2017高考生物专题20细胞工程、胚胎工程和生态工程讲义

1、,专 题 20,晨背关键语句,导练感悟高考,热 点透析高考,考点一,考点二,拾遗自主补给,冲刺直击高考,考点三,4动物细胞培养过程：取动物组织块分散组织细胞(用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理)配制细胞悬液原代培养传代培养。 5动物体细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。 6动物细胞融合技术中涉及的促融方法有聚乙二醇(化学方法)、灭活的病毒(生物方法)或电激(物理方法)等。 7杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生某种特异性抗体(单克隆抗体)。,8胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术

2、，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。 9受精是指精子与卵子结合形成合子的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。 10防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵黄膜封闭作用。 11卵裂期特点是细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。 12早期发育的胚胎分为桑椹胚、囊胚和原肠胚3个阶段。,13哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等主要步骤。 14培养哺乳动物早期胚胎的培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。 15胚胎移植不属于生殖方式，仅属于一种技术，可用于有性和无性生殖产生的

3、胚胎的移植。 16胚胎移植的意义是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 17对囊胚进行分割时要注意将内细胞团均等分割。,18哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，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。 19生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。,1(2012广东高考)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是( ) A组织培养 B细胞杂交 C显微注射 D核移植 命题立意 本题主要考查现代生物技术应用的相关知识。 知识依托 植物组织培养可以快速繁殖脱毒植物。植

4、物体细胞杂交用于获得杂种生物。显微注射技术是基因工程中导入目的基因的方法之一。核移植技术，用来培育克隆动物。,解析 选 植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，将植物茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗；植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍，获得具有两个亲本优良性状的植株；显微注射是将带有目的基因的质粒导入动物受体细胞中的技术；核移植是动物细胞工程中经常用到的生物技术。,A,2(2012浙江高考)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

5、育全能性 D原肠胚发育分化形成内外两个胚层 命题立意 本题考查受精作用与胚胎发育的相关知识。 知识依托 精子和卵细胞之间通过细胞膜表面的糖蛋白相互识别。随卵裂次数增加，DNA总量增加，有机物减少，细胞总体积几乎不变。囊胚的内细胞团细胞具有全能性。原肠胚具有内、中、外三个胚层。,解析 选 同种动物的精卵细胞的表面有特异性相互识别的蛋白，这是同种动物的精卵能结合的原因之一，选项A正确；受精卵不断进行细胞分裂即卵裂，卵裂产生的细胞团称卵裂球，随着卵裂球体积的增大，细胞逐渐变小，选项B错误；滋养层细胞不具有发育的全能性，即不能分化出成体动物的所有组织和器官，选项C错误；原肠胚发育分化会形成各种器官原基

6、，选项D错误。,A,3(2012江苏高考)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 命题立意本题主要考查胚胎移植的相关知识。 知识依托 胚胎移植时，首先要对供、受体母牛进行同期发情处理。胚胎移植所需胚胎可以来源于雌性动物体内，也可来源于体外培养。胚胎移植所需胚胎发育到桑椹胚或囊胚。原肠胚已发生细胞分化。,解析 选 A项，在胚胎移植时，需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，而受体母牛则不需要；B项，胚

7、胎移植技术中，移植的胚胎可来自体内受精发育形成的受精卵；C项，移植的胚胎不能用原肠胚，而应是发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，某些生物可在更早的阶段移植；D项，目前以二分胚胎的分割和移植效率最高，而同卵多胎的成功率较低。,D,4(2012山东高考)毛角蛋白型中间丝(KIF)基因与绒山羊 的羊绒质量密切相关。获得转KIF基因的高绒质绒山羊的简单流程如下图。,(1)过程中最常用的运载工具是_，所需要的酶是限制酶和_。 (2)在过程中，用_处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中，CO2的作用是_。,(3)在过程中，用_处理以获取更多的卵(母)细胞

8、。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行_处理。 (4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_。在胚胎移植前，通过_技术可获得较多胚胎。 命题立意 本题综合考查基因工程、细胞工程、胚胎工程等知识。 知识依托 基因工程操作中所需酶有限制酶和DNA连接酶，常用的运载体是质粒。动物细胞培养时常用胰蛋白酶处理动物组织形成单个动物细胞。胚胎工程中常通过注射促性腺激素使雌性个体超数排卵。利用胚胎分割技术可获得较多胚胎。,解析 (1)图中为重组载体的构建过程，最常用的运载工具为质粒，所需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)图中为动物细胞培养过程，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理皮肤组织块可将其分散成单个

9、成纤维细胞；在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)过程常采用促性腺激素处理，以获取更多的卵(母)细胞；成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行去核处理。(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所运用的胚胎工程技术是早期胚胎培养，为获得更多的胚胎可采用胚胎分割技术。 答案 (1)质粒 DNA连接酶 (2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 维持培养基(液)的pH (3)促性腺激素(或促滤泡素，孕马血清) 去核 (4)(早期)胚胎培养 胚胎分割,5(2012新课标全国卷)现有一生活污水净化处理系统，处理 流程为“厌氧沉淀池曝气池兼氧池植物池”，其中植物池中生活着水生植

10、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。 命题立意 本题考查生物净化作用、生态系统结构功能

11、、生态工程的原理等相关知识。 知识依托 微生物的净化作用实质就是微生物通过呼吸作用将有机物分解为无机物。一定区域内所有生物的总和构成群落。生态系统中的能量最终来源是光能，流经该生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能。生态工程的主要任务是依据生态学原理，对已被破坏的生态环境进行恢复。,解析 (1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池的过程中，厌氧沉淀池中厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解，曝气池中需氧型微生物通过有氧呼吸将有机物分解，兼氧池中微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)群落是一定的自然区域内相互间有直接或间接关系的各种生物的总和，故该植物池中的生产者、消费者和分解者共同组成

12、了群落；植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要考虑社会、经济和自然的统一，生物与环境相协调，充分利用废弃物中的物质和能量，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定,性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)随着人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和食物供应不足等问题，表现出不同程度的生态与环境危机，这些问题催生了生态工程，通过生态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。 答案 (1)无氧和有氧(或细胞) (2)群落 一 生产者 太阳 (

13、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),1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。 2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。 3从命题趋势上看，预计2013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。,例1 根据下图回答相关问题：,细胞工程及应用,(1)过程中使用了_ 酶，以使植物原生质体相互分离，此处使用的溶液浓度较大，保证植物细胞会发生_，以保护细胞原生质

14、体不被破坏；在动物细胞培养技术中，使细胞分离开来的酶是_。 (2)处的细胞与处的细胞相比，最大的区别是不具有_；动物细胞与处的细胞相比，在功能上的特点是不具有_。 (3)过程_属于再分化；动植物细胞发生分化的根本原因都是_。 (4)处的细胞在化学药剂_的作用下，会发生细胞融合；动物细胞融合方法与植物细胞不相同的是_。,(5)(多选)下列关于细胞工程的叙述中，错误的是_。 A平铺板中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 B平铺板中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化 C处的细胞都必须通过细胞分裂才能形成愈伤组织 D同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 E动物细胞融

15、合标志着动物细胞全能性的实现,解析 本题考查考生对植物组织培养技术的掌握，以及从流程图中获取相关信息的能力。从题中图示可知，过程是使用含有纤维素酶和果胶酶的高浓度溶液处理植物叶片的细胞，使植物叶片的细胞发生质壁分离，处植物细胞的部分细胞壁已经被水解，处是去除了细胞壁的植物细胞原生质体，处是再生出细胞壁的植物细胞，处是再生出细胞壁的细胞进行了第一次分裂，处是再生出细胞壁的细胞进行了第二次分裂，处是再生出细胞壁的细胞经多次细胞分裂形成了集群的细胞团，处是形成的愈伤组织，是发生再分化的过程，是胚状体继续分化的过程。由此可以解,答(1)(4)小题。组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，且由于突

16、变的普遍性，获得的愈伤组织的基因组成不一定相同；动物细胞具有全能性的标志是新个体的产生。 答案 (1)纤维素酶和果胶 质壁分离 胰蛋白酶 (2)细胞壁 分化的全能性 (3) 基因的选择性表达 (4)聚乙二醇 可以使用灭活的病毒 (5)DE,1植物组织(细胞)培养和动物细胞培养,2植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程比较,1下表所示细胞工程技术应用中各组所选择的实验材料及材 料特点与实验目的配置错误的是 ( ),A1和2 B2和3 C3和4 D1和4 解析：选 培育脱毒草莓时选择茎尖或根尖作为外植体，主要原因是其分裂能力强，且病毒极少甚至无毒。培育番茄马铃薯超级杂种时，选择的材料是番茄和马铃薯的体

17、细胞。,B,2眼虫(一种原生动物)细胞中含有叶绿体，该事实说明叶 绿体可以在某些动物细胞中存活。某学习小组针对眼虫的这一特性，提出一个探究课题：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交，并设计如下实验方案： 实验原理：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。 实验步骤：,请回答： (1)步骤所选择的植物材料细胞中，必须有的细胞器是_。 (2)步骤过程所用的酶是_。 (3)步骤除了用电激之外，还可以用_等做诱导因素。 (4)如果让动植物杂交种批量培养生产，可以用_技术。 解析：(1)本题要求培育含有叶绿体的眼虫，所选用的植物细胞应含有叶绿体。 (2)植物细胞壁的主要成分是纤维素

18、和果胶，去除细胞壁要用纤维素酶和果胶酶。 (3)动物细胞融合的诱导因素除电激外，常用灭活的病毒、聚乙二醇等。 (4)通过动物细胞培养技术获得大量的动植物杂交细胞。 答案：(1)叶绿体 (2)纤维素酶和果胶酶 (3)灭活的病毒(聚乙二醇等) (4)动物细胞培养,例2 据报道，中山大学中山眼科中心主任任葛坚领导的研究小组将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠的囊胚里，再将囊胚移入代孕鼠体内发育形成猴鼠嵌合体猴鼠，用于角膜等器官的移植研究。请回答： (1)胚胎干细胞体外培养诱导分化可形成大量皮肤干细胞，其原因是_。根据胚胎干细胞的这种功能特性，当我们身体的某一类细胞功能出现异常或退化时，利用胚胎干细胞的治疗思

19、路是_。,胚胎工程及应用,(2)囊胚期时，胚胎细胞开始出现分化，有些细胞个体较小，将来只能发育成胎膜和胎盘，这类细胞称为_。因此，应将猴的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的_部位，以伴随其发育成某种组织。 (3)将囊胚移入代孕鼠体内属于_技术，此技术对代孕受体的要求是_。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是_，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用_技术。,解析 (1)胚胎干细胞具有全能性，在体外培养时可以诱导分化形成不同的体细胞，因此可以通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补身体中功能出现异常或退化的细胞。(2)囊胚期时，胚胎细胞开始分化为滋养层细胞和内细胞团细胞，滋养层细胞将来发育成胎

20、膜和胎盘，内细胞团细胞具有全能性，将来发育成胎儿的各种组织器官。因此，应将猴的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的内细胞团部位，以伴随其发育成某种组织。(3)将囊胚移入代孕鼠体内属于胚胎移植技术，此技术对代孕受体的要求是同种、生理状态相同的其他雌性个体。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。,答案 (1)胚胎干细胞具有发育的全能性 通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补 (2)滋养层细胞 内细胞团 (3)胚胎移植 同种、生理状态相同的其他雌性个体 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 胚胎分割,胚胎工程中的几

21、个问题 1分清两个标志受精的标志和受精完成的标志 (1)受精标志：在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。 (2)受精完成的标志：雌、雄原核的融合。 2卵子和精子能够受精的前提条件比较 (1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后方才具备受精能力。 (2)动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到减中期时，才具备与精子受精的能力。,3胚胎分割、胚胎移植易混淆的问题 (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。 4从细胞识别和生理上来分析两个保障 (1)同种生物精卵结合的保障：卵细胞透明带

22、上存在精子的 特异性识别的受体，只允许同种生物的精子与卵细胞结合。 (2)防止多精入卵的保障： 透明带反应。卵黄膜封闭作用。,5对胚胎发育认识误区 误区一 受精卵进行细胞分裂和细胞分化，形成桑椹胚。 纠正：受精卵进行细胞分裂，形成桑椹胚。 原因：细胞分化开始于囊胚，桑椹胚的形成没有经过细胞分化。 误区二 囊胚细胞开始分化，组成囊胚的细胞没有全能性。 纠正：囊胚细胞开始分化，但囊胚的内细胞团细胞具有全能性。 原因：内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，具有全能性。 误区三 卵裂期是指早期胚胎发育的时期。 纠正：卵裂期是早期胚胎发育的一部分。 原因：原肠胚属于早期胚胎，但不属于卵裂期。,误区四 胚胎移

23、植以及胚胎分割移植的操作对象是早期胚胎。 纠正：胚胎移植以及胚胎分割移植的操作对象是桑椹胚或囊胚。 原因：早期胚胎包括桑椹胚、囊胚、原肠胚。原肠胚不适于胚胎移植和胚胎分割移植。,3下图为某科研小组采用“基因靶向”技术先将小鼠的棕褐毛 色基因导入黑色纯种小鼠的胚胎干细胞(ES细胞)中，再将改造后的胚胎干细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程。据图分析不正确的是 ( ),.,A该过程使用的工具酶是DNA连接酶以及限制酶 B完成第步操作得到由两个DNA切段连接成的产物，必定 是载体与棕褐毛色基因形成的重组DNA分子 C第步操作后，还需经过筛选目的基因已成功转移的胚胎 干细胞的过程，才能将该胚胎干细胞注射

24、到囊胚中 D改造后的胚胎干细胞移植回囊胚能继续发育成小鼠，其根 本原因是细胞核中含有一整套的遗传物质,解析：选 第步操作中切割载体和目的基因的限制酶应是同一种，在载体和目的基因上得到的是相同的黏性末端，所以完成第步操作后得到的由两个DNA切段连接成的产物有可能是载体目的基因、载体载体、目的基因目的基因三种重组DNA分子；该过程中只有基因工程部分使用了工具酶限制酶和DNA连接酶，以完成目的基因的获取和基因表达载体的构建；完成导入后，需确定已经获得目的基因的胚胎干细胞才能达到进行基因工程操作的目的；改造时只是导入了棕褐毛色基因而并没有改造胚胎干细胞原有的遗传物质，所以改造后的胚胎干细胞中仍保留小鼠

25、的全套遗传物质。,B,4胚胎工程技术在生产中的应用不包括 ( ) A移植胚胎干细胞使退化的组织修复并恢复正常功能 B进行胚胎移植充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能 C采用机械方法将早期胚胎分割产生同卵双胞胎 D在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体 解析：选 在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体是动物细胞工程的应用。,D,例3 在社会主义新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两个支柱产业。在生产总量不断提高的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现资源的最大化利用，走出了一条适合本地区的可持续发展的生态工程之路。请根据下面的该县生态工程示意图回答问题。,生态工程及应用,(

26、1)该生态工程所遵循的基本原理是_ (至少写2种)。 (2)该生态系统的能量流动从_开始，图中属于消费者的生物有_。 (3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，主要原因是_。 (4)该生态系统为何能提高经济效益？ _。,解析 (1)生态工程的基本原理有：物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。该生态工程依据的是物质循环再生、物种多样性和协调与平衡原理。(2)生态系统的能量流动是从生产者开始的，即桑、油菜等，消费者是蚕、禽、畜等。(3)分析示意图可知，该生态系统实现了废弃物的再利用及无害化处理，因此更能净化环境。(4)该生态系统实现了物质和能

27、量的多级利用，降低了生产成本，提高了农产品的产量。 答案 (1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理 (2)桑、油菜等生产者 蚕、禽、畜 (3)粪便等废弃物被及时利用 (4)实现了物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量，减少了化肥、农药的使用(降低农业成本投入),1生态工程的基本原理,2生态工程实例分析,5下列有关生态工程的原理和事例中，错误的是 ( ),解析：选 本题着重考查生态工程遵循物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系 统学和工程学原理，D项中讲的是在追求生态效益时必须考虑到社会效益、经济效益，这明显是整体性原理。,D,6下图为桑基鱼塘的物质和能

28、量交换模式图， 据图回答： (1)该生态工程体现了_等生态工程的基本原理(选答两项)。 (2)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益，要通过基因工程培育抗病甘蔗，需要的工具酶是_，可通过_技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培养成植株。若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因，可采用_技术。,(3)为大量繁殖良种猪，可采用胚胎移植技术。该技术，首先要对母猪注射_，做超数排卵处理，以获得更多的良种猪卵母细胞，然后培养到_期，与经过_处理的良种猪精子进行体外受精。将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。受体对移入子宫的外来胚胎基本上不会发生_反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。 解析：(1)本题涉及物质循环，体现了物质循环再生原理；生态系统的抵抗力稳定性体现了物种多样性原理；生物与环境的协调与平衡体现了协调与平衡原理、社会经济自然复合系统符合整体性原理等。(2)基因工程需要的工具酶是限制性核酸内,切酶、DNA连接酶，培养离体植物组织(器官或细胞)并诱导使其长成完整植株的技术，是植物组织培养技术，若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因，可采用DNA分子杂交技术。(3)为了提高良种母猪的利用效果，要对供体母猪进行超数排卵处理