北师大版高中生物复习教案：选修三 现代生物科技

选修三现代生物科技专题

第31讲生态工程与胚胎工程

最新考纲全国卷考情

1.简述生态工程的原理（H）2.生态工程的实例（I）

3.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（I）2016•全国卷II(40)

4胚.胎干细胞的移植（I）5.胚胎工程的应用（II）

考点一生态工程

|考点自主梳理|夯基固本提精华

1.生态工程的概念

应用生态学、经济学的有关理论和系统论方法，以生态环境保护与社会经济协同

发展（可持续发展）为目的，对人工生态系统、人类社会环境和资源进行保护、改

造、治理、调控和建设的综合工艺技术体系或综合工艺过程。

2.生态工程的相关理论

⑴系统论

①定义：指相互联系的诸要素的综合体。

②系统的基本特征

a.系统是一个有序的有机整体;

b.一个系统执行特定的功能:

c.系统具有较强的整体功能;

d.系统的组成成分之间发生相互作用；

e.系统具有一定的边界。

（2）生物之间的共生、抗生理论

①含义：生态系统中的所有生物都与其他生物之间存在着各种各样的普遍联系和

相互作用。

②共生、抗生的关系

生物种群间的共生关系是生态工程中的生物之间相互利用、相互促进、互为防护

的重要机制。

③意义：利用这些基本理论建造生态工程，是保证其稳定性、提高综合效益的重

要保障。

(3)生物多样性理论

①理论依据：在自然的生态系统中，由于其生物种群数量较丰富,结构及营养关

系复杂,因而具有较高的稳定性。而人为的生态系统(例如农田)，其种群组成单

二，稳定性很低。

②意义：为了保证生态工程所构建的生态系统具有较高的稳定性，而且能够创造

良好的生态效益和经济效益，在生态工程设计和实施的过程中，必须以生物多样

性为重要原则。

(4)食物链理论

①食物链的作用：生态系统中的生物通过食物链彼此联系，可以将某种形式的能

量和物质转变成另一种形式的能量和物质。

②通过食物链的转化形式

a.可以把一种生物产品转化成为另一种类型的生物产品;

b.可以使低能量的生物产品转化为高能量的生物产品:

c.可以将一些低价值的产品转变为高价值的产品;

d.可以通过食物链某一环节生物产品的增加或减少，调节另一环节的生物产品数

量；

e.在人为的生态工程系统中，可以通过对食物链各环节的调控，改变物质、能量

的转移途径和富集方式。

深挖教材

(1)利用生物立体布局技术建立农业生态工程有什么意义？

提示它可以实现空间上多层次和时间上多序列的产业结构，使各种生物处于不

同的生态位，各得其所，相得益彰，既充分利用太阳辐射能和土地资源，又为农

作物形成一个良好的生态环境。

(2)农作物系统生态工程三种模式有哪些区别？

提示间作是指两种以上的作物在同一季节成行间隔种植；套作是指在前一作物

的生长后期，于株间或行间种植后一作物；复种是指在一块地上一年内种植、收

获两季以上作物的种植方式。

(3)请依次填出下列实例对应的①〜④生态工程原理

生态工程实例生态工程原理

无废弃物农业遵循①物质循环再生原理

在人工林中增加植被层次遵循②物种多样性原理

太湖水体富营养化引起大面积水华违反③协调与平衡原理

前面造林，后面砍树违反④整体性原理

|应试对接高考|感悟高考找规律

1.(全国卷)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池一曝气池一兼

氧池f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。

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、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。

⑶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。

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)

2.党的十九大报告指出要“大力度推进生态文明建设……全面节约资源有效推进,

能源资源消耗强度大幅下降。重大生态保护和修复工程进展顺利，森林覆盖率持

续提高。生态环境治理明显加强，环境状况得到改善”。请回答下列相关问题：

(1)生态工程是对进行修复重建，对进行改善,

促进人和自然的和谐发展。

⑵全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降很大程度上得益于实行

“”的原则，从而实现废弃物的资源化。

（3）实行生态工程，很多时候还需要考虑人文关怀、贫困地区的收入等问题，这样

才能很好地缓解“前面造林，后面砍树”的现象，这遵循的是生态工程的

原理。

（4）在保护濒危植物方面，运用了很多技术，比如微型繁殖运用的是

技术，其原理是______________________________________________________

（5）在处理城市生态系统垃圾时，采用了生物治理法，分解者处理垃圾的相关目的

基因从分解者体内用酶切割下来，再与相连导入受体菌。

答案（1）已被破坏的生态环境造成环境污染和破坏时传统生产方式（2）循环

经济（3）整体性（4）植物组织培养植物细胞的全能性⑸限制载体（或质粒）

考点二胚胎工程

|考点|自主编理|夯基国本提精垄

1.体内受精和早期胚胎发育

（1）精子与卵子的发生

项目精子的发生卵子的发生

场所睾丸曲细精管卵巢

时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后

变形需变形不需变形

分裂均等分裂不均等分裂

结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体

⑵受精

①精子获能：刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道内发

生相应的生理变化后，才能获得受精能力。

②卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减II中期（时期）,才具备与精

子受精的能力。

③受精过程主要包括：精子穿过放射冠和透明带,进入卵细胞膜，原核形成和融

会。

⑶早期胚胎发育过程

受精卵

「分裂方式：有丝分裂

卵裂--------

I特点：细胞数目增多•但总体积不增加.或略有减小

桑桑胚I:该时期细胞属于全亚细胞

讷细胞团：发育为胎儿的各种组织

迎］〈滋养层细胞：发育为胎膜和胎盘

〔囊胚腔：内含液体

原肠胚一出现f三个胚层和原炀腔

2.体外受精与早期胚胎培养及胚胎工程的应用

(1)体外受精

(2)早期胚胎培养

①培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素):氨基酸、核昔酸(两

酸)，另外还有水、血清等。

②胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。

(3)胚胎移植

①地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。

②主要过程：

供体母牛受竿牛

由一…:触城处理二…

I处理L超数琲卵

-r-

供体公牛一配种

I

，卵/胚胎移植

质量检查、培养至/I

桑根胚或囊胚阶段妊娠f查

分娩(胚胎移植的犊牛)

③意义:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。

(4)胚胎分割

①材料：发育良好，形态正常的桑棋胚或囊胚。

②实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性繁殖或克隆。

③注意：对囊胚分割时，注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢

复和进一步发育。

(5)胚胎干细胞(ES或EK细胞)

①来源：早期胚胎或原始性腺。

②特点：形态上，体积小、细胞核大、核仁明显；功能上，具有发育的全能性;

体外培养条件下可以增殖而不分化。

③培养过程

。提升探究

1.(1)刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？

提示刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进

一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵

子是在输卵管内与精子受精的。

(2)精子获能就是获得“能量”？

提示精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。

2.回答下列与胚胎移植技术繁育良种奶牛的相关的问题。

(1)用文字完成下列流程图。

(，—*供体施萱)--Q)--Q--

①②③④

小而送油一"、<一'、良种奶牛

“i理或保初—>—后代

⑤⑦

提示①对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理；③配种或人工授精；

④收集胚胎；⑥胚胎移植；⑦对受体母畜进行是否妊娠的检查。

(2)供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？

提示供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。

选择标准：供体是遗传性能和生产性能优良的个体，受体是健康、有繁殖能力的

个体。

(3)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？

提示对供体牛进行超数排卵处理；对供、受体母牛进行同期发情处理。

⑷排卵和冲卵有什么区别？

提示排卵是指卵子从卵泡中排出，冲卵是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出

来。

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(海南高考)请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：

(1)精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的能协

助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。

(2)某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于卵母细胞阶

段。当该细胞发育至减数第二次分裂期时，才具备受精能力。若在卵细

胞膜和透明带之间看到两个极体，则表明已完成。

(3)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

为新个体的技术叫作胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用激素对

供体进行处理，其目的是获得更多的，经人工授精后可得到早期胚胎。

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

活细胞的细胞膜。

(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑根胚或

囊胚阶段的早期胚胎进行处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行

长期保存，应将其置于条件下。

答案(1)顶体酶(2)初级中受精(3)生理状态促性腺卵母细胞对物

质的吸收具有选择透过性

(4)胚胎分割冷冻(或液氮)

I归纳提炼I

1.受精过程中的“三大反应”与防止多精入卵受精的“两道屏障”

(1)顶体反应：精子的质膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶

体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合

必不可少的条件。

(2)透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的

生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。

(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精

子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。

2.胚胎移植的四大生理学基础

哺乳动物排卵后，同种供受体生殖器官

的生理变化是相同的

早期胚胎形成后,未与母体子宫建立联

系,而是处于游离状态.

受体对移入子官的外来胚胎基本不发生

免疫排斥反应

供体胚胎可与受体子宫建立联系.且供

体胚胎的遗传特性不受影响

3.早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较

项目早期胚胎培养液动物细胞培养液

盐类无机盐、有机盐无机盐、微量元素

营养物质氨基酸、核昔酸糖、氨基酸

调节物质维生素、激素促生长因子

特有成分血清血清、血浆

澄清易错易混•强化科学思维

［易错易混］

易错点1胚胎移植的“胚胎”从何而来？

点拨用于移植的4种胚胎来源及其生殖方式

〃核移植上期胚胎培先无性繁殖

移植胚胎体外受精多邂地星些有性生殖

来源及生＜体内受精—^冲卵--•■移植—••有性生殖

殖方式基因工程一转入目的基因的受精卵

、一条舞f胚胎移植一转基因动物

易错点2混淆“人工授精”与“体外受精”

点拨“人工授精”#“体外受精”

人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体

外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性

生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的。

易错点3不能准确界定下列5种生物技术应用中涉及的复合技术

点拨生物工程技术应用组合

(1)转基因植物培育：基因工程+植物组织培养。

⑵转基因动物培育：基因工程+动物细胞培养+胚胎移植。

(3)克隆动物培育：核移植+动物细胞培养+胚胎移植。

(4)植物体细胞杂交：酶工程+体细胞融合+植物组织培养。

(5)试管婴儿培育：体外受精+动物细胞培养+胚胎移植。

易错点4混淆克隆动物、试管动物与转基因动物

点拨三类动物的比较如下

项目克隆动物试管动物转基因动物

由被转入了目的基因

用核移植的方法获得用体外受精的方法获

概念的受精卵发育成的动

的动物得的动物

物

技术核移植体外受精DNA重组技术

有性生殖或保持原生

生殖方式无性繁殖有性生殖

殖方式

具备原受精卵及被转

遗传特性主要与供核个体相同具备双亲的遗传性状入的目的基因两方的

遗传特异性

三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是

相同点

桑植胚或囊胚期的胚胎。

［规范答题］

随着科学技术的发展，人们可以通过结合多种现代生物技术大量生产出人类需求

量大的一些药物，如我国基因工程药物的研制和生产就已取得极大的成功。目前

科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、

生长激素等重要药品，大致过程如图所示:

I人的药用蛋白画［W1

性成熟aI重组质粒I

-_'Id_______c____,

的雄牛1l

第•度颉卜I早期胚胎Hi砺卜牛手

性成熟

的雌牛

(1)图中所涉及的生物技术有________________________________________________

(2)哺乳动物的体外受精包括［a］、［b］及受精等几个主要步骤。若

要充分发挥优良母畜的繁殖潜能,可给供体注射，使其排出更多的卵子。

(3)图示流程获得的“小牛”应属(试管牛、克隆牛、转基因牛)其繁殖方

式为(有性生殖、无性生殖)。

(4)d过程常用的方法是,e过程的名称为，胚胎移植的实质是

早期胚胎在相同生理环境条件下的转移。

随堂•真题&预测

1.（2018.经典高考）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

解析常通过注射促性腺激素的方法对良种母牛进行超数排卵处理，A正确；体

外培养发育到桑棋胚或囊胚期的胚胎可进行胚胎移植，B错误；一般情况下，代

孕牛不会对外来移植胚胎产生免疫排斥反应，不需要免疫抑制剂，C错误；利用

胚胎分割技术，同卵双胎较同卵多胎成功率高，D错误。

答案A

2.（2015•山东卷，36）治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应

具有重要意义。流程如下：

.体忠?细胞⑤二嚣!~/-移植

|个体o囊胚

体细胞细胞核

⑴过程①采用的是细胞工程中的技术，过程②采用的是胚胎工程中的

技术。

⑵体细胞进行体外培养时，所需气体主要有02和CO2,其中CO2的作用是维持

培养液（基）的o

（3）如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体（重组载体）时必须使用

和两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有基因，

以便选出成功导入基因表达载体的细胞。

（4）在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组

织器官移植给个体（填“A”或"B”），则不会发生免疫排斥反应。

解析（1）由流程图知，个体A提供去核卵母细胞，个体B提供体细胞核，二者

通过①得到重组细胞，重组细胞经②得到囊胚，故①是核移植，②是早期胚胎培

养。（2）动物细胞培养时，要通入含有5%CO2的空气，CO2的作用是维持培养液

的pH。（3）构建基因表达载体时，要用同种限制酶切割目的基因和运载体，再用

DNA连接酶连接。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、复制原点、标

记基因等，标记基因的作用是便于目的基因的检测和筛选。(4)图中获得的组织器

官，其细胞的细胞核来自个体B,将所得组织器官移植给个体B,不会发生免疫

排斥反应。

答案(1)核移植早期胚胎培养(2)pH(3)限制酶DNA连接酶标记(4)B

3.(2014.重庆卷，71)为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。

(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物

种数如题图所示。死一人，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的转

化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在，导致群

落中植物物种数增加；力一△,人工林抵抗力稳定性的变化是；群落中植

物物种数逐渐增加，物种之间加剧。

(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效

益，这主要体现了生态工程的原理。

答案(1)分解者种子或繁殖体增强竞争

⑵整体性

4.(2020.高考预测)我国全面放开二孩政策已正式实施。一些高龄产妇希望通过试

管婴儿技术圆二胎梦。请回答以下相关问题：

(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少，在取卵前通常需要注射促性腺激素，而

不通过服用雌激素来直接促进更多的卵泡发育，原因是

(2)在体外受精前，医生借助超声波探测仪等工具用吸卵针从某女士卵巢中吸取卵

母细胞；随后将取出的卵母细胞置于与中相似的环境，让它进一步发育

成熟。受精过程中，精子顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵子的,

最终进入卵子内完成受精作用。

(3)胚胎的早期培养与动物细胞培养一样，都需要满足及营养等

条件。

(4)若做试管婴儿的夫妇中，妻子患有线粒体疾病(线粒体DNA缺陷)，丈夫正常,

则子女患病情况为o若要获得健康的孩子，可通过特殊的设计试管婴

儿技术即“三亲婴儿”(医生要去除女性捐赠者卵子中的细胞核，接着用母亲卵细

胞中对应的遗传基因取而代之，最后再按照标准的试管婴儿技术进行培育)。“三

亲婴儿”的获得过程，除运用胚胎工程的技术手段外，还要特别运用技

术。

答案(1)过量的雌激素会通过负反馈调节影响卵巢的发育

(2)输卵管放射冠和透明带

(3)无菌无毒的环境、适宜的温度和pH、相应的气体环境

(4)全患病动物细胞核移植

课后•强化训练

(时间：30分钟)

1.(2019.山东聊城二模)随着生活水平的提高，更多的人们喜欢食用深海鱼，原因

是深海鱼体内富含不饱和脂肪酸。omega-3。某研究所欲培育转基因绵羊从其乳

汁中提取脂肪酸omega—3。

⑴基因表达载体构建时，将与omega—3合成有关的目的基因和________基因的

启动子等调控组件重组在一起，通常使用方法导入绵羊的受精卵中。

(2)在培育转基因绵羊过程中，需要对早期胚胎进行性别鉴定。目前，最有效最准

确的方法是对SRY基因进行诊断来确定性别，即从待测的囊胚中取出几个

细胞，从中提取DNA后用(工具名称)对其进行检测，其遵循的原理是

(3)为保证胚胎移植顺利进行，需要在合适的季节对供、受体母羊进行处

理。转基因绵羊的胚胎在代孕母体内能够存活的生理学基础是。

(4)目前，人们主要通过食用深海鱼肉摄取omega—3。为了实验海洋渔业可持续

发展，防止海洋生态系统的严重破坏，人们通过建造海底人工鱼礁来改善海洋环

境。这主要体现了建设生态工程所应遵循的原理。

答案(1)乳腺蛋白基因显微注射

⑵滋养层SRY基因探针碱基互补配对原则

（3）同期发情代孕母体对供体胚胎不发生免疫排斥反应

（4）协调与平衡

2.（2019.石家庄模拟）科研人员把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理，使其发育

成胚胎，将胚胎移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆猪。

这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪，现将两种技术进行比较。

①②

良种_卵母孤雌激活处理发-

母猪一细胞片重组细胞冬i胚胎*睿里需

良种/核移植移植于白猪

公需一体细胞/提

取

扩增产物V—cDNA—mRNA

（1）图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪

的技术流程是（填序号）o

⑵孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但可能由于缺失方亲本基因，其

生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。

（3）卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪说明卵母细胞具有。

（4）体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择期的卵母细胞，并

用微型吸管吸出。

（5）早期胚胎移植时，必须移植到同种且的其他雌性动物子宫中，才可能

移植成功。

（6）可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过方法得

到多种cDNA,并通过技术扩增产物。

解析（1）通过细胞核移植获得克隆动物的过程包括：体细胞核移植获得重组细胞,

将重组细胞进行细胞培养获得早期胚胎，然后进行胚胎移植，在子宫内发育成为

成熟胚胎等过程。（2）通过孤雌生殖获得的个体，没有经受精过程，因此缺失其父

方的遗传物质。（3）卵母细胞能经培养发育成完整个体，说明它具有全能性。（4）

在体细胞核移植过程中，需要用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并用微型

吸管一并吸出细胞核和第一极体。（5）胚胎移植时，需要移植到同种且生理状态相

同的雌性个体中，因此需要作同期发情处理。（6）获取目的基因时，可以通过反转

录法得到cDNA,然后通过PCR技术扩增目的基因。

答案⑴⑤⑥③④（2）父⑶全能性（4）减数第二次分裂中（或MII中）细胞

核和第一极体（5）生理状态相同（6）反转录PCR

3.（2019•陕西省高三教学质检）请回答下列与基因工程、胚胎工程、生态工程有关

的生物学问题：

（1）基因工程技术中获得目的基因后，利用PCR技术将该基因扩增，前提是要有

一段已知目的基因的核昔酸序列，以便根据这一序列合成。培育抗病转

基因植物时，使用最多的抗病基因是_______基因和病毒复制酶基因。

（2）在胚胎工程中，早期胚胎发育到阶段即可移植到代孕母体子

宫中，移植后的胚胎能在受体子宫内存活的生理基础是o

（3）与传统方法生成的抗体相比，单克隆抗体具有很多优点。在癌症治疗时，把抗

癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或相结合，制成“生物

导弹”，借助单克隆抗体的作用，将药物带到癌细胞位置，将其在原位

杀死。单克隆抗体的制备过程应用了技术。

（4）我国西北一些地区年降雨量较少，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，结果防护林成为残败的“灰

色长城”。其失败的原因主要是违背了原理。

解析（l）PCR技术中需要根据一段已知目的基因的核昔酸序列合成所需引物。培

育抗病转基因植物时，使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基

因。（2）早期胚胎发育到桑棋胚或囊胚阶段即可移植到代孕母体子宫内。受体对移

入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应是移植后的胚胎能在受体子宫内存活

的生理基础。（3）在癌症治疗时，将抗癌细胞的单克隆抗体与化学药物、细胞毒素

等结合，制成“生物导弹”，借助单克隆抗体的导向作用，可将药物带到癌细胞

位置，并将癌细胞杀死。单克隆抗体制备时利用了动物细胞融合、动物细胞培养

的技术。（4）硬性种植乔木，没有考虑生物与环境的协调与平衡，即违背了协调与

平衡原理。

答案（1）引物病毒外壳蛋白（2）桑根胚或囊胚受体对移入子宫的外来胚胎

基本不发生免疫排斥反应

（3）细胞毒素导向动物细胞融合和动物细胞培养（4）协调与平衡

4.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：

高血压相关基因、

质粒—^重组质粒

雌鼠一卵细胞［②］I①解早期.雌鼠转基因

雄鼠一精子上又精卵一胚胎一子官一大鼠

(1)重组质粒导入受精卵的常用方法是,重组质粒的本质是o

(2)过程①后在分子水平上检测目的基因是否导入到受精卵的方法是

⑶过程②所用的精子需要达到状态。过程③胚胎的早期培养中，培养液

中除一些无机盐和有机盐类外，还需添加“两素、两酸”以及血清等，其中“两

酸“是指。

(4)早期胚胎发育到适宜的阶段时，若暂时不移植给受体，可使用法保存。

(5)在胚胎移植过程中，需要对受体动物进行处理，以保证胚胎能够在受

体的子宫着床、继续生长发育。受体对外来的胚胎基本不发生，这使外

来胚胎在其体内存活成为了可能。

答案(1)显微注射法双链环状DNA分子(2)DNA分子杂交技术(3)获能

氨基酸、核甘酸(4)冷冻(5)同期发情免疫排斥

5.(2019•广东茂名五校联考)科研人员利用基因工程、细胞工程、胚胎工程等培育

出了乳汁中含有人凝血因子IX医用蛋白的二倍体转基因绵羊,简易流程如图所示。

请回答下列问题：

绵

雌

凝

人

胎

羊

耻

因整合有目的

成

儿I

鉴定市__

倍

重

代

基因的成纤二

纤

维

组

/■基④⑤

传

组

孕

IX体

因2维细胞

细

胞

一

一

细

因

基

胚

母

羊

胞

绵

胎

羊

__-

(1)图中①过程为基因工程的核心步骤，该步骤用到的工具有o该

步骤得到的“A”中应具有一些特殊的DNA片段，其中用于②过程。

(2)进行图中③过程前，卵母细胞要进行去核处理的原因是

(3)为了获得绵羊胎儿的单个成纤维细胞，(填“能”或“不能”)使用胃

蛋白酶处理绵羊组织块，理由是_______________________________________

(4)图中④过程所用培养液的成分比较复杂，除一些无机盐和有机盐，还需添加

答出三种即可）。

⑸在进行图中⑤过程前（填“需要”或“不需要”）进行性别鉴定，理由

是______________________________________________________________

答案（1）限制酶、DNA连接酶、载体标记基因（2）保证二倍体转基因绵羊的

核遗传物质全部来自含有目的基因的成纤维细胞（3）不能胃蛋白酶的最适pH

为2.0左右，在接近中性的环境中胃蛋白酶基本没有活性

（4）维生素、激素、氨基酸、核甘酸、动物血清（5）不需要胎儿成纤维细胞来自

雌绵羊，最终获得的转基因绵羊均为雌性

6.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：

诱导因子

黑鼠体细胞iPS细胞

（体细胞供体）I

特殊处理JJ

灰鼠-细胞胚胎囊胚所知赤际白鼠

2克隆就

（胚胎供体）（内细胞⑷不发育）（代孕母鼠）

（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

的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为

⑵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。

答案（1）原代培养接触抑制（2）冲卵（或冲胚）体外受精（或核移植）（3）胚胎

移植冷冻（或低温）

⑷内细胞团诱导分化

7.(2019•河南八市第二次质量测评)科技人员利用基因工程、胚胎工程等将哺乳动

物转变成“批量生产药物的工厂”。下图为利用奶牛生产抗病毒的特效药——干

扰素的基本流程。请回答：

质粒-

③基因表

一达载体

干扰素①②获得大量干

mRNA-cDNA一扰素基因」④

代

转

卵

早

细胞•

>受

孕

基

期

精

精子

母

因

胚

卵

牛

牛

胎

⑴由干扰素mRNA形成cDNA的①过程称作。②过程获得大量干扰素

基因的方法有、PCR技术扩增和人工合成。③过程中用到的

“工具酶”有。④过程中采用最多最为有效的方法

为o

⑵形成受精卵的⑤过程主要包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞

膜，o在这个过程中，防止多精子入卵受精的屏障

有o

(3)⑥过程中由受精卵形成的“早期胚胎”为,该胚胎可用于⑦

过程，也可放入中保存。

(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，常采用的

方法来培育出体细胞中含有两个干扰素基因的纯合个体。

解析本题主要考查基因工程和胚胎工程，考查考生的理解能力及综合运用能力。

(4)若转基因牛的体细胞中只携带了一个干扰素基因，即相关的一对同源染色体上,

只有一条染色体上有干扰素基因，另一条染色体上没有，要想获得体细胞中含有

两个干扰素基因的纯合个体，可通过多代杂交并筛选。

答案(1)反转录从cDNA文库中获取(从基因文库中获取)限制性核酸内切酶

(限制酶)、DNA连接酶显微注射技术

(2)原核形成和融合透明带反应和卵细胞膜反应

⑶桑根胚或囊胚一196°C的液氮

(4)多代杂交并筛选

8.(2018•江西临川二中月考)传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，

消耗地球赠给我们的自然资本。为实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规

律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路。

2016年11月，南昌市政府提出不仅要解决交通拥堵问题，还要打造海绵城市。

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带

来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。

(1)人类要实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原则和

实现的重要手段分别是和o

(2)建设海绵城市的一个通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池内不仅安装了

现代化的雨水净化系统，还种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种需遵

循原理；建设海绵城市的目的之一是“扩大公共产品有效投资，提高新

型城镇化质量，促进人与自然和谐发展”，体现了原理。

(3)在进行生态工程建设时，应当根据当地的实际条件、因地制宜地进行。如小流

域存在的主要问题是，针对这种问题我国甘肃陇南地区总

结出了“九子登科”的治理模式，而矿山废弃地生态修复工程的关键是

和土壤微生物群落的重建。

解析(1)生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染

物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而

实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。(2)引种植物时需考虑其与当地气

候等条件相适应，应遵循协调与平衡原理；促进经济、社会、生态协调发展，应

遵循整体性原理。(3)小流域存在的主要问题是水土流失比较严重；而矿山废弃地

生态修复工程的关键是植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。

答案(1)循环经济生态工程

(2)协调与平衡整体性

⑶水土流失比较严重植被恢复

第32讲细胞工程

最新考纲全国卷考情

1.植物的组织培养(II)

2.动物细胞培养与体细胞克隆(n)2018•全国卷111(38)、2016•全国卷H(40)

3.细胞融合与单克隆抗体(II)

考点一植物细胞工程

|考点自主椅理|夯基固本提精华

1.细胞工程

(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。

(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗恁物质或获得细胞巴也。

2.植物细胞的全能性

(1)概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体

的潜能。

⑵原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。

(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态,提供一定的营养、激

素和其他适宜外界条件。

3.植物组织培养技术

(1)原理：植物细胞具有全能性。

⑵过程：

I胚状体I人造胚乳和种囹人工种汗|

发育

离体的植物

脱分化

器官、组织甘芥物质、激素

或细胞

无菌条件

4.植物体细胞杂交技术

(1)概念：将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞

培育成新的植物体的技术。

(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性,杂种细胞培育成杂种植株利用了植

物细胞的全能性。

⑶过程

植物细胞A、B

I纤维素酶和果胶酶处理去掉细胞壁

原生质体A,B

人「物理法：离心、振动、电激等

［诱导融合I诉法:咯作为诱导剂

融合的原生质体

I再生出㉚鲤(融合完成的标忐)

杂种细胞入愈伤组织e体”杂种植株

或丛牙

(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的丕亲和性。

5.植物细胞工程的实际应用

(1)植物繁殖的新途径

①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

fa.保持优良品种的遗传特性

特占〈

、'lb.高效快速地实现种苗的大量繁殖

②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养,获得脱毒苗的技术。

③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经

过人工薄膜包装得到的种子。

人工种皮

胚状体、不定芽、顶芽和腋芽

人工胚乳或子叶

(2)作物新品种的培育

过程

:花药离体培养»单倍体植株

人工诱导

①单倍纯合子植株

体育种染色体加倍

优点

:后代是纯合子,能稳定遗传.极大地缩

短了育种年限

通基闪突变

诱变处理

区堡外植体期些愈伤组织

2：突变体的应用

缔选

丁突变体蕾新品种

诱导分化

优点提高愈伤组织的突变率.

加快了育种进程

⑶细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、

药物、香料和生物碱等（培养至愈伤组织阶段）

「提升探究

1.（2018・经典高考，改编）如图为细胞融合的示意图，下列①〜④的叙述哪些是错

误的？为什么？

®a®b

▼

罕

②c

①若a细胞和b细胞是植物细胞，需先脱分化再诱导融合

②a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现

③c细胞的形成与a、b细胞膜的流动性都有关

④c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因

提示若a细胞和b细胞是植物细胞，需要用酶解法去掉细胞壁后再诱导融合，

融合完成后的细胞再经脱分化和再分化培养，故①所述错误；c细胞内有a、b两

细胞的遗传物质，但不能同时表达a、b细胞中的所有基因，故④所述错误。

2.为培育出含（3—胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。（相

关数字为染色体数）

甲方案：|玉米体细胞（2（引」J胡萝卜素基因-

|水稻体细胞（24）］）—“黄金大米”

|玉米体细胞（2（讯\、

乙方案：~《杂交细胞|

|水稻体细胞（2不］/

士-“黄金大米”

（1）甲方案中，0—胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是

什么？图示②过程中可用何种技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了0—胡萝

卜素基因？

(2)乙方案中，在体细胞杂交前需要用何种酶除去细胞壁获得原生质体？诱导其融

合的方法有哪些？

⑶通过⑤获得“黄金大米”幼苗需要经过哪两个环节？这体现了什么原理？在

培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加什么物质？

(4)甲、乙方案中获得的“黄金水稻细胞”染色体数分别是多少？

提示(1)所有生物共用一套遗传密码。DNA分子杂交技术。

(2)纤维素酶和果胶酶。物理法和化学法，物理法包括离心、振动、电激等；化学

法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。

(3)脱分化、再分化。植物细胞的全能性，植物激素(生长素、细胞分裂素等)。

(4)甲：24(条),乙：20+24=44(条)

|应试对接高考|感悟高考找规律

1.(2013.全国卷H,40)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