高考生物一轮教师用书 第4讲 生态工程教案 新人教版选修3.doc

第四讲生态工程教材知识问题化梳理一、生态工程的基本原理1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。2特点少消耗、多效益、可持续的工程体系。3基本原理(1)物质循环再生原理：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。(2)物种多样性原理：生物多样性程度高，可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。(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，如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。(4)整体性原理：在进行生态工程建设时，不但要考虑到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：系统的结构决定功能原理：在生态工程建设中，需要利用此原理来改善和优化系统的结构，从而达到功能改善的效果。系统整体性原理：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，即“112”。二、生态工程的实例(连线)效果自评组合式设计一、在小题集训中洞悉命题视角1“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。()2在建设高新农业时，沼气池的建立是遵循物质循环再生原理。()3根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量。()4“总体功能大于各部分之和的效果”是利用系统整体性原理。()5在建设生态工程时，既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。()二、在回顾教材图表中强化学科能力据窦店农村综合发展生态工程示意图回答问题。(1)该生态工程遵循的主要原理有哪些？答案：物质循环再生原理、物种多样性原理和整体性原理。(2)该生态工程实现物质循环再生的主要措施是什么？答案：建立沼气池，实现了废物再利用。生态工程的基本原理项目理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响“无废弃物农业”物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高，可提高生态系统的抵抗力稳定性“三北”防护林建设中的单纯林问题；珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题整体性原理社会经济自然复合系统统一协调各种关系，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：分布式结构优于集中式和环式结构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：总体功能大于各部分之和能保持很高的系统生产力珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系例1下列有关生态工程的原理和事例中，错误的是()选项有关事例相关的生态工程原理a.无废弃物农业遵循物质循环再生原理b.在人工林中增加植被的层次遵循物种多样性原理c.无锡太湖水体富营养化引起大面积水华违反协调与平衡原理d.前面造林，后面砍树违反系统学和工程学原理解析如果违反生态工程的整体性原理，农民的生计得不到保证，随时会发生“前面造林，后面砍树”的现象。答案d生态工程的实例类型问题原理对策案例 农村综合发展型生态工程资源有限，人多地少物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理建立综合发展型生态工程窦店村以沼气工程为中心的生态工程 小流域综合治理生态工程小流域的水土流失整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理运用多种原理，应用多种措施综合治理甘肃陇南县“九子登科”模式大区域生态系统恢复工程土地荒漠化协调与平衡原理、整体性原理退耕还林还草、植树造林等“三北”防护林退耕还林还草工程湿地生态恢复工程湿地的缩小和破坏控制污染、退耕还湖江西鄱阳湖湿地生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程矿区生态环境的破坏系统学和工程学原理修复土地、恢复植被赤峰市元宝山矿区生态恢复工程 城市环境生态工程环境污染协调与平衡原理、整体性原理等城市绿化、污水净化、废弃物处理、合理布局等污水及垃圾处理、城市绿化 例2下图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于()a湿地生态恢复的生态工程b节水和废水处理与应用的生态工程c小流域综合治理与开发的生态工程d清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程解析由于图示没有造成污染，所以不可能是湿地生态恢复的生态工程或小流域综合治理与开发的生态工程；题图中没有提及能量问题，也不可能是清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。答案b课件展示更丰富见课件光盘易误点对生态工程实例所用的原理辨析不清失误类型审题偏差类失误如图是某同学绘制的我国北方农区的一种“四位一体”的生态家园示意图，其中沼气池、 猪舍、厕所和日光温室等保持了合理的结构和比例。下列说法正确的是(双选)() a在农村发展沼气有利于保护林草植被b该工程充分体现了物质循环再生的原理c保持生物比例合理遵循整体性原理d能量可随着沼气的使用而流入生物体内自主尝试选_ab_关键点获取信息图中所示生态家园，通过建立沼气池实现了废物的再利用，从而实现了物质的循环再生，沼气池可提供燃气，减少了木材燃料的消耗，利于保护林草植被沼气池、猪舍、厕所和日光温室等保持了合理的结构和比例遵循系统学与工程学原理，而不是遵循整体性原理(1)因不能准确理解整体性原理和物质循环再生原理的区别，而误选c项。(2)因对能量单向流动的理解不透彻，而误选d项。现代生物科技专题(时间60分钟，满分100分)一、选择题(每小题2分，共40分)1下列有关基因工程的叙述中，正确的是()a基因工程又叫体外dna重组技术becor酶只能切割含目的基因的dnacti质粒只能运载bt毒蛋白基因d基因表达载体上含有终止密码子解析：选aecor酶能识别所有含有gaattc序列的dna分子；ti质粒是农杆菌中的环状dna分子，可携带与插入位点相符的外源基因；终止密码子在mrna上，而基因表达载体是重组的dna分子。2(2013杭州名校模考)下列有关植物体细胞杂交技术的叙述，错误的是()a需要在无菌环境条件下且培养基中需要加入植物激素b需要纤维素酶和果胶酶处理以获得原生质体c植物体细胞杂交技术的原理是基因重组d利用植物体细胞杂交可以获得多倍体植株解析：选c植物体细胞杂交技术的原理是细胞膜的流动性以及植物细胞的全能性。3对转基因生物的安全性发生争论，与科学发展水平的限制有密切关系。下面关于基因工程的相关知识中，不可能是争论的原因的是()a对基因的结构和调控机制等的了解仍相当有限b所转移的基因有不少是异种生物之间的基因转移c外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的ddna重组技术需要有精心设计的“分子工具”解析：选d在dna重组技术中使用的“分子工具”包括限制性内切酶、dna连接酶和运载体，人们可以根据需要选择使用，不可能是争论的原因。42012年7月21日北京遭遇了61年不遇的特大降水，遇难人员的鉴别很多需要提取样本dna经公安部门核实，才能确认遇难者身份。遇难遗体进行dna鉴定时常用到pcr技术，而且样本dna必须被完全酶切，否则将会影响鉴定结果。下列有关叙述错误的是()a切割样本dna的工具是限制性核酸内切酶bpcr技术可判断亲缘关系，但不能用于基因诊断c利用pcr技术扩增样本dna所用的酶是taq酶d鉴定时的dna探针是用放射性同位素作标记的dna片段解析：选b限制性核酸内切酶是切割dna分子的工具；依据题意可知，pcr技术可用于dna鉴定，即可以判断亲缘关系，也可用于基因诊断。5硕果累累的转基因成果在带给人们喜悦的同时，也促使人们进行冷静地反思。下列对转基因生物的几项反思中，不合理的是()a转入动物蛋白基因的农作物有可能侵犯素食者的权益b转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为新的过敏原c重组微生物产生降解某些化合物的产物可能对环境造成二次污染d种植抗除草剂农作物对环境没有任何负面影响解析：选d转入动物蛋白基因的农作物，所产生的动物蛋白有可能侵犯素食者的权益；转基因植物合成的某些新的蛋白质，可能使部分人群在食用后产生过敏反应，而成为新的过敏原；重组的微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物，可能会对人类生活环境造成二次污染；转基因植物的抗除草剂基因可能通过花粉传播而进入杂草中，使杂草成为用除草剂除不掉的“超级杂草”。6下列是动物细胞工程常用的技术手段与相关应用的搭配，不合理的是()a体细胞克隆技术保护濒危物种b杂交瘤技术制备单克隆抗体c细胞培养技术促进优良畜群繁育d细胞培养技术获取自体健康皮肤解析：选c动物体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育，保护濒危物种；制备单克隆抗体用到了动物细胞融合技术；动物细胞培养技术可用于生产生物制品、检测有毒物质、获取自体健康皮肤等。7(2013南通学情调研)哺乳动物如牛、羊等是人类生活中重要的肉制品、毛皮制品的原料来源，但哺乳动物妊娠时间长，每胎产子数量少、繁殖速度比较慢。要加快优良种畜的繁殖速度，目前可行的方法是()a胚胎移植b动物细胞培养c核移植 d动物细胞融合解析：选a胚胎移植的优势就是能充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，加快优良种畜的繁殖速度。8(2013广东四校联考)下列有关生态工程的说法不正确的是()a超载放牧导致草地退化，主要违背协调与平衡原理b矿区生态环境的恢复工程中，关键的措施是植被恢复c对湿地的恢复，只要注意退耕还湿地和建立自然保护区就可以d城市生活垃圾实现废物资源化利用的依据是物质循环再生原理解析：选c处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，如果生物数量超过了环境的承载力限度，就会引起系统的失衡和破坏。湿地的恢复，要采用工程和生物措施相结合的方法，还要尽量减少人类的干扰。9(2013南京模拟)为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家常采用胚胎移植的方法。下列与胚胎移植相关的叙述中不合理的是()a试管牛和克隆牛的培育过程中均用到胚胎移植b用来促进供体母牛超数排卵的是下丘脑分泌的促性腺激素c胚胎移植时应选用发育到桑椹胚期和囊胚期的胚胎d采取胚胎分割移植技术可同时获得多个性状相同的家畜个体解析选b用来促进供体母牛超数排卵的应是垂体分泌的促性腺激素。胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一，可同时获得多个性状相同的家畜个体。10(2013浙江四校调研)下列有关试管动物技术的叙述不正确的是()a体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精b胚胎移植之前需检查精卵细胞的受精状况和受精卵的发育能力c早期胚胎发育的过程为：受精卵桑椹胚卵裂囊胚原肠胚d移植入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响解析：选c早期胚胎发育的过程为：受精卵卵裂桑椹胚囊胚原肠胚。11下列关于人早期胚胎发育过程中桑椹胚和囊胚的叙述中，正确的是()a囊胚与桑椹胚相比，每个细胞内dna总量增加b囊胚与桑椹胚相比，细胞数目较多c组成囊胚和桑椹胚的细胞，都是全能细胞d桑椹胚的形成在卵巢，囊胚的形成在输卵管解析选b由桑椹胚发育到囊胚进行的是有丝分裂，每个细胞内dna总量不变；囊胚期开始出现分化，其中的滋养层细胞不是全能细胞；受精卵是在输卵管中形成的，故其发育形成早期胚胎的过程不可能在卵巢。12cctv4“国际频道”曾报道，广东出入境检疫部门连续两次从美国进口冻猪肾和加拿大进口冻猪肉中检测出兽药残留物莱克多巴胺。这种兽药对人体细胞的毒性大小可以采用的检测技术是()a组织培养技术b细胞融合技术c动物细胞培养 d基因拼接技术解析：选c动物细胞培养可用于检测有毒物质，依据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可判断该化学物质的毒性。13有关“治疗性克隆”的说法错误的是()a其核心技术是胚胎干细胞培养技术b中国政府既反对生殖性克隆，也反对治疗性克隆c解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥问题d胚胎干细胞可以克隆出不同组织细胞的根本原因是基因的选择性表达解析：选b治疗性克隆是指从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗，其关键技术是胚胎干细胞的培养，目的是培养出能够用于医学治疗的供体器官，以解决供体器官不足和移植后免疫排斥问题。用胚胎干细胞能够培养出不同的组织器官，原因是基因进行选择性表达。中国政府反对生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。14关于体外受精技术叙述正确的是()a获取的精子经获能后才能进行体外受精b采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵c精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母体子宫d精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵解析：选a卵子必须处于减数第二次分裂中期才能进行受精，采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精；成熟的卵细胞与收集来的精子相遇形成受精卵，需培养到一定阶段才可移植；防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。15(2013信阳调研)2010年5月20日，美国生物学家克雷格文特尔宣布在实验室中制造出生命细胞。克雷格文特尔将一种成为丝状支原体的微生物dna进行重塑，并将新的dna片段“粘”在一起，植入另一种细菌中。新的生命由此诞生。这是世界上第一个人造细胞，我们称它为“人造儿”，因为这个细胞的遗传物质完全来自合成的dna。下列关于“人造儿”的说法错误的是()a“人造儿”没有细胞核b“人造儿”的dna在自然界中可能不存在c“人造儿”不会衰老、死亡d“人造儿”所需要的营养物质与其他细胞没有差异解析选c根据题意，“人造儿”是由dna片段，植入一种细菌中人造产生的，因细菌没有细胞核，故“人造儿”也没有细胞核；“人造儿”的dna是人为地将不同生物的dna进行重组形成的，在自然界中可能不存在；“人造儿”所需要的营养物质与其他细胞没有差异；“人造儿”是一个细胞，也有形成、衰老、死亡的过程。16诺贝尔生理学或医学奖得主马里奥卡佩基等三位科学家创造了“基因敲除”的方式：用外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的dna 同源序列中，使某一个基因被取代或破坏而失活，形成杂合体细胞。然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。科学家已经利用上述技术成功地把人类囊肿性纤维化病的致病基因移植到小鼠身上，培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠。下列有关叙述不正确的是()a这种嵌合体小鼠长大后体内存在外源基因，而且可能会遗传给后代b在基因敲除中需要用到限制性核酸内切酶等c通过“基因敲除”方式导致的变异类型属于基因突变d基因敲除技术有利于人类对某些遗传因素引发的疾病进行研究解析：选c由题意知“基因敲除”技术利用的是基因工程技术，其变异类型属于基因重组。17.(2013广东四校联考)动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如图所示，a、b、c表示现代生物工程技术，表示其结果，下面说法不正确的是()a若a是核移植技术，后代不发生基因重组和变异b若b是体外受精技术，的设计产生可能有伦理争议c若c是胚胎分割技术，中个体的产生实质上就是克隆d图中所示的三项技术属于动物细胞工程和胚胎工程解析：选a如果a是核移植技术，则后代实现了亲本细胞核和细胞质基因的重组，因此也存在变异；如果b为体外受精技术，则可为设计试管婴儿，其设计产生会引发社会伦理问题；如果c为胚胎分割技术，则形成的为多个基因型完全相同的个体，故其实质为克隆；核移植技术属于动物细胞工程，体外受精和胚胎分割技术属于胚胎工程。18(2013金丽衢十二校联考)下图为转基因抗病香蕉的培育过程示意图。其中pst、sma、ecor等为相应限制性内切酶的切点，同时质粒中含有卡那霉素的抗性基因(kanr)。以下有关培育过程的说法正确的是()a过程为脱分化，细胞数目不变b过程需要激素支持以及二氧化碳培养箱c在含抗病基因的dna和质粒中，均只含有1个pst限制酶的识别序列d用含卡那霉素的培养基培养香蕉组织块时，导入普通质粒的组织细胞也能存活解析：选d脱分化过程细胞数目增多；过程需要激素(如细胞分裂素和生长素)支持，但不需要二氧化碳培养箱；由图示可知，要获得重组质粒，需要同时用pst限制酶和ecor限制酶切割质粒和抗病基因，但不能确定含抗病基因的dna和质粒只含有一个pst限制酶识别序列；普通质粒中含卡那霉素抗性基因，所以导入普通质粒的组织细胞可在含卡那霉素的培养基中存活。19(2013南京名校阶段考试)如图为利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污水处理池塘(即氧化塘)。请据图分析下列叙述错误的是()a图中甲可以表示氧气，乙可以表示二氧化碳、无机盐等b由图示看，氧化塘净化污水的途径有物理沉降和微生物的分解作用c氧化塘实现净化污水的原理主要是利用细菌和藻类的分解作用来分解有机污染物d随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的呼吸作用类型变化顺序可能是需氧型、兼性厌氧型、厌氧型解析：选c流入的污水经沉淀后被污泥中的微生物分解，分解产生的无机盐又被藻类等生产者利用，这个过程中细菌起的是分解作用，而藻类的作用不能称为分解作用。整个过程中既有物理沉降又有微生物的分解作用。随着距水面深度的增加，含氧量不断下降，不同水层的微生物呼吸作用类型可能依次是需氧型、兼性厌氧型和厌氧型。20(2013石景山一模)下图表示某人工设计的生态系统，有关叙述不正确的是()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，促进了系统中物质和能量循环流动的进行c合理使用农家肥可提高葡萄和蔬菜的产量d该生态系统遵循了“物质循环再生”的原理，但各营养级之间的能量传递效率并未提高解析选b该图是利用生物学原理设置的人工生态系统图；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，施入农田等，实现了物质循环再生，提高了能量利用率，但食物链中能量的传递效率没有改变，蚯蚓等能促进物质循环，但不能使能量循环流动。二、非选择题(共60分)21(14分)(2013潍坊模拟)某竹芋科植物果实中含有一种甜蛋白，其甜度为蔗糖的三千倍，是理想的甜味剂。某研究小组试图把甜蛋白基因(目的基因)导入黄瓜中，以改良这种黄瓜的品质。获得转基因黄瓜植株的流程图如下，请回答：(1)通过步骤和可人工合成目的基因，在步骤中先以mrna为模板在_酶的作用下合成互补dna，然后通过一系列实验从中筛选出_基因。此外，还可以根据甜蛋白的氨基酸序列推测出_序列，再用_合成。(2)通过_技术，可以获得大量目的基因。利用该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_。(3)导入了目的基因的叶片组织细胞经过步骤_和_后形成了完整的植株，说明_。(4)可以通过_技术检测黄瓜植株中是否含有甜蛋白。解析：(1)在逆转录酶的作用下将mrna合成dna，然后再从中筛选出甜蛋白基因，还可以根据甜蛋白的氨基酸序列推测出甜蛋白基因的核苷酸序列，再通过化学方法进行合成。(2)大量扩增目的基因可以采用pcr技术，在使用该技术之前，需要合成相应的引物。(3)由于植物细胞具有全能性，因此，含有目的基因的叶片组织细胞通过脱分化和再分化可以形成完整的植株。(4)检测植株中是否表达出甜蛋白，可以采用抗原抗体杂交法。答案：(1)逆转录甜蛋白甜蛋白基因的(脱氧)核苷酸化学方法(2)pcr引物(3)脱分化再分化植物细胞具有全能性(4)抗原抗体杂交22(15分)(2013银川联考)某女性患有输卵管阻塞和红绿色盲，其丈夫表现正常，该夫妇借助试管婴儿技术“借腹生子”，一次生殖过程中生出的两个孩子如图所示，请分析回答：(1)过程x若想顺利进行必须满足两个条件：来自父方的精子要进行_；来自母方的卵子要_。(2)过程y的细胞分裂方式是_，该过程早期在_(填“体内”或“体外”)进行。(3)_(生物技术)是甲、乙产生的最后一道工序。一般来说，该技术操作比较合适的时期是_。(4)这两个孩子性别是否相同？_(填“是”或“否”)。若借助人工手段获得这样两个胎儿，需要用到的技术手段是_。(5)如果你是医生，你应该建议这对夫妇选择生下哪种性别的孩子？_；为什么？_。(6)代孕母亲开始阶段要和该女性患者同时注射某种激素，进行这一操作的目的是_。解析：(1)受精作用顺利进行必须满足两个条件：精子获能，卵子要培养至m中期。(2)过程y是卵裂过程，其细胞分裂方式是有丝分裂。本题题干要求的是“借腹生子”，卵裂早期在体外进行。(3)胚胎工程的最后一道工序是胚胎移植。胚胎移植的适宜时期是桑椹胚或囊胚期。(4)本题中产生的子代有甲、乙两个，但受精卵只有一个，因此该双胞胎是同卵双胞胎。由于来自同一受精卵，所以这两个孩子的性别相同。若借助人工手段获得这样两个胎儿，需要用到的技术手段是胚胎分割。(5)根据题意，母亲色盲、父亲正常，则生下女儿必正常、生下儿子必为色盲，因此这对夫妇应选择生下女孩。(6)胚胎移植前，代孕母亲开始阶段要和该女性患者同时注射激素，以便使供受体生理变化相同，提供胚胎发育所需的生理环境。答案：(1)获能处理培养至m中期(2)有丝分裂体外(3)胚胎移植桑椹胚或囊胚期(4)是胚胎分割(5)女性母亲色盲父亲正常，生下女儿必正常、生下儿子必为色盲(6)使供受体生理变化相同，提供胚胎发育所需的生理环境23(16分)下图甲是“白菜甘蓝”(均为二倍体)杂种植株培育过程，图乙是杂种植株在密闭玻璃温室中一昼夜co2浓度变化曲线。请据图回答有关问题：(1)过程常用的试剂是_，与其相比，动物细胞融合过程中特有的方法是用_来处理。(2)同白菜和甘蓝的有性杂交后代相比，上述方法得到的新植株_(填“是”或“否”)可育，这是因为_。(3)据曲线分析，该植株开始积累有机物的时间在_，积累有机物最多的时间在_，该植株经过一昼夜后，_(填“能”或“否”)积累有机物。(4)与曲线中co2浓度变化有关的细胞器是_，请写出其增加膜面积的结构名称：_。解析：(1)过程为原生质体融合，常用的促融剂为聚乙二醇。(2)白菜和甘蓝体细胞杂交产生的是异源四倍体，其杂种细胞中有同源染色体存在，故可育。(3)b点co2浓度开始下降，表明植物开始从外界吸收co2进行光合作用故开始积累有机物。c点是曲线最低点，从c点以后开始有机物的消耗，经过一天的积累，到18时，有机物积累量最多。由于吸收量与