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【2014考纲解读】
1．从考查内容上看，主要考查基因工程的原理、技术操作和应用，对生物技术的安全性考查相对较少。
2．从考查角度上看，以最新基因工程的研究成果为背景，联系其他生物技术工程，综合命题考查基因工程应用和解决问题的能力。
6．从命题趋势上看，预计2014年高考仍然结合现代生物技术成果在医学实践、农业生产应用方面进行命题，考查现代生物工程技术的原理、操作及应用。
【重点知识梳理】
一、基因工程
1．基因工程的基本工具
2．基因工程的操作步骤
(1) 目的基因的获取：
①从基因文库中获取。
②利用PCR技术扩增。
③用化学方法直接人工合成。
(2) 基因表达载体的构建：
①基因表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。
②基因表达载体的构建方法：
(3)将目的基因导入受体细胞：
(4) 目的基因的检测与鉴定：
①目的基因插入检测：DNA分子杂交。
②目的基因转录检测：(核酸)分子杂交。
③目的基因翻译检测：抗原—抗体杂交。
④个体生物学水平检测：根据目的基因表达出的性状判断。
二 细胞工程
1．动物细胞培养与植物组织培养的比较
项目 动物细胞培养 植物组织培养
培养前处理 无菌、用胰蛋白酶处理，使组织细胞相互分散开 无菌、离体
培养基成分 葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等
培养基状态 液体培养基 固体培养基
项目 动物细胞培养 植物组织培养
过程 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织→原代培养→传代培养→细胞群 离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽―→植物体
能否培养成个体 不能 能
应用 举例 大规模生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；皮肤移植；检测有毒物质的毒性等 快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物；制造人工种子；培育转基因作物等
2．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
3．动物细胞核移植和单克隆抗体
(1)动物细胞核移植：
供体体细胞→细胞培养→体细胞(核)
　　　　　　　　　　↓注入
卵母细胞→减Ⅱ中期去核→无核卵母细胞→重组细胞→
重组胚胎→代孕母牛→生出与供体遗传性状相同的个体。
三、基因工程的相关问题
例1、回答有关基因工程的问题：
(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_____________________________________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为___________________________________________________。
为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_____，常用抗原－抗体杂交技术。
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________上。
【归纳总结】(1)一般使用同一种限制酶切割目的基因和载体(载体上带有标记基因)。特殊情况下，只要切下的末端相同，也可使用不同的限制酶。
(2)DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
(3)限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链中特定的位置断开，而解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
(4)目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志，基因工程是否成功表现在目的基因是否成功表达。
四、细胞融合的原理及应用
例2、絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。
据图回答：
(1)溶菌酶的作用是______________________________。
(2)PEG的作用是________________________________。
(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_____________。
(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。
(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置________为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。
(6)目的菌的种群增长曲线呈____________型。在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是________________________________________________________________________。
【拓展提升】
(1)动物细胞融合和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质；植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质。
(2)植物体细胞杂交后的细胞具有全能性，动物细胞融合后的产物没有全能性。
五、 胚胎工程的应用
例3、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)在对胎儿进行镰刀型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)。
【归纳总结】生物工程技术应用的组合
(1)转基因植物培育：基因工程＋植物组织培养。
(2)转基因动物培育：基因工程＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(3)核移植(克隆)动物培育：核移植＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(4)胚胎移植：有性生殖＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(5)植物体细胞杂交：酶工程＋体细胞融合＋植物组织培养。
(6)试管婴儿：体外受精＋动物细胞培养＋胚胎移植。
六、生态工程的原理及应用
例4、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。
【拓展提升】
(1)生态工程产生的时代背景：当前人类面临着全球环境变化和经济全球化问题，人们基本达成走可持续发展道路的共识。
(2)生态工程的理论基础和技术保障：生态学与工程学的结合，为可持续发展提供了理论基础和技术保障。
(3)我国正处于经济飞速发展时期，大规模的生态建设、环境治理和西部大开发等工程正在实施，生态工程学面临着难得的发展机遇。
(4)生态工程建设目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。(简而言之：少消耗、多效益、可持续)
(5)不忘大自然固有的强大的生态恢复力量，不能误认为只要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。
【高频考点突破】
考点一 基因工程和蛋白质工程
1．基因操作的工具
2．基因工程的基本操作程序
(1)获取目的基因的方法
①从基因文库中获取；
②利用 PCR (聚合酶链式反应)技术扩增目的基因；
③人工合成。
(2)基因表达载体的构建(基因工程的核心)
①构建目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用；
②一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
(3)将目的基因导入受体细胞——转化
②受体种类不同，所用的受体细胞种类也不相同。
植物——一般为体细胞(可经组织培养成为完整个体)。
动物——受精卵(因为体细胞的全能性受到严格限制)。
③转化实质：目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
（4）目的基因的检测与鉴定
3.蛋白质工程及与基因工程的区别和联系
例1、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
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，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。
【变式探究】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
考点二 细胞工程及其应用
1．动、植物细胞全能性
(1)原因：生物体的每个细胞都含有发育成完整个体所必需的全部基因。
(2)全能性表现的大小：受精卵的全能性最大，其次是生殖细胞，体细胞相对较小。
(3)全能性表现与细胞种类有关：离体的植物体细胞的全能性在一定条件下可充分体现。离体的动物体细胞，全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性，需要借助卵细胞的细胞质才能体现出来。未离体细胞的全能性不能表达，只能在机体调控下定向分化。
2．动物细胞培养与植物组织培养的比较
3.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
4.单克隆抗体
例2、关于现代生物技术应用的叙述，错误的是( )
A．蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质
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以用于植物茎尖脱毒
D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养
【变式探究】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
考点三 胚胎工程及其应用
1、受精过程
(1)精子和卵子的发生
(2)．受精过程
①准备阶段：包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期。
②受精阶段：包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌、雄原核形成及其融合。
③防止多个精子入卵受精的屏障
a.透明带反应。
b.卵黄膜封闭作用。
(3)受精的标志和受精完成的标志
①卵子受精的标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
②受精完成的标志：雌、雄原核的融合。
2.胚胎移植：
(1)操作对象：雌性动物的早期胚胎，或通过体外受精及其他方式得到的胚胎；
(2)受体：同种的、生理状态相同的其他雌性动物；
(3)本质：生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程；
(4)地位：是胚胎工程技术的终端环节，即任何胚胎只有移植给受体才能获得后代。
(5)流程:
3．胚胎分割
(1)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
(2)囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(3)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法还有核移植。
4.、胚胎干细胞
(1)．哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。
(2)．具有胚胎细胞的特性：在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。
【变式探究】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
考点四 生态工程
生态工程遵循原理归纳与举例
例4、现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝光池兼氧池植物池”，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：
⑴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。
⑵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、菌落、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。
【经典考题精析】
（2013·新课标全国Ⅰ卷）40. 【生物——选修3 现代生物科技专题】（15分）
阅读如下材料：
材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
材料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。
材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎课在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
（1）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用 法。构建基因表达载体常用的工具酶有 和 。在培育转基因植物是，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是 。
（2）材料乙属于 工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对 进行改造，或制造一种 的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的 序列发生了改变。
（4）材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、生理状况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。
（2013·新课标全国Ⅱ卷）40. 【生物——选修3 现代生物科技专题】（15分）
甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：
（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用______酶和______酶去除细胞壁，获得具有活力的______，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成______组织，然后经过______形成完整的杂种植株。这种培育技术称为______。
（2）上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指______________________________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是___________。
（3）这处杂交植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的___________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
（2）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 ，也可从灰鼠体内取出卵子，通过 后进行早期胚胎培养获得。
（3）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。
（4）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。
（2013·江苏卷）15. 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
（2013·海南卷）31.【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分）
单纯疱疹病毒I型(HSV-I)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测HSV-1。回答下列问题：
(1)在制备抗HSV-I的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的HSV-1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗____的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了____反应，再从小鼠的____中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的____细胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是____。
(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的____中使其增殖，再从____中提取、纯化获得。
(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-I蛋白，其原因是该抗体具有____和____等特性。
①图中X表示____过程。
②从基因组数据库中查询Bcl-2 mRNA的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成____用于PCR扩增，PCR过程第一轮循环的模板是____。
1. （2012上海T9，2分）酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有
A．热稳定性 B．催化高效性 C．催化特异性 D．可反复使用性
2. （2012上海T13，2分）以绵羊红细胞刺激小鼠脾脏B淋巴细胞，再将后者与小鼠骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞克隆群，由此筛选出的单克隆杂交瘤细胞所产生的抗体
A．能识别绵羊整个红细胞 B．只识别绵羊红细胞表面的特定分子
C．能识别绵羊所有体细胞 D．只识别绵羊所有体细胞表面的特定分子
3. （2012浙江T2,6分）下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是
A. 绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B. 卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大
C. 囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D. 原肠胚发育分化形成内外两个胚层
4. （2012江苏T9，2分）通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B. 受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C. 对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D. 胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
6.（2012海南卷 4）下列操作中，不可能导致淀粉酶活性发生变化的是
A．淀粉酶溶液中加入强酸 　　B．淀粉酶溶液中加入蛋白酶
C．淀粉酶溶液中加入淀粉溶液 D．淀粉酶经高温烘干制成粉剂
7.（2012上海卷 6）生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致
A．蛋白质分解为多肽链 B．多肽链分解为若干短肽
C．多肽链分解为氨基酸 D．氨基酸分解为氨基和碳链化合物
8.（2012上海卷）9．酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有
A．热稳定性 B．催化高效性 C．催化特异性 D．可反复使用性
9．(2012年高考全国卷33)（注意：在试题卷上作答无效）
某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
① 在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5ml，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1ml。
② 各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1ml，摇匀。
③ 将5支试管放入70℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④ 取出各试管，分别加入斐林试剂2ml，摇匀。
⑤ 观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由（不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数），以便实验能得到正确的预期结果。
（1） 。
（2） 。
10．(2012福建高考26—Ⅰ)Ⅰ. 大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中的蛋白酶的活性进行研究。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？___________。理由是____________________________________________。
（3）研究还发现，大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少，活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低 的比例，以减少对海洋的污染。
1.（2011·广东卷）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
2.（2011·浙江卷）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细胞质粒
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
4、（2011·江苏卷）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要加入血清
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
5.（2011·浙江卷）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用其超数排卵
B乙过程的目的之，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
6.（2011·安徽卷）Ⅱ.（9分）家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以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。改PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液（含Mg2+）、水，4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、_____________和_________________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，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。
7、（2011·江苏卷）请回答基因工程方面的问题：（1）利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞同DNA复制类似（如下图所示）。
图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。 ①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为　 　。
②在第　 　轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。
（3）PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为　 　。
8.（2011福建卷）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，过程如右图。
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Ⅱ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，Ⅱ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，据此判断胎儿为 （正常/患者/携带者）。
（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是___________、早期胚胎培养和胚胎移植。
10.（2011四川卷）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
。
11.（2011广东卷） 登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。
（1）将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出 、 和 。
（2）科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1群体中A基因频率是 ，F2群体中A基因频率是 。
（3）将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置（如图11），将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代 ，原因是 。
ＧＣＧＣＧＡＣＣＡＧＡＡＣＵＣＵＡＡ”，则Tn比ｔ多编码　　　　　个氨基酸（起始密码子位置相同，ＵＧＡ、ＵＡＡ为终止密码子）。
（3）假设该油菜基因连接到拟南芥染色体并替换其中一个t基因，则③中进行减数分裂的细胞在联会时的基因为 ；同时，③的叶片卷曲（叶片正常对叶片卷曲为显性，且与种皮性状独立遗传），用它与种皮深褐色、叶片正常的双杂合体拟南芥杂交，其后代中所占比列最小的个体表现为 ；取③的茎尖培养成16颗植珠，其性状通常 （填 不变或改变）。
（4）所得的转基因拟南芥与野生型拟南芥 （填是或者不是）同一个物种。
13.（2011新课标全国卷）现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝光池兼氧池植物池”，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：【2014考纲解读】
4．从考查内容上看，植物组织培养、植物体细胞杂交、动物细胞融合及应用、胚胎工程操作及胚胎干细胞应用等是高频考点。
5．从考查角度上看，联系生活生产实际，以现代生物科学研究成果为背景，综合命题考查现代生物技术的原理、操作及应用。
6．从命题趋势上看，预计2014年高考仍然结合现代生物技术成果在医学实践、农业生产应用方面进行命题，考查现代生物工程技术的原理、操作及应用。
【重点知识梳理】
一、基因工程
1．基因工程的基本工具
2．基因工程的操作步骤
(1) 目的基因的获取：
①从基因文库中获取。
②利用PCR技术扩增。
③用化学方法直接人工合成。
(2) 基因表达载体的构建：
①基因表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。
②基因表达载体的构建方法：
(3)将目的基因导入受体细胞：
(4) 目的基因的检测与鉴定：
①目的基因插入检测：DNA分子杂交。
②目的基因转录检测：(核酸)分子杂交。
③目的基因翻译检测：抗原—抗体杂交。
④个体生物学水平检测：根据目的基因表达出的性状判断。
二 细胞工程
1．动物细胞培养与植物组织培养的比较
项目 动物细胞培养 植物组织培养
培养前处理 无菌、用胰蛋白酶处理，使组织细胞相互分散开 无菌、离体
培养基成分 葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等
培养基状态 液体培养基 固体培养基
项目 动物细胞培养 植物组织培养
过程 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织→原代培养→传代培养→细胞群 离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽―→植物体
能否培养成个体 不能 能
应用 举例 大规模生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；皮肤移植；检测有毒物质的毒性等 快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物；制造人工种子；培育转基因作物等
2．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
3．动物细胞核移植和单克隆抗体
(1)动物细胞核移植：
供体体细胞→细胞培养→体细胞(核)
　　　　　　　　　　↓注入
卵母细胞→减Ⅱ中期去核→无核卵母细胞→重组细胞→
重组胚胎→代孕母牛→生出与供体遗传性状相同的个体。
(2)单克隆抗体：
①单克隆抗体的制备过程：
多种杂交细胞→在具有筛选作用的培养基上培养→克隆筛选出的杂交细胞→将不同种杂交细胞分开，并克隆专一抗体，检验阳性细胞→注射到小鼠体内或体外培养→获得单克隆抗体。
②杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一性抗体。
③单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、产量大。
三、基因工程的相关问题
例1、回答有关基因工程的问题：
(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_____________________________________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为___________________________________________________。
为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_____，常用抗原－抗体杂交技术。
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________上。
需要的蛋白质　Ca2＋　DNA分子杂交技术　人胰岛素　(3)T－DNA　染色体的DNA
【归纳总结】(1)一般使用同一种限制酶切割目的基因和载体(载体上带有标记基因)。特殊情况下，只要切下的末端相同，也可使用不同的限制酶。
(2)DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
(3)限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链中特定的位置断开，而解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
(4)目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志，基因工程是否成功表现在目的基因是否成功表达。
四、细胞融合的原理及应用
例2、絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。
据图回答：
(1)溶菌酶的作用是______________________________。
(2)PEG的作用是________________________________。
(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_____________。
(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。
(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置________为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。
(6)目的菌的种群增长曲线呈____________型。在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是________________________________________________________________________。
【拓展提升】
(1)动物细胞融合和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质；植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质。
(2)植物体细胞杂交后的细胞具有全能性，动物细胞融合后的产物没有全能性。
五、 胚胎工程的应用
例3、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)在对胎儿进行镰刀型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)。
【归纳总结】生物工程技术应用的组合
(1)转基因植物培育：基因工程＋植物组织培养。
(2)转基因动物培育：基因工程＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(3)核移植(克隆)动物培育：核移植＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(4)胚胎移植：有性生殖＋动物细胞培养＋胚胎移植。
(5)植物体细胞杂交：酶工程＋体细胞融合＋植物组织培养。
(6)试管婴儿：体外受精＋动物细胞培养＋胚胎移植。
六、生态工程的原理及应用
例4、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。
工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。
【拓展提升】
(1)生态工程产生的时代背景：当前人类面临着全球环境变化和经济全球化问题，人们基本达成走可持续发展道路的共识。
(2)生态工程的理论基础和技术保障：生态学与工程学的结合，为可持续发展提供了理论基础和技术保障。
(3)我国正处于经济飞速发展时期，大规模的生态建设、环境治理和西部大开发等工程正在实施，生态工程学面临着难得的发展机遇。
(4)生态工程建设目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。(简而言之：少消耗、多效益、可持续)
(5)不忘大自然固有的强大的生态恢复力量，不能误认为只要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。
【高频考点突破】
考点一 基因工程和蛋白质工程
1．基因操作的工具
2．基因工程的基本操作程序
(1)获取目的基因的方法
①构建目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用；
②一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
(3)将目的基因导入受体细胞——转化
②受体种类不同，所用的受体细胞种类也不相同。
植物——一般为体细胞(可经组织培养成为完整个体)。
动物——受精卵(因为体细胞的全能性受到严格限制)。
③转化实质：目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
（4）目的基因的检测与鉴定
3.蛋白质工程及与基因工程的区别和联系
例1、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
【变式探究】家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以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。改PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液（含Mg2+）、水，4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、_____________和_________________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，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。
【变式探究】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
考点二 细胞工程及其应用
1．动、植物细胞全能性
(1)原因：生物体的每个细胞都含有发育成完整个体所必需的全部基因。
(2)全能性表现的大小：受精卵的全能性最大，其次是生殖细胞，体细胞相对较小。
(3)全能性表现与细胞种类有关：离体的植物体细胞的全能性在一定条件下可充分体现。离体的动物体细胞，全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性，需要借助卵细胞的细胞质才能体现出来。未离体细胞的全能性不能表达，只能在机体调控下定向分化。
2．动物细胞培养与植物组织培养的比较
3.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合（单克隆抗体的制备）
理论基础（原理） 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性、细胞增殖
融合前处理 酶解法去除细胞壁（纤维素酶、果胶酶等） 注射特定抗原，免疫小鼠，获取效应B淋巴细胞
促融 ①物理法：离心、振动、电激等；②化学法：聚乙二醇（PEG） ①物化法：与植物细胞融合相同；②生物法：灭活的仙台病毒
过程 第一步：原生质体的制备；第二步：原生质体的融合；第三步：杂种细胞的筛选与培养； 第四步：杂种植株的诱导与鉴定 第一步：正常小鼠免疫处理；第二步：动物细胞融合；第三步：杂交瘤细胞筛选与培养；第四步：单克隆抗体的提纯
用途 ①克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展杂交亲本的组合范围；②克服有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，研究细胞质遗传 ①制备单克隆抗体；②诊断、治疗疾病，如生物导弹
4.单克隆抗体
(1)．制备过程
(2)．生产单克隆抗体的方法有三种
①利用动物细胞融合技术形成的杂交瘤细胞生产单克隆抗体；
②将目的基因导入浆细胞，利用基因工程生产单克隆抗体；
③利用动物细胞核移植技术生产单克隆抗体。
(3)．特点：化学性质单一、特异性强、灵敏度高、可大量生产。
(4)．应用：①作为诊断试剂。②用于治疗疾病和运载药物，如生物导弹。
例2、关于现代生物技术应用的叙述，错误的是( )
A．蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质
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以用于植物茎尖脱毒
D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养
【变式探究】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
考点三 胚胎工程及其应用
1、受精过程
(1)精子和卵子的发生
①精子的发生：精原细胞先通过有丝分裂增殖，部分精原细胞发育成初级精母细胞后进行减数分裂。变形过程中，细胞核为精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜，为精子运动提供能量，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落。
②卵子的发生：在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞，被卵泡细胞包围；减Ⅰ分裂在排卵前后完成，形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备受精；减Ⅱ分裂是在受精过程中完成的。
(2)．受精过程
①准备阶段：包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期。
②受精阶段：包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌、雄原核形成及其融合。
③防止多个精子入卵受精的屏障
2.胚胎移植：
(1)操作对象：雌性动物的早期胚胎，或通过体外受精及其他方式得到的胚胎；
(2)受体：同种的、生理状态相同的其他雌性动物；
(3)本质：生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程；
(4)地位：是胚胎工程技术的终端环节，即任何胚胎只有移植给受体才能获得后代。
(5)流程:
3．胚胎分割
(1)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
(2)囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(3)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法还有核移植。
4.、胚胎干细胞
(1)．哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。
(2)．具有胚胎细胞的特性：在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。
例3、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要加入血清
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
【变式探究】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
考点四 生态工程
生态工程遵循原理归纳与举例
理论基础 内容 意义 举例
物质循环再生原理 物质循环 物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽，用之不竭 避免环境污染及对其他系统稳定性和发展的影响 无废弃物农业
物种多样性原理 生态系统的抵抗力稳定性 物种多，营养关系复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，生物多样性程度高，可以为各类生物提供多种机会和条件。营养关系越复杂，有限资源下就可以容纳更多的生物量 避免生态系统结构和功能失衡 单纯林引起的“绿色荒漠”问题
协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 指生物与环境平衡，需要考虑环境承载力，即指某种环境所能养活的生物种群的数量 避免生态系统的失衡和破坏 赤潮和水华等水体富营养化问题
整体性原理 社会、自然、经济复合系统 生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑社会和经济等系统的影响力 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 林业建设中自然生态系统与社会、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 生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的 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 系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果 保持系统较高的生产力 藻类和珊瑚虫的关系
例4、现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝光池兼氧池植物池”，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：
⑴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。
⑵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、菌落、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。
【变式探究】下列有关生态工程的描述错误的是（ ）
A．生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系
B．中国农民实施的“无废弃物农业”所包含的生态学原理是物质的循环再生
C．在林业工程建设时要考虑系统的整体性原理，防止“前面造林，后面砍林”
D．我国南方水网地区的桑基鱼塘模式体现了系统的结构决定功能的原理
态系统，大大提高了系统的生产力，充分体现了系统学和工程学的原理。
【经典考题精析】
【2013高考真题精选】
（2013·新课标全国Ⅰ卷）40. 【生物——选修3 现代生物科技专题】（15分）
阅读如下材料：
材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
材料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。
材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎课在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
（1）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用 法。构建基因表达载体常用的工具酶有 和 。在培育转基因植物是，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是 。
（2）材料乙属于 工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对 进行改造，或制造一种 的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的 序列发生了改变。
（4）材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、生理状况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。
（2013·新课标全国Ⅱ卷）40. 【生物——选修3 现代生物科技专题】（15分）
甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：
（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用______酶和______酶去除细胞壁，获得具有活力的______，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成______组织，然后经过______形成完整的杂种植株。这种培育技术称为______。
（2）上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指______________________________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是___________。
（3）这处杂交植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的___________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
（2013·山东卷）35、（8分）【生物——现代生物科技专题】
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）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为 ，培养的细胞在贴壁成长至充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为 。
（2）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 ，也可从灰鼠体内取出卵子，通过 后进行早期胚胎培养获得。
（3）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。
（4）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。
（2013·江苏卷）17. 将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是
A. 探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B. 经管口 3 取样检测酒精和CO2 的产生情况
C. 实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D. 改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
（2013·江苏卷）15. 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
（2013·海南卷）31.【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分）
单纯疱疹病毒I型(HSV-I)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测HSV-1。回答下列问题：
(1)在制备抗HSV-I的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的HSV-1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗____的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了____反应，再从小鼠的____中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的____细胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是____。
(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的____中使其增殖，再从____中提取、纯化获得。
(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-I蛋白，其原因是该抗体具有____和____等特性。
（2013·福建卷）9．[生物—现代生物科技专题]必答题(10分)
克隆猪成功率较低，与早期胚胎细胞异常凋亡有关。Bcl-2基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞淍亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图。
请回答：
(1)图中重组细胞的细胞核来自____细胞，早期胚胎移入受体子宫继续发育，经桑椹胚、囊胚和____胚最终发育为克隆猪。
(2)在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl-2 cDNA的分子数，进而计算总mRNA中Bcl-2 mRNA的分子数，从而反映出Bcl-2基因的转录水平。
①图中X表示____过程。
②从基因组数据库中查询Bcl-2 mRNA的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成____用于PCR扩增，PCR过程第一轮循环的模板是____。
【2012高考真题精选】
1. （2012上海T9，2分）酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有
A．热稳定性 B．催化高效性 C．催化特异性 D．可反复使用性
2. （2012上海T13，2分）以绵羊红细胞刺激小鼠脾脏B淋巴细胞，再将后者与小鼠骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞克隆群，由此筛选出的单克隆杂交瘤细胞所产生的抗体
A．能识别绵羊整个红细胞 B．只识别绵羊红细胞表面的特定分子
C．能识别绵羊所有体细胞 D．只识别绵羊所有体细胞表面的特定分子
3. （2012浙江T2,6分）下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是
A. 绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B. 卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大
C. 囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D. 原肠胚发育分化形成内外两个胚层
4. （2012江苏T9，2分）通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B. 受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C. 对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D. 胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
5．(2012江苏高考16)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果” 的叙述，合理的是
A. 先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
B. 实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C. 相同 pH 时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D. 衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果
6.（2012海南卷 4）下列操作中，不可能导致淀粉酶活性发生变化的是
A．淀粉酶溶液中加入强酸 　　B．淀粉酶溶液中加入蛋白酶
C．淀粉酶溶液中加入淀粉溶液 D．淀粉酶经高温烘干制成粉剂
7.（2012上海卷 6）生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致
A．蛋白质分解为多肽链 B．多肽链分解为若干短肽
C．多肽链分解为氨基酸 D．氨基酸分解为氨基和碳链化合物
8.（2012上海卷）9．酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有
A．热稳定性 B．催化高效性 C．催化特异性 D．可反复使用性
9．(2012年高考全国卷33)（注意：在试题卷上作答无效）
某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
① 在A、B、C、D、E5支试管中分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5ml，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1ml。
② 各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1ml，摇匀。
③ 将5支试管放入70℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④ 取出各试管，分别加入斐林试剂2ml，摇匀。
⑤ 观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由（不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数），以便实验能得到正确的预期结果。
（1） 。
（2） 。
【答案】
10．(2012福建高考26—Ⅰ)Ⅰ. 大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中的蛋白酶的活性进行研究。
（1）查询资料得知，18℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是_________________。
（2）资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15—18℃之间，学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15—18℃间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。
①探究试验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是__________，可用______________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组合幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在_________________。
③为了控制试验温度，装有酶和底物的试管应置于_____________中以保持恒温。单位时间内______________可以表示蛋白酶催化效率高低。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？___________。理由是____________________________________________。
（3）研究还发现，大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少，活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低 的比例，以减少对海洋的污染。
【2011高考真题精选】
1.（2011·广东卷）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
2.（2011·浙江卷）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细胞质粒
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
3、（2011·江苏卷）关于现代生物技术应用的叙述，错误的是
A．蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质
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以用于植物茎尖脱毒
D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养
4、（2011·江苏卷）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要加入血清
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
5.（2011·浙江卷）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用其超数排卵
B乙过程的目的之，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
6.（2011·安徽卷）Ⅱ.（9分）家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以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。改PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液（含Mg2+）、水，4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、_____________和_________________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，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。
7、（2011·江苏卷）请回答基因工程方面的问题：（1）利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞同DNA复制类似（如下图所示）。
图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。 ①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为　 　。
②在第　 　轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。
（2）设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物（只标注了部分碱基序列）都不合理（如下图），请分别说明理由。
① 第1组：　 　；②第二组　 　。
（3）PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为　 　。
（4）用限制酶EcoR、MboⅠ 单 独或立命切割同一种质料，得到的DNAT片段长度如下图（1kb即1000个碱基对），请在答题卡的指定位置画出质料上EcoR、MboⅠ 的切割位点。
8.（2011福建卷）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，过程如右图。
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Ⅱ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，Ⅱ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，据此判断胎儿为 （正常/患者/携带者）。
9.（2011山东卷）人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。
（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死的雌鼠________中获取。
（2）图中的高血压相关基因作为__________，质粒作为_________,二者需用________切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有________有关。
（3）子代大鼠如果________和__________，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。
（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是___________、早期胚胎培养和胚胎移植。
10.（2011四川卷）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
11.（2011广东卷） 登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。
（1）将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出 、 和 。
（2）科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1群体中A基因频率是 ，F2群体中A基因频率是 。
（3）将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置（如图11），将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代 ，原因是 。
12.（2011重庆卷）拟南芥是遗传学研究的模式植物，某突变体可用于验证相关的基因的功能。野生型拟南芥的种皮为深褐色（TT），某突变体的种皮为黄色（tt）,下图是利用该突变体验证油菜种皮颜色基因(Tn)功能的流程示意图。
（1）与拟南芥t基因的mRNA相比，若油菜Tn基因的mRNA中UGA变为ＡＧＡ，其末端序列成为“－ＡＧＣＧＣＧＡＣＣＡＧＡＡＣＵＣＵＡＡ”，则Tn比ｔ多编码　　　　　个氨基酸（起始密码子位置相同，ＵＧＡ、ＵＡＡ为终止密码子）。
（２）图中①应为 。若②不能在含抗生素Ｋａｎ的培养基上生长，则原因是 .若③的种皮颜色为 ，则说明油菜基因与拟南芥T基因的功能相同。
（3）假设该油菜基因连接到拟南芥染色体并替换其中一个t基因，则③中进行减数分裂的细胞在联会时的基因为 ；同时，③的叶片卷曲（叶片正常对叶片卷曲为显性，且与种皮性状独立遗传），用它与种皮深褐色、叶片正常的双杂合体拟南芥杂交，其后代中所占比列最小的个体表现为 ；取③的茎尖培养成16颗植珠，其性状通常 （填 不变或改变）。
（4）所得的转基因拟南芥与野生型拟南芥 （填是或者不是）同一个物种。
13.（2011新课标全国卷）现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝光池兼氧池植物池”，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）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，水生生物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了 （生态系统、菌落、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。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。

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