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胚胎工程与生态工程
考点分析
1.从近五年的全国卷命题来看，对于胚胎移植的概念及移植胚胎的来源有所考查，其他知识均未涉及。
2．多以简单的科研实例为载体考查本部分知识。如胚胎移植的概念、基本程序等。有时也会结合基因工程技术或动物细胞工程技术综合考查。
3．备考时，注意以下两个方面：
(1)图解分析法理解胚胎发育的过程和胚胎移植的程序。
(2)列表比较法理解生态工程的五个原理与实例。
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[来源:学#科#网Z#X#X#K]
一、生态工程的原理
1.基本原理
(1)物质循环再生原理：物质在生态系统中循环往复、分层分级利用。
(2)物种多样性原理：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。
(3)协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。
(4)整体性原理：进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
(5)系统学和工程学原理：包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。
二、胚胎工程的基本原理及应用
1.受精与早期胚胎培养
(1)体内受精的过程：
精子穿越放射冠和透明带→精子进入卵细胞膜→原核形成→配子结合
(2)体外受精技术：
①卵母细胞的采集和培养。
②精子的采集和获能。
(3)早期胚胎发育：
①过程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚
②图示：
2．胚胎工程的操作流程
3．应用
(1)胚胎移植的应用
①加速育种工作和品种改良。
②可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。
(2)胚胎分割技术的应用
加速繁殖速度，为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。
【归纳总结】　
胚胎移植中两次使用激素及两次检查的作用
1．胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素等对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。
2．胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
三、生物技术的安全性和伦理问题
1.转基因生物安全性问题
(1)食物安全方面：可能合成出毒蛋白，出现新的过敏原，改变食物的营养成分。
(2)生物安全方面：有可能造成“基因污染”，危害生物的多样性。
(3)环境安全方面：有可能打破物种界限，改变生态系统的能量流动和物质循环；造成二次污染或产生出危害动、植物和人类的生物或产物。
2．转基因生物存在安全性的原因
(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。
(2)目的基因往往是异种生物的基因。
(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
3．生物技术的伦理问题
(1)克隆人技术
①违反人类伦理道德。
②冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。
③人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。
(2)设计试管婴儿
①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。
②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。
(3)基因检测
①对个人隐私权提出挑战。
②制造基因歧视。
考点突破
高频考点一　胚胎工程
例1．（2018江苏卷，10）下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述，正确的是（　　）
A．采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理
B．体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植
C．使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应
D．利用胚胎分割技术，同卵多胎较同卵双胎成功率更高
【答案】A
【解析】用促性腺激素对良种奶牛进行注射处理，可促使其超数排卵，A正确；进行移植的胚胎是桑椹胚或囊胚，B错误；受体对移植的胚胎几乎不发生免疫排斥反应，因此无需使用免疫抑制剂，C错误；利用胚胎分割技术，同卵双胎较同卵多胎成功率更高，D错误。
【变式探究】（2017年江苏卷，14）下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是（　　）
A．精子在获能液中于37℃、5% CO2条件下培养的目的是使精子获能
B．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用
C．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异
D．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
【答案】C
【变式探究】下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
回答下列问题：
(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用________的方法。②代表的过程是________。
(2)经过多次传代后，供体细胞中________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是
________________________________________________________________________。
(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_______。
解析：(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为XX(雌性)或XY(雄性)。卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。②过程是将早期胚胎移植到代孕个体的子宫中，即代表的是胚胎移植。(2)一般来说，动物细胞在传代培养到10～50代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时一般选10代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是：克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
答案：(1)XX或XY　显微操作　胚胎移植　(2)遗传物质　(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响　(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性
【变式探究】阅读如下资料：
资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到________种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为________体，兔乙称为________体。
答案：(3)同　供　受
高频考点二　生态工程
例2、现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(填“生态系统”、“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的________能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、________和________等原理。
(4)一般来说，生态工程的主要任务是对________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
解析：(1)依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池后，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。(2)据本小题提供的信息可推知，植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。(4)根据本小题中提供的信息可推测出，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损的生态系统进行修复。
答案： (1)无氧和有氧(或细胞)　(2)群落　一　生产者　太阳　(3)物质循环再生　物种多样性　(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)
【举一反三】Ⅰ.我国科研人员克隆了100多个重要基因，取得了抗虫棉、抗虫玉米、耐除草剂大豆等一批重大转基因成果。请回答下列问题：
(1)抗虫棉中转入的Bt毒蛋白基因是从苏云金(芽孢)杆菌中分离出来的，该基因编码的Bt蛋白对哺乳动物________(填“有”或“无”)毒害作用。
(2)每一种Bt毒蛋白的杀虫范围有限，对现有的毒蛋白进行________，使其具有更广杀虫范围，属于________(生物工程)的范畴。
(3)随着转基因成果的不断涌现，人们对转基因生物的安全性的关注与日俱增，在食物安全、生物安全和________三个方面发生了激烈争论。
Ⅱ.关注生态工程的建设。
(1)与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、________、可持续的工程体系。
(2)“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式，该模式主要遵循生态工程的________原理。我国西北一些地区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成了残败的“灰色长城”，其失败的原因主要是违背了________原理。
(3)甘肃陇南地区的“九子登科”模式是哪种生态工程建设的实例(　　)
A．草原生态恢复工程　　　 B．城市环境工程[来源:学§科§网Z§X§X§K]
C．小流域综合治理生态工程 D．湿地生态恢复工程
答案：Ⅰ.(1)无
(2)改造　蛋白质工程
(3)环境安全
Ⅱ.(1)多效益
(2)物质循环再生　协调与平衡
(3)C
【变式探究】如图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题：
(1)该生态系统中最主要的成分是________，鸭在该生态系统中属于第______营养级。
(2)若该生态系统中有鼠，调查鼠的种群密度，常用的方法是________；调查该生态系统中杂草中稗草的种群密度，一般采用的方法是________。
(3)在生态系统中，基本组成元素能在生物群落和无机环境中不断循环，为什么还要往农田中不断施加氮肥？
_______________________________________________________________________。
(4)写出该生态系统运用的生态工程原理：______________________(至少2种)。
答案：(1)水稻、杂草、蔬菜(生产者)　二、三
(2)标志重捕法　样方法
(3)氮元素不断通过农产品输出该生态系统
(4)物质循环再生、整体性、协调与平衡、物种多样性等原理

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