专题二十五 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程
考情分析
1.考查内容：考察的内容包括胚胎移植、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程。
2.命题规律：胚胎工程包括胚胎工程的理论基础和胚胎工程的应用，高考中考查不多。
3.备考策略
试题还将引导考生能否选取恰当的技术和方法，尝试提出初步的构想，来满足人类生产或生活的特殊需求，充分体现了对科学探究素养的考查。
网络构建
考点清单
一、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 1个细胞形成4个精子 1个细胞形成1个卵子和3个极体
2.受精
（1）精子获能：刚排出的精子，必须在雌性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，到减数第二次分裂中期才具有受精能力。
（3）受精过程：获能的精子穿越次级卵母细胞的放射冠和透明带→精子进入卵细胞膜→原核形成和融合。该过程发生透明带反应和卵细胞膜反应。
（4）场所：输卵管中。
3.胚胎发育过程
受精卵：胚胎发育的起点
卵裂期：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小。
桑椹胚：细胞的全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。
囊胚：具有滋养层（将来发育成胎膜和胎盘）、囊胚腔、内细胞团（将来发育成胎儿的各种组织）。
原肠胚：出现三个胚层和原肠腔
二、体外受精与早期胚胎培养
1.体外受精
2.早期胚胎培养
（1）培养目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。
（2）培养液成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。
（3）培养后的处理：当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出并向受体移植，或冷冻保存。
三、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养
1.胚胎移植
（1）概念：胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。
（2）地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
（3）主要过程
（4）胚胎移植的生理学基础
①同种动物排卵后，供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这为移入胚胎提供了相同的生存环境。
②哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。
（5）意义
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
②保存品种资源和濒危物种等。
2.胚胎分割
（1）概念：胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
（2）理论基础：细胞的全能性。
（3）物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质
（4）特点：胚胎分割产生的每个后代具有相同的遗传特性。
（5）材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
（6）实质：胚胎分割可增加动物后代数目，其实质是动物的无性繁殖或克隆。
（7）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。
3.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、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
四、转基因生物技术的安全性及伦理性问题
1.转基因生物的安全性
（1）转基因生物存在安全性问题的原因
①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。
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。
（2）对转基因生物安全性的争论：在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。
（3）理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。
2.生物技术中的伦理问题
（1）对克隆的理解
克隆是指无性繁殖系，具体地说，是指从一个共同祖先通过无性繁殖的方法繁殖出来的一群遗传特征相同的DNA分子、细胞或个体。
克隆有广义和狭义之分，广义的克隆有分子、细胞和个体三个水平的克隆；狭义的克隆是指通过细胞核移植产生重组细胞再发育成新个体。
①分子水平的克隆：即DNA复制，如PCR扩增产生相同的基因；表达载体进入受体细胞或在生物中自我复制得到大量完全相同的基因等。
②细胞水平的克隆：如通过细胞培养由亲代细胞分裂形成遗传信息相同的很多细胞或某些组织、器官；单克隆抗体的制备；单细胞生物如细菌进行分裂生殖等。
③个体水平的克隆：是指通过各种生物技术获得基因型完全相同的两个或更多个体。如通过细胞核移植、胚胎分割等产生新个体。克隆的生殖方式属于无性生殖。
（2）治疗性克隆和生殖性克隆
治疗性克隆 生殖性克隆
目的 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品
水平 细胞水平 个体水平
联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息一般不变
中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。
（3）试管婴儿与设计试管婴儿
设计试管婴儿 试管婴儿
技术手段 需进行遗传诊断，筛选出符合要求的胚胎 不需要进行遗传诊断
实践应用 用于白血病、贫血病等疾病的治 解决不孕不育
联系 二者都是体外受精，体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，都是有性生殖
3基因身份证
（1）否定的理由：个人基因资讯的泄露造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等严重后果。
（2）肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高通过基因检测可以及早预防，适时治疗，达到挽救患者生命的目的。
4.生物武器
（1）种类：
①病菌：鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌痢疾杆菌等。
②病毒：天花病毒、动物痘病毒等
③生化毒剂：肉毒杆菌毒素等。
④经过基因重组的致病菌：经过处理的类似炭疽杆菌的致病菌。
（2）传播途径
①经食物和水传播；②空气传播；③接触传播；④虫媒传播；⑤病原体直接传播。
（3）生物武器的杀伤特点
①致病力强，多数具有传染性；②污染面积广；③不易被发现；④有一定的潜伏期；⑤受自然条件影响大。
（2）中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
五、生态工程遵循的基本原理
1.物质循环再生原理
（1）基础理论；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、用之不竭的效果。
（2）特点：生态系统中不产生废弃物，不造成环境污染，生态系统稳定发展。
（3）实例：无废弃物农业。
2.物种多样性原理
（1）基础理论：生态系统的稳定性。物种越繁多生态系统的结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越强。
（2）特点：生物多样性程度高，食物链关系复杂；系统生产力高，系统稳定性强。
（3）实例：三北防护林建设中的问题、珊瑚礁生态系统的多样性。
3.协调与平衡原理
（1）基础理论：生物与环境的协调与平衡。
协调主要是指生物要适应环境，因此在建设生态工程时，不要盲目引种或栽种；平衡是指某环境下生物种群的数量与环境承载力要平衡。处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。
（2）实例：太湖的水体富营养化问题、西北一些地区的防护林问题。
4.整体性原理
（1）基础理论：自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。
人类也处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
（2）实例：林业建设中遇到的自然与经济、社会的关系问题。
5.系统学和工程学原理
（1）系统的结构决定功能原理：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。就像计算机网络，分布式优于集中式和环式。
实例：桑基鱼塘。
（2）系统整体性原理：整体大于部分之和。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“1+1>2”，从面保持很高的系统生产力。
实例：珊礁、藻类和珊虫的关系。
六、生态工程的类型
1.具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的农业生态工程。
2.以环境保护为目标的林业生态工程
3.以治理环境污染为目标的治污生态工程。
七、设计实施生态工程坚持的原则
①首先肯定生态工程的作用，特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用。
②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
八、生态工程与生态经济
（1）生态工程
①任务：修复和重建已遭到破坏的生态系统；改善传统的生产方式，提高生态系统的生产力。
②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。
③特点：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
九、生态农业设计的原理
（1）研究设计合理的食物链组成（或营养结构），提高抵抗力稳定性。
（2）实现生态系统中能量的多级利用。
（3）实现生态系统中物质循环再生（或实现可持续发展或“原料—产品—原料—产品”）。
（4）提高整个系统的总体功能和综合效益。
考点通关
考点1 胚胎工程流程图分析
W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。
回答下列问题：
（1）步骤①中需要使用的工具酶有_____。步骤②和③所代表的操作分别是_____和_____。步骤④称为_____。
（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的_____（答出2点即可）的限制。
（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息_____（填“相同”或“不同”），原因是_____。
（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有_____（答出2点即可）。
答案：（1）限制性核酸内切酶（限制性内切核酸酶）、DNA连接酶；显微注射；体外培养；胚胎移植
（2）性别、年龄
（3）相同；两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵
（4）体外受精、胚胎移植
解析：此题主要考查胚胎工程和基因工程。
（1）在基因表达载体的构建过程中需要使用限制性核酸内切酶（限制性内切核酸酶）切割W基因和载体，同时需要DNA连接酶进行连接。将重组表达载体导入受精卵常用显微注射法，从受精卵到早期胚胎需要进行体外培养，将获得的早期胚胎通过胚胎移植移至代孕母体体内。
（2）乳腺生物反应器和膀胱生物反应器都属于动物反应器。前者受动物性别（只能是雌性）和年龄（哺乳期）限制，后者不受动物性别和年龄限制。
（3）题述两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵，所以其细胞核中染色体DNA所含遗传信息相同。
（4）胚胎工程中所用到的技术主要有体外受精、胚胎移植。
考点2 生物技术的安全性和伦理问题
转基因生物，就是利用DNA重组技术，将外源基因导入受体生物体内。当这种外源基因与受体生物基因整合后，外源基因就能随受体生物细胞的分裂而增殖，并能表现出受体生物原本没有的性状，且能遗传给后代。转基因牛、转基因羊、转基因鲤鱼及转基因抗虫棉等已在我国培育成功。请回答下列问题：
（1）根据所学知识可知，基因是_____的功能单位和结构单位，通常是有遗传效应的_____片段。
（2）不同生物间基因“移植”成功，说明生物间共用一套_____，从生物进化的角度看，这些生物具有一定的_____。
（3）转基因技术将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前取得了许多成就，同时也可能给人类带来灾难性的后果。试各举一至两个实例。_____。
（4）有人提出“吃基因补基因”，你是否赞成这种观点，试从新陈代谢的角度简要说明理由_____。
答案：（1）遗传物质；DNA
（2）遗传密码；亲缘关系
（3）成就：将抗病基因转移到水稻中形成抗病水稻新品种；将人胰岛素基因转移到大肠杆菌体内，生产胰岛素，治疗糖尿病；灾难：转基因作物通过花粉传播，再与亲缘关系较近的植物杂交，从而导致基因逃逸，可能产生优势物种，危及自然生态系统中的生物多样性
（4）答案：不赞成，因为基因被吃进人体后，和其他生物大分子物质一样被消化分解，不可能以原状进入细胞，更不可能补充或整合到人体原有的基因组中（赞成，基因被吃下去后，消化分解为小分子物质，这些小分子物质可以作为DNA的原料）（开放性题目，合理即可）
考点3 生态工程案例分析
生态文明建设是关系中华民族永续发展的千年大计，垃圾分类作为生态文明建设的动力引擎，其重要性不言而喻。回答下列相关问题：
（1）“垃圾分类，举手之劳。变废为宝，美化家园。”“变废为宝”主要体现了生态工程的原理是_____。
（2）厨余垃圾经过初步处理分类后，进行发酵，产生的天然气可以为出租车提供能源，发酵后的残渣处理后可以为花田施肥，从研究能量流动的意义分析，这样操作的意义是_____。厨余垃圾在发酵过程中起主要作用的微生物在生态系统中的成分是_____，该成分的作用是_____。
（3）若要将某种高效纤维素酶基因导入分解垃圾的微生物中，以提高该生物分解垃圾的效率，此过程中借助的工具酶有_____，此技术的核心步骤是_____，如何确定该微生物具有高效降解纤维素的能力，简单写出实验思路：_____。
答案：（1）物质循环再生原理
（2）实现能量的多级利用，提高能量的利用率；分解者；将动植物遗体、动物粪便中的有机物分解为无机物
（3）限制酶、DNA连接酶；基因表达载体的构建；将导入高效纤维素酶基因的微生物与未导入高效纤维素酶基因的微生物分别接种在同种等量富含纤维素的垃圾中，相同且适宜的环境条件下培养，观察并统计分解垃圾所用的时间（合理即可）
解析：（1）垃圾资源化主要体现了生态工程的物质循环再生原理。
（2）厨余垃圾通过发酵产生的天然气可以为出租车提供能源，发酵后的残渣可以为花田施肥，实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率；发酵过程中起主要作用的微生物在生态系统中的成分是分解者；分解者的作用是将动植物遗体、动物粪便中的有机物分解为无机物。
（3）若要将某种高效纤维素酶基因导入分解垃圾的微生物中，需借助基因工程技术，需要用到限制酶、DNA连接酶；基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；若要确定微生物具有高效降解纤维素的能力，应该将导入高效纤维素酶基因的微生物与未导入高效纤维素酶基因的微生物分别接种在同种等量富含纤维素的垃圾中，并在相同且适宜的环境条件下培养，观察并统计分解垃圾所用的时间，所用时间越短，说明其降解纤维素的能力越强。
考法突破
胚胎工程重点知识点辨别
1.克隆动物和试管动物的异同
（1）试管动物和克隆动物的性状不同：前者由父本和母本共同决定，后者一般与核供体相同。
（2）试管动物和克隆动物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是无性生殖。
（3）试管动物和克隆动物的产生过程不同：前者经过了体外受精过程，后者经过了核移植过程。
（4）试管动物和克隆动物细胞核遗传物质来源不同：前者细胞核遗传物质来自母本和父本两个个体，后者细胞核遗传物质仅来自供核亲本一个个体。
（5）试管动物和克隆动物的发育起点不同：前者的发育起点是受精卵，后者的发育起点是经过核移植后的重组细胞。
（6）获得试管动物和克隆动物相同之处：二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节。
2.人工授精、自然受精和体外受精的关系
区别
（1）人工授精是用人工的方法，使公畜的精液注入 母畜的生殖道内，使精子与卵子结合。其中人的作用主要是将公畜的精子导人母备的生殖道内，受精场所仍在体内。
（2）体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外（试管内）完成受精。其中人的作用主要是采集精子和卵子，受精场所在体外。
（3）自然受精不需人为参与，完全在自然条件下完成受精作用，即精子和卵子结合成合子（受精卵）的场所是在雌性动物的输卵管内
联系：三者均有精子和卵子结合为受精卵的过程，所以它们的生殖方式都是有性生殖。
提升训练
中国科学院动物研究所干细胞与生殖生物学国家重点实验室的科学家们，利用CRISPR-Cas9基因编辑技术创造出了12只健康猪，其体脂含量比普通猪低约24%。低脂肪的动物有一个基因能通过燃烧脂肪控制体温，创造出的低脂肪猪将能节省养殖户的大量保温费用，减少寒冷冬季造成的损失。请回答下列问题：
（1）为了能获得更多的猪卵（母）细胞，在取卵（母）细胞前，通常需要注射_____来促进排卵。注射的该物质是由猪的_____（器官）分泌的。
（2）判断卵细胞在体外是否受精的标志是_____。
（3）在将获得的早期胚胎移植到胚胎受体前，需要对受体进行_____处理。对暂时不移植的早期胚胎，可采用_____法进行保存。
（4）胚胎移植的实质是_____。
（5）创造出12只健康猪的过程，运用的胚胎工程技术有_____（答两种即可）。
答案：（1）促性腺激素；垂体
（2）在卵细胞膜和透明带的间隙是否观察到两个极体
（3）同期发情；冷冻
（4）早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移
（5）体外受精，早期胚胎培养、胚胎移植（答两种即可）
解析：（1）为了能获得更多的猪卵（母）细胞，在取卵（母）细胞前，用促性腺激素对猪做超数排卵处理。促性腺激素是由垂体分泌的。
（2）判断卵细胞受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
（3）在胚胎移植前要对接受胚胎的受体进行同期发情处理。对暂时不移植的早期胚胎，可采用冷冻法进行保存。
（4）胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移。
（5）根据题干描述可知，运用的胚胎工程技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。
2(共36张PPT)
专题二十五 胚胎工程、生物技术的安全性
和伦理问题及生态工程
REPORT
考情分析
1.考查内容：考察的内容包括胚胎移植、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程。
2.命题规律：胚胎工程包括胚胎工程的理论基础和胚胎工程的应用，高考中考查不多。
3.备考策略
试题还将引导考生能否选取恰当的技术和方法，尝试提出初步的构想，来满足人类生产或生活的特殊需求，充分体现了对科学探究素养的考查。
网络构建
考点清单
一、体内受精和早期胚胎发育
1.精子与卵子的发生
2.受精
（1）精子获能：刚排出的精子，必须在雌性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，到减数第二次分裂中期才具有受精能力。
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 1个细胞形成4个精子 1个细胞形成1个卵子和3个极体
考点清单
（3）受精过程：获能的精子穿越次级卵母细胞的放射冠和透明带→精子进入卵细胞膜→原核形成和融合。该过程发生透明带反应和卵细胞膜反应。
（4）场所：输卵管中。
3.胚胎发育过程
受精卵：胚胎发育的起点
卵裂期：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小。
桑椹胚：细胞的全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。
囊胚：具有滋养层（将来发育成胎膜和胎盘）、囊胚腔、内细胞团（将来发育成胎儿的各种组织）。
原肠胚：出现三个胚层和原肠腔
考点清单
二、体外受精与早期胚胎培养
1.体外受精
考点清单
2.早期胚胎培养
（1）培养目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。
（2）培养液成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。
（3）培养后的处理：当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出并向受体移植，或冷冻保存。
三、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养
1.胚胎移植
（1）概念：胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。
考点清单
（2）地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
（3）主要过程
考点清单
（4）胚胎移植的生理学基础
①同种动物排卵后，供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这为移入胚胎提供了相同的生存环境。
②哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。
（5）意义
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
考点清单
②保存品种资源和濒危物种等。
2.胚胎分割
（1）概念：胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
（2）理论基础：细胞的全能性。
（3）物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质
（4）特点：胚胎分割产生的每个后代具有相同的遗传特性。
（5）材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
（6）实质：胚胎分割可增加动物后代数目，其实质是动物的无性繁殖或克隆。
（7）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。
考点清单
3.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、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
四、转基因生物技术的安全性及伦理性问题
1.转基因生物的安全性
（1）转基因生物存在安全性问题的原因
考点清单
①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。
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。
（2）对转基因生物安全性的争论：在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。
（3）理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。
2.生物技术中的伦理问题
（1）对克隆的理解
克隆是指无性繁殖系，具体地说，是指从一个共同祖先通过无性繁殖的方法繁殖出来的一群遗传特征相同的DNA分子、细胞或个体。
考点清单
克隆有广义和狭义之分，广义的克隆有分子、细胞和个体三个水平的克隆；狭义的克隆是指通过细胞核移植产生重组细胞再发育成新个体。
①分子水平的克隆：即DNA复制，如PCR扩增产生相同的基因；表达载体进入受体细胞或在生物中自我复制得到大量完全相同的基因等。
②细胞水平的克隆：如通过细胞培养由亲代细胞分裂形成遗传信息相同的很多细胞或某些组织、器官；单克隆抗体的制备；单细胞生物如细菌进行分裂生殖等。
③个体水平的克隆：是指通过各种生物技术获得基因型完全相同的两个或更多个体。如通过细胞核移植、胚胎分割等产生新个体。克隆的生殖方式属于无性生殖。
考点清单
（2）治疗性克隆和生殖性克隆
中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。
（3）试管婴儿与设计试管婴儿
治疗性克隆 生殖性克隆
目的 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品
水平 细胞水平 个体水平
联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息一般不变
设计试管婴儿 试管婴儿
技术手段 需进行遗传诊断，筛选出符合要求的胚胎 不需要进行遗传诊断
实践应用 用于白血病、贫血病等疾病的治 解决不孕不育
联系 二者都是体外受精，体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，都是有性生殖
考点清单
3基因身份证
（1）否定的理由：个人基因资讯的泄露造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等严重后果。
（2）肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高通过基因检测可以及早预防，适时治疗，达到挽救患者生命的目的。
4.生物武器
（1）种类：
①病菌：鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌痢疾杆菌等。
②病毒：天花病毒、动物痘病毒等
③生化毒剂：肉毒杆菌毒素等。
④经过基因重组的致病菌：经过处理的类似炭疽杆菌的致病菌。
考点清单
（2）传播途径
①经食物和水传播；②空气传播；③接触传播；④虫媒传播；⑤病原体直接传播。
（3）生物武器的杀伤特点
①致病力强，多数具有传染性；②污染面积广；③不易被发现；④有一定的潜伏期；⑤受自然条件影响大。
（2）中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
五、生态工程遵循的基本原理
1.物质循环再生原理
考点清单
（1）基础理论；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、用之不竭的效果。
（2）特点：生态系统中不产生废弃物，不造成环境污染，生态系统稳定发展。
（3）实例：无废弃物农业。
2.物种多样性原理
（1）基础理论：生态系统的稳定性。物种越繁多生态系统的结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越强。
（2）特点：生物多样性程度高，食物链关系复杂；系统生产力高，系统稳定性强。
（3）实例：三北防护林建设中的问题、珊瑚礁生态系统的多样性。
考点清单
3.协调与平衡原理
（1）基础理论：生物与环境的协调与平衡。
协调主要是指生物要适应环境，因此在建设生态工程时，不要盲目引种或栽种；平衡是指某环境下生物种群的数量与环境承载力要平衡。处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。
（2）实例：太湖的水体富营养化问题、西北一些地区的防护林问题。
4.整体性原理
（1）基础理论：自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。
人类也处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
（2）实例：林业建设中遇到的自然与经济、社会的关系问题。
考点清单
5.系统学和工程学原理
（1）系统的结构决定功能原理：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。就像计算机网络，分布式优于集中式和环式。
实例：桑基鱼塘。
（2）系统整体性原理：整体大于部分之和。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“1+1>2”，从面保持很高的系统生产力。
实例：珊礁、藻类和珊虫的关系。
考点清单
六、生态工程的类型
1.具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的农业生态工程。
2.以环境保护为目标的林业生态工程
3.以治理环境污染为目标的治污生态工程。
七、设计实施生态工程坚持的原则
①首先肯定生态工程的作用，特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用。
②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
八、生态工程与生态经济
（1）生态工程
考点清单
①任务：修复和重建已遭到破坏的生态系统；改善传统的生产方式，提高生态系统的生产力。
②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。
③特点：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
九、生态农业设计的原理
（1）研究设计合理的食物链组成（或营养结构），提高抵抗力稳定性。
（2）实现生态系统中能量的多级利用。
（3）实现生态系统中物质循环再生（或实现可持续发展或“原料—产品—原料—产品”）。
（4）提高整个系统的总体功能和综合效益。
考点1 酶的应用问题综合
考点1 胚胎工程流程图分析
考点通关
W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。
回答下列问题：
（1）步骤①中需要使用的工具酶有_____。步骤②和③所代表的操作分别是_____和_____。步骤④称为_____。
（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的_____（答出2点即可）的限制。
（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息_____（填“相同”或“不同”），原因是_____。
（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有_____（答出2点即可）。
答案：（1）限制性核酸内切酶（限制性内切核酸酶）、DNA连接酶；显微注射；体外培养；胚胎移植
（2）性别、年龄
（3）相同；两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵
（4）体外受精、胚胎移植
解析：此题主要考查胚胎工程和基因工程。
（1）在基因表达载体的构建过程中需要使用限制性核酸内切酶（限制性内切核酸酶）切割W基因和载体，同时需要DNA连接酶进行连接。将重组表达载体导入受精卵常用显微注射法，从受精卵到早期胚胎需要进行体外培养，将获得的早期胚胎通过胚胎移植移至代孕母体体内。
（2）乳腺生物反应器和膀胱生物反应器都属于动物反应器。前者受动物性别（只能是雌性）和年龄（哺乳期）限制，后者不受动物性别和年龄限制。
（3）题述两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵，所以其细胞核中染色体DNA所含遗传信息相同。
（4）胚胎工程中所用到的技术主要有体外受精、胚胎移植。
考点2 生物技术的安全性和伦理问题
考点通关
转基因生物，就是利用DNA重组技术，将外源基因导入受体生物体内。当这种外源基因与受体生物基因整合后，外源基因就能随受体生物细胞的分裂而增殖，并能表现出受体生物原本没有的性状，且能遗传给后代。转基因牛、转基因羊、转基因鲤鱼及转基因抗虫棉等已在我国培育成功。请回答下列问题：
（1）根据所学知识可知，基因是_____的功能单位和结构单位，通常是有遗传效应的_____片段。
（2）不同生物间基因“移植”成功，说明生物间共用一套_____，从生物进化的角度看，这些生物具有一定的_____。
（3）转基因技术将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前取得了许多成就，同时也可能给人类带来灾难性的后果。试各举一至两个实例。_____。
（4）有人提出“吃基因补基因”，你是否赞成这种观点，试从新陈代谢的角度简要说明理由_____。
答案：（1）遗传物质；DNA
（2）遗传密码；亲缘关系
（3）成就：将抗病基因转移到水稻中形成抗病水稻新品种；将人胰岛素基因转移到大肠杆菌体内，生产胰岛素，治疗糖尿病；灾难：转基因作物通过花粉传播，再与亲缘关系较近的植物杂交，从而导致基因逃逸，可能产生优势物种，危及自然生态系统中的生物多样性
（4）答案：不赞成，因为基因被吃进人体后，和其他生物大分子物质一样被消化分解，不可能以原状进入细胞，更不可能补充或整合到人体原有的基因组中（赞成，基因被吃下去后，消化分解为小分子物质，这些小分子物质可以作为DNA的原料）（开放性题目，合理即可）
考点3 生态工程案例分析
考点通关
生态文明建设是关系中华民族永续发展的千年大计，垃圾分类作为生态文明建设的动力引擎，其重要性不言而喻。回答下列相关问题：
（1）“垃圾分类，举手之劳。变废为宝，美化家园。”“变废为宝”主要体现了生态工程的原理是_____。
（2）厨余垃圾经过初步处理分类后，进行发酵，产生的天然气可以为出租车提供能源，发酵后的残渣处理后可以为花田施肥，从研究能量流动的意义分析，这样操作的意义是_____。厨余垃圾在发酵过程中起主要作用的微生物在生态系统中的成分是_____，该成分的作用是_____。
（3）若要将某种高效纤维素酶基因导入分解垃圾的微生物中，以提高该生物分解垃圾的效率，此过程中借助的工具酶有_____，此技术的核心步骤是_____，如何确定该微生物具有高效降解纤维素的能力，简单写出实验思路：_____。
答案：（1）物质循环再生原理
（2）实现能量的多级利用，提高能量的利用率；分解者；将动植物遗体、动物粪便中的有机物分解为无机物
（3）限制酶、DNA连接酶；基因表达载体的构建；将导入高效纤维素酶基因的微生物与未导入高效纤维素酶基因的微生物分别接种在同种等量富含纤维素的垃圾中，相同且适宜的环境条件下培养，观察并统计分解垃圾所用的时间（合理即可）
解析：（1）垃圾资源化主要体现了生态工程的物质循环再生原理。
（2）厨余垃圾通过发酵产生的天然气可以为出租车提供能源，发酵后的残渣可以为花田施肥，实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率；发酵过程中起主要作用的微生物在生态系统中的成分是分解者；分解者的作用是将动植物遗体、动物粪便中的有机物分解为无机物。
（3）若要将某种高效纤维素酶基因导入分解垃圾的微生物中，需借助基因工程技术，需要用到限制酶、DNA连接酶；基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；若要确定微生物具有高效降解纤维素的能力，应该将导入高效纤维素酶基因的微生物与未导入高效纤维素酶基因的微生物分别接种在同种等量富含纤维素的垃圾中，并在相同且适宜的环境条件下培养，观察并统计分解垃圾所用的时间，所用时间越短，说明其降解纤维素的能力越强。
一、细胞呼吸方式的判断
物质循环与能量流动模型
胚胎工程重点知识点辨别
考法突破
1.克隆动物和试管动物的异同
（1）试管动物和克隆动物的性状不同：前者由父本和母本共同决定，后者一般与核供体相同。
（2）试管动物和克隆动物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是无性生殖。
（3）试管动物和克隆动物的产生过程不同：前者经过了体外受精过程，后者经过了核移植过程。
（4）试管动物和克隆动物细胞核遗传物质来源不同：前者细胞核遗传物质来自母本和父本两个个体，后者细胞核遗传物质仅来自供核亲本一个个体。
（5）试管动物和克隆动物的发育起点不同：前者的发育起点是受精卵，后者的发育起点是经过核移植后的重组细胞。
（6）获得试管动物和克隆动物相同之处：二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节。
2.人工授精、自然受精和体外受精的关系
区别
（1）人工授精是用人工的方法，使公畜的精液注入 母畜的生殖道内，使精子与卵子结合。其中人的作用主要是将公畜的精子导人母备的生殖道内，受精场所仍在体内。
（2）体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外（试管内）完成受精。其中人的作用主要是采集精子和卵子，受精场所在体外。
（3）自然受精不需人为参与，完全在自然条件下完成受精作用，即精子和卵子结合成合子（受精卵）的场所是在雌性动物的输卵管内
联系：三者均有精子和卵子结合为受精卵的过程，所以它们的生殖方式都是有性生殖。
提升训练
中国科学院动物研究所干细胞与生殖生物学国家重点实验室的科学家们，利用CRISPR-Cas9基因编辑技术创造出了12只健康猪，其体脂含量比普通猪低约24%。低脂肪的动物有一个基因能通过燃烧脂肪控制体温，创造出的低脂肪猪将能节省养殖户的大量保温费用，减少寒冷冬季造成的损失。请回答下列问题：
（1）为了能获得更多的猪卵（母）细胞，在取卵（母）细胞前，通常需要注射_____来促进排卵。注射的该物质是由猪的_____（器官）分泌的。
（2）判断卵细胞在体外是否受精的标志是_____。
（3）在将获得的早期胚胎移植到胚胎受体前，需要对受体进行_____处理。对暂时不移植的早期胚胎，可采用_____法进行保存。
（4）胚胎移植的实质是_____。
（5）创造出12只健康猪的过程，运用的胚胎工程技术有_____（答两种即可）。
提升训练
答案：（1）促性腺激素；垂体
（2）在卵细胞膜和透明带的间隙是否观察到两个极体
（3）同期发情；冷冻
（4）早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移
（5）体外受精，早期胚胎培养、胚胎移植（答两种即可）
解析：（1）为了能获得更多的猪卵（母）细胞，在取卵（母）细胞前，用促性腺激素对猪做超数排卵处理。促性腺激素是由垂体分泌的。
（2）判断卵细胞受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
（3）在胚胎移植前要对接受胚胎的受体进行同期发情处理。对暂时不移植的早期胚胎，可采用冷冻法进行保存。
（4）胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移。
（5）根据题干描述可知，运用的胚胎工程技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。
