(3)“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的化学本质是____________________。
(4)从生物学个体水平鉴定修饰后的CpTⅠ基因是否表达的方法是__________________。
(5)当前，转基因大豆、转基因棉花等转基因农作物已经进入了我们的生活，请从生物学角度谈谈转基因农作物可能带来的利与弊(各举一条)。
①利：________________________________________________________________________。
②弊：________________________________________________________________________。
解析　提供CpTⅠ基因的供体细胞是豇豆细胞，该基因为目的基因。在修饰时，首先用DNA限制性核酸内切酶切割，以形成黏性末端．，然后将目的基因与“信号肽”序列和“内质网滞留信号”序列连接。从题干知“信号肽”序列和“内质网滞留信号”序列能与CpTⅠ基因结合，说明它们都是DNA序列。从生物学个体水平鉴定修饰后的CpTⅠ基因是否表达，可让害虫食用农作物叶片，看其是否有抗虫作用。高科技是双刃剑，故分析基因工程作物的利弊时可从两个方面阐述。
答案　(1)豇豆细胞　目的基因
(2)限制性核酸内切酶　(3)DNA
(4)让害虫食用农作物叶片
(5)①可以让人类获得具有优良品质的作物，如蛋白质含量更高、抗逆性更强的作物；打破传统育种界限，如植物表达微生物的抗虫性状等；大大减少农药的使用量，减少环境污染
②转基因农作物也可能变异成为对人类或环境有害的物种，如抗逆性极强的“超级杂草”会严重破坏生物多样性；转入的基因可能会导致某种尚不为人知的对人体健康有害的性状的产生；可能产生新的过敏原等；影响食品安全等(其他合理答案也可)选修三 第3讲　胚胎工程
知能达标训练
真题演练
1．(2010·广东理综)华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有
①转基因　②核移植　③体外受精　④体细胞克隆 ⑤胚胎移植
A. ①③　　　　　　　　 B. ①④
C. ②⑤ D. ③⑤
解析　试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术，该技术包括的环节有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植，不包括转基因、核移植和体细胞克隆，故D正确。
答案　D
2．(2011·江苏单科)下列关于胚胎工程的叙述，错误的是
A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精
B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植
C．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
D．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
解析　胚胎工程中，受精卵一般发育到囊胚阶段进行胚胎移植。
答案　B
3．(2010·江苏生物)下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述，错误的是
A．对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理
B．人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割
C．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎
D．一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例
解析　进行胚胎移植前需对受体母羊和供体母羊进行同期发情处理，使它们具有相同的生理环境；胚胎分割应选择桑椹胚或囊胚时期的健康胚胎；胚胎分割技术属于无性繁殖，可获得两个基因型完全相同的胚胎；一次给受体母羊植入多个胚胎，从而发育出多个个体，增加了双胞胎和多胞胎的比例。
答案　B
4．(2011·福建理综)一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如下图。
请回答：
(1)过程①是指在体外进行的________处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为________。
(2)在对胎儿进行镰刀形细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③________进行PCR扩增。然后用MstⅡ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，MstⅡ是一种________酶。
(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断该胎儿为________(正常/患者/携带者)。
解析　分析题中过程图可发现：过程①指的是精子获能处理，②则代表胚胎移植；在产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取DNA进行PCR扩增，然后用限制性核酸内切酶MstⅡ进行切割，以得到多种不同长度的酶切产物(基因)；分析电泳带谱可判断，胎儿不含致病基因，表现应该正常。
答案　(1)精子获能　胚胎移植
(2)DNA　限制性核酸内切
(3)正常
能力提升
1．(2012·江苏丹阳学情调查)试管婴儿技术在生物学上所依据的原理是
A．有性生殖 B．组织培养
C．克隆技术 D．基因工程
解析　试管婴儿技术即利用体外授精和胚胎的早期培养技术获得早期胚胎移植到子宫内继续发育获得婴儿，属于有性生殖。
答案　A
2．(2012·江苏南通二模)下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是
A．采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用
B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程
C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D．受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体
解析　采集到的精子必须经获能处理后才能受精，采集的卵细胞需要培养成熟后才可与获能的精子受精；卵细胞形成时的分裂过程分两个阶段，未排卵之前是在卵巢进行的，排卵之后减数分裂的继续完成则是在输卵管中。
答案　D
3．(2011·浙江理综)培育“试管山羊”的基本过程，如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是
A．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D．丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内
解析　对小型动物而言，一般采用注射促性腺激素的方法来促进雌性个体的超数排卵，A项正确，乙过程为体外受精过程，B项错误，乙过程即受精时用获能培养液或者专门的受精溶液，丙过程为体外胚胎培养过程，所用溶液为发育培养液，C项错误，对代孕母羊的要求只是身体健康，而对它的性状无要求，D项错误。
答案　A
4．(2011·杭州一模)胚胎分割是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述，正确的是
A．可以将早期胚胎任意分割成多份 B．可以分割任意时期的胚胎
C．可以获得同卵双胎或多胎 D．属于有性生殖方式，不属于克隆
解析　胚胎分割要选择发育良好的桑椹胚或囊胚，一般分割成2等份或4等份。该方式属于无性生殖方式，属于克隆。
答案　C
5．(2012·浙江五校一次联考)下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，错误的是
A．移植胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体的影响
B．胚胎干细胞具有体积大、细胞核小、核仁明显等特点
C．体外受精时采集的精子需放入培养液中培养以达到获能状态
D．胚胎分割是将早期胚胎切割成几等份，最终产生同卵多仔后代的技术
解析　移植胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体的影响；体外受精时采集的精子需放入培养液中培养以达到获能状态；胚胎分割是将早期胚胎切割成几等份，最终产生同卵多仔后代的技术；胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显等特点。
答案　B
6．(2011·宁夏银川一中)长期以来，优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请据图完成下列问题：
(1)在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术有________、________(至少写出两项)。
(2)和受精有关的过程有：①第一次卵裂开始；②释放第二极体；③顶体反应；④穿越透明带；⑤雌、雄原核的形成；⑥核膜消失，雌、雄原核融合。其正确的顺序为________(填序号)。
(3)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射____________；冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的______________冲洗出来。
(4)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期有________；图中标号3为________，它将来可发育为胎膜和胚盘。
(5)动物的早期胚胎移植到同种且________与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜________。
(6)试管牛E的性别为____________，克隆羊多利的性状和__________最接近，原因是__________。
解析　在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术就是动物细胞培养、胚胎移植、卵母细胞的采集技术。特别是动物细胞培养，是细胞工程非常基础的技术。受精有关的过程比较复杂，根据课本上的知识和题意可以确定为③④②⑤⑥①。促性腺激素在胚胎移植中有非常重要的作用，包括超数排卵和同情发情处理。从A到E中，分别是受精卵、二细胞胚胎、四细胞胚胎、桑椹胚和囊胚，适宜于牛的胚胎移植时期有桑椹胚和囊胚。动物的早期胚胎移植到同种且生理状态与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。生理状态相同更有利于胚胎的存活。克隆是无性繁殖，所以其子代的雌雄取决于所取的雌雄个体的供体细胞。
答案　(1)动物细胞培养、胚胎移植、卵母细胞的采集技术(任选两项)
(2)③④②⑤⑥①
(3)促性腺激素　(早期)胚胎
(4)DE　滋养层细胞
(5)生理状态　对物质的吸收具有选择透过性
(6)雌性或雄性(不能确定)　白面绵羊　因为克隆羊多利的细胞核来自于白面绵羊，生物体的性状主要是由细胞核基因控制的
7．(2010·山东理综)胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是________；从良种公牛采集的精子需________后才能进行受精作用。
(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供________气体以维持________。
(3)图中过程A称为________，它在胚胎工程中的意义在于________。
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是________；获得转基因母牛后，如果________即说明目的基因已经表达。
解析　本题主要考查胚胎工程的原理，意在考查考生的图表分析能力和知识应用能力。(1)在体外受精前，要对精子进行获能处理，要对卵母细胞进行培养，让其进一步成熟，才具有与精子进行受精的能力。(2)在体外培养受精卵时，需要提供一定量的CO2，以维持培养液的PH。(3)将早期胚胎植入受孕母体的子宫中，属于胚胎移植，它在胚胎工程中的意义有：①可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；②大量节省购买种畜的费用；③一胎多产。(4)将目的基因导入受精卵的常用方法为显微注射法；如果母牛的乳汁中含有人类白细胞介素，则说明目的基因在母牛体内已经表达。
答案　(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力)　获能　(2)CO2　培养液(基)的PH　(3)胚胎移植　提高优良母畜的繁殖率　(4)显微注射法　牛奶中含有人类白细胞介素(或牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)
8．(2012·浙江湖州二中)人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大，通常从人血中提取。但由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重。应用基因工程和克隆技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳汁生产血清白蛋白，既提高了产量，又有了安全保障。如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据图回答：
(1)一般情况下，良种奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞往往数量不足，请举出一种可以获得更多卵母细胞的方法：______________。
(2)在基因工程中，我们称②为________，在②进入③之前要用__________等工具来构建基因表达载体，能实现②进入③的常用方法是__________________。
(3)图中①一般经________处理可以得到③，从③到④过程中一般利用未受精的卵细胞去核后作为受体，而不用普通的体细胞，原因是①_____________________；②________________。
(4)过程a是进行动物早期胚胎的体外培养，培养液中除了含有各种无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加________。
(5)⑥是⑤发育的后代，那么⑥的遗传性状和__________最相似，为什么？____________
________________________________________________________________________，
如果②的数量太少，常用________来扩增，要实现⑥大批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体是________，利用该方法得到动物叫做转基因克隆动物。
解析　(1)用激素对雌畜进行超数排卵处理，是获得大量卵母细胞的有效办法。(2)②为目的基因，③是受体细胞(动物细胞)，将目的基因导入受体细胞用的工具有限制性内切酶和DNA连接酶、载体。②进入③的常用方法是显微注射法。(3)细胞培养可以获得大量的细胞，要将待培养组织分散成单个细胞，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将细胞分散开。动物克隆操作过程中要将来源于体细胞的核移植到去核卵细胞中，其原因是去核卵细胞内含有的细胞质成分更能促进细胞核的分化，并且卵细胞大，易操作。(4)动物细胞培养液中除了含有各种无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加动物血清，因为其中含有某些促进细胞增殖分化的未知物质。(5)⑥为克隆动物，其核基因来自供细胞核的供体细胞(荷斯坦奶牛)，质基因来自去核卵细胞。因此⑥的主要性状像荷斯坦奶牛；如果目的基因过少，可借助PCR技术进行目的基因的扩增；要实现⑥批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体为xx，因为只有雌性动物的生殖期才能泌乳。
答案　(1)用促性腺激素处理良种奶牛
(2)目的基因　限制性内切酶和DNA连接酶、载体　显微注射法
(3)胰蛋白酶　卵细胞中含有的细胞质成分更能促进细胞核的分化　卵细胞大，易操作
(4)动物血清
(5)荷斯坦奶牛　因为④(发育成⑥的最初细胞)的细胞核来自①，细胞核是细胞代谢和遗传性状的控制中心　PCR技术　XX选修三 第5讲　生态工程
知能达标训练
真题演练
1．(2008·广东生物)要实现人与自然的和谐发展，下列措施最合理的是
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
解析　要实现人与自然的和谐发展，就要发展生态农业，实现物质和能量的多级利用。转化淀粉生产可再生能源，能量利用率不高。使用化学农药防治病虫害，容易导致环境污染。开垦湿地，破坏了湿地生态系统。
答案　C
2．(2011·课标)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。
(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)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)
能力提升
1．(2012·江苏金坛一次调研)豆科植物和固氮菌互利共生，当把它们分开时，两者的生长都要受到损害，这体现了生态工程什么原理
A．系统的结构决定功能原理 B．整体性原理
C．系统整体性原理 D．协调与平衡原理
解析　自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。将豆科植物和固氮菌分开，破坏了它们的整体性，所以这体现了系统整体性原理。
答案　C
2．(2011·北京海淀期中)设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是
A．充分利用自然界的物质和能量 B．追求经济效益的最大化
C．尽量减少有害生物的种类 D．提高沼气池的转化效率
解析　良性生态农业是最大限度提高物质和能量利用率，减少环境污染，增加生态系统稳定性。当追求经济最大化的时候，环境的污染情况不能保证，提高沼气利用率是物质利用方面。
答案　A
3．(2011·北京石景山一模)下图表示某人工设计的生态系统，下列叙述不正确的是
A．该生态系统经过能量多级利用，提高了系统总能量利用效率
B．该生态系统的分解者是蝇蛆和蚯蚓，促进了系统中物质循环和能量流动的进行
C．合理使用农家肥可提高流经该生态系统的总能量
D．该生态系统遵循了“物质循环再生”的原理，使各营养级之间的能量传递效率提高
解析　该图是人工生态系统图，利用生物学原理设置的生态农业；在该系统内，葡萄蔬菜是生产者，通过光合作用固定太阳能，通过食物链把能量传给人、猪等生物，同时为了提高能量和物质利用率，猪粪流进沼气池，沼渣喂养蚯蚓蝇蛆，施农田等，实现了物质循环再生，促进了能量流动。
答案　D
4．(2012·山西大学附中月考)下列关于湿地生态恢复工程的叙述，不正确的是
A．该工程采用工程和生物措施相结合的方法
B．要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰
C．对湿地的恢复，注意退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效
D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能
解析　对湿地的恢复不是简单的退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效的，在很大程度上还取决于湿地上、中游的水土保持情况，以及如何解决迁出农民的生计问题等。
答案　C
5.如图显示了经济发展与环境质量之间的关系，根据这种关系，发展中国家应认识到
A．环境污染不可避免，只能采取“先污染，后治理”的策略
B．后工业化阶段环境问题会自行解决
C．保护至关重要，必须杜绝兴建排污的工业
D．可以采取措施减少或避免生产过程中的环境污染问题
解析　分析题意不难得出答案。
答案　D
6．(2012·沈阳二模)下图是我国南京古泉生态农场的以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的物质循环利用示意图。请据图回答：
(1)图中蘑菇房中的蘑菇属于生态系统成分中的_______________________________。
(2)某同学据图写出一条捕食食物链：果树→蚯蚓→鸡，该食物链________(填“正确”、“不正确”)。
(3)利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间，提高产蛋率；利用性外激素诱捕果园中的害虫。这些实例体现了生态系统的________在农业生产中的应用。
(4)果园与森林相比，其抵抗力稳定性________(填：“高”、“低”)，原因是________________________________________________________________________。
(5)此生态农业与传统农业相比，明显的优势有________和________．
(6)假设下图是建成生态农场前的部分物质循环示意图，请画出与该图对应的能量流动图解。
解析　(1)蘑菇不能利用无机物合成有机物，其利用的是有机质，属于分解者。(2)蚯蚓属于分解者，不参与捕食食物链的构成。(3)光照、性外激素分别为物理、化学信息。这是信息传递在农业生产中的具体应用。(4)与果园相比，森林的生物种类更多、营养结构更复杂，其抵抗力稳定性更高。(5)生态农业的优点在于实现了能量多级利用、物质循环再生，从而降低了污染。(6)注意能量流动具有单向性特点。
答案　(1)分解者　(2)不正确　(3)信息传递
(4)低　生物种类少，营养结构简单
(5)能量多级利用　减轻了对环境的污染(或实现了废物资源化等)(顺序可以颠倒，答出两点即可)
7．(2011·江苏苏州一模)研究性学习小组参观某市市郊建立的以沼气为中心，以保护生态环境为目标的“猪—沼—鱼—肥—果—蔬”生态模式时绘出了如下模式图，请分析回答；
(1)构建以沼气为中心的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时所依据的生态学原理是________，该生态系统最大的优点是________。
(2)该生态系统的“基石”是____________，若要生产3 kg鸡肉最少需要水稻和大豆共________kg。
(3)沼气池中有产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物，其生态学作用主要是________。
(4)若农田内有害虫发生，采用何种措施既能保护环境又能有效防治害虫？
________________________________________________________________________
(5)水稻、大豆的秸秆除了图中所示的用途外，还有哪些用途？(写出2个)
________________________________________________________________________。
解析　(1)构建生态农业所依据的生物学原理是物质的循环和能量的流动，构建农业生态系统的目的是实现物质和能量的多级利用，减少环境污染；(2)生态系统中生产者是基础，当能量以最高效率沿最短食物链传递时，需生产者最少，故生产3 kg鸡肉需要水稻和大豆最少3×5＝15 kg。(3)沼气池中的微生物的作用是完成有机物的分解、产生沼气。(4)采用生物防治法既能保护环境又能有效防治害虫。
答案　(1)生态系统的能量流动和物质循环　提高物质和能量利用率，减轻环境污染(或答实现物质和能量的多级利用，减轻环境污染)
(2)水稻和大豆　15
(3)分解有机物，产生沼气
(4)引入害虫天敌防治，激素防治、转基因培育抗害虫农作物等
(5)①作为饲料养猪；②作为工业原料，广泛用于造纸、制造建材、酒精和一次性包装盒等；③在直燃锅炉中进行充分彻底的燃烧，最大限度地转换成电能(写出2个合理答案即可)
8．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、培育蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性的循环，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。
(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图1所示：
①在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。
②如果将“无机物—农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？
_____________________________________________________
_________________________________________________。
(3)在该生态农场中存在如图2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
(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，食物链和营养级越长越多越好。请你结合所学的有关生态工程原理，分析该结论是否正确，并说明理由。
解析　(1)生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生、物种多样性和整体性等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也取得了良好的生态效益和社会效益。
(2)物质循环的特点是循环往复、分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的目的，即物质循环再生原理。如果把“无机物→农田”这一环节去掉，势必会使物质循环受到破坏，土壤无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。
(3)能量沿着食物链流动时，传递效率为10%～20%，因此最高营养级获得的总能量最少。但系统的总能量包括各生产环节上输出的产品能量，显然这个系统总能量利用率与单种作物的系统总能量利用率相比大大增加。
(4)从能量流动逐级递减的特点分析，食物链不能无限延长，一般不会超过5级。
答案　(1)物质循环再生原理　物种多样性原理　整体性
(2)①如图所示：
②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)C
(4)不正确。因为食物链长，各食物链中的生物数量难以达到一定规模，影响经济效益；营养级多，高层次营养级生物获得的能量较少，该营养级生物数量也较少。

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