解题王选修3

选修3 现代生物科技专题
第1章 基因工程
一、DNA重组技术基本工具
一、典例剖析
典例１ 科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及
A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制
B．DNA以其一条链为模板合成RNA
C．RNA以自身为模板自我复制
D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
【研习】考查转基因的有关知识。α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这说明该基因已经存在于羊的乳腺细胞并得到表达，该过程涉及DNA分子的复制、转录和翻译。C选项是RNA的自我复制，所以并不涉及。
【答案】C
典例２ 中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析回答：
(1)烟草转基因产品的获得属于
A．基因工程 B．细胞工程 C．微生物工程 D．酶工程
(2)人的基因之所以能接到植物体上，原因是________________________
________________________________________________________。
(3)烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生了____________________。
(4)不同生物间的基因移植成功，说明生物共有一套____________，从进化的角度来看，这些生物具有____________________________________。
(5)烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，实际上并不影响遗传信息的表达功能。这说明____________________________。
(6)该工程应用于实践，将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前已取得了许多成就。请你列举你所知道的或你所设想应用该工程的三个具体实例____________________________________________________________。
(7)有人认为，转基因产品也是一把双刃剑，如水能载舟亦能覆舟，甚至可能带来灾难性的后果，你是否支持这一观点？如果支持，请你列举出一个可能出现的灾难性后果的实例______________________________________。
【研习】转基因属于基因工程是近两年生物科学领域的热点，各种生物之间转基因之所以能够成功是他们的基因结构组成是相同的，通过转基因技术可给人类带来许多益处，但又会给人类带来想不到的后果。
【答案】(1)A
(2)人与植物的基因化学组成和结构是相同的
(3)抗病毒干扰素
(4)遗传密码 共同的原始祖先
(5)基因是遗传物质结构和功能的基本单位
(6)将抗病毒基因“嫁接”到水稻中，形成抗病毒水稻新品种；将人的血型基因移入猪体内培育产生人血的猪；将干扰素基因移入细菌体内，培育出能产生干扰素的细菌。
(7)用于改良作物的抗不良环境。基因引入杂草，就将难以控制。
典例３ 下列关于质粒的叙述，正确的是
A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B．质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子
C．质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制
D．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的
【研习】从两个方面分析，（1）质粒是一个小型环状DNA分子，它可以进入细菌细胞，存在于细胞内，但它不是宿主细胞的细胞器；（2）质粒是一个重要的运载体，通常利用质粒与目的基因结合，形成重组质粒。
【答案】B
典例４ 在基因工程操作中，运载体的本质是双链DNA分子，下列功能不能由运载体完成的是
A．目的基因的转运 B．目的基因的扩增
C．目的基因的表达 D．目的基因的定位
【研习】目的基因的定位与限制酶和连接酶有关。
【答案】D
二、名师点拨
1．用总结法理解基因工程的概念和特点
概念:
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结 果 人类需要的基因产物
特点:
（1）它是一种按照人们的意愿，定向改变生物遗传性状的技术。
（2）在DNA分子水平进行操作。
（3）是在体外进行的人为的基因重组。
（4）一旦成功，便可遗传。
（5）主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术。
2．用限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
①分布：主要在微生物中。
②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。（专一性、特异性）
③举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。目前发现的限制酶约200多种，它们的切点各不相同。苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因，就能被某种限制酶切割下来。从图中我们可看出，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性末端。
④结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。一种限制酶切割一个核苷酸序列产生2个黏性未端。
3．DNA链接酶——“分子缝合针”
①连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。
②结果：两个相同的黏性未端的连接。
4．DNA进入受体细胞的载体——“分子运输车”
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
如果你想把某基因移到大肠杆菌去，就用质粒。它是大肠杆菌内拟核以外部分中小型的环状DNA，质粒能“友好”地“借居”在宿主细胞中，能自我复制。一般来说，质粒的存在对宿主细胞没有决定性的作用。但是，质粒的复制只能在宿主细胞内完成。大肠杆菌的质粒中常含有抗药性基因，如四环素的标记基因。如果想把某基因移入一般的细菌（不是大肠杆菌），用噬菌体，它可以侵染细菌。如果移到植物或动物体细胞内用植物病毒或动物病毒。
③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
注：用运载体的目的是：（1）是作为运载工具，把目的基因转移到宿主细胞中去；
（2）是利用它在宿主细胞中对目的基因进行大量复制（克隆）。
三、沙场点兵
1．在基因工程中，切割载体和含有目的基因的DNA片段时，需使用
A．同种限制酶 B．两种限制酶　　C．同种连接酶 D．两种连接酶
2．人们将苏云金杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中，成功培育出抗虫棉。这个过程中利用的主要原理是
A.基因突变，DNA→RNA→蛋白质 B.基因重组，DNA→RNA→蛋白质
C.基因工程，DNA→RNA→蛋白质 D.染色体变异，DNA→RNA→蛋白质
3．下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
四、笑傲高考
（2005·天津理综·31）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
③在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？
参考答案：
1． A
2． B
3． D
4． 答案：①
②
③可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）
二、基因工程的基本操作程序
一、典例剖析
典例１ 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是
A．目的基因与运载体结合 B．将目的基因导入受体细胞
C．目的基因的检测和表达 D．人工合成目的基因
【研习】人工合成目的基因的方法有两种：一种是以目的基因转录成的mRNA为模板，反转录成单链DNA，然后再在酶的作用下合成双链DNA，这个过程必须通过碱基互补配对才能完成。另一种方法是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按碱基互补配对原则，以单核苷酸为原料合成目的基因，这种方法用到了碱基互补配对原则。目的基因与运载体的结合也是通过碱基互补配对完成的，即用同一种限制性内切酶切取目的基因，和切开运载体的DNA分子，将目的基因的黏性末端与运载体DNA分子的黏性末端连接时要通过碱基互补配对才能实现。目的基因的检测实质是标记基因的表达，即通过转录和翻译合成蛋白质，这个过程也有碱基互补配对；目的基因的表达道理也一样。将目的基因导入受体细胞不需要碱基互补配对。
【答案】B
典例２ 基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是
A.结构简单，操作方便 B.繁殖速度快
C.遗传物质含量少、简单 D.性状稳定，变异少
【研习】目的基因导入受体细胞后，随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌等微生物繁殖速度非常快，在很短时间内就能获得大量的目的基因。
【答案】Ｂ
典例３ 下列关于基因工程的叙述，正确的是
A.基因工程经常以抗菌素的抗性基因为目的基因
B.细菌质粒是基因工程最常用的运载体
C.通常选用不同的限制性内切酶分别处理含目的基因DNA和运载体DNA
D.为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
【研习】抗虫基因、抗病基因、贮藏蛋白的基因、干扰素基因等都是目的基因。处理目的基因DNA和运载体DNA的酶相同。
【答案】Ｂ
典例４ 将用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞。第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物细胞。这两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体内，再饲养这些转基因动物，从动物乳汁或尿液中提取药物。
（1）将人的基因转入异种生物细胞或体内，能够产生药物蛋白的原理是___________。
（2）人类基因能和异种生物的细胞或个体中的基因拼接在一起，是因为 DNA分子都具有_________的结构，基因中的碱基都能_____。
（3）人的基因在异种生物的细胞中表达成蛋白质时，需要经_____和_____两个步骤。第一步的模板是___________，原料是_____提供的_____；第二步的模板是_____，原料是_____。“搬运工”及“装配工”是_________，在异种生物细胞中的_____合成药物蛋白。
（4）利用转基因牛、羊的乳汁可以提取药物甚至可直接用于治病，因为其乳汁中含有__________。
【研习】基因在不同生物体内表达的机理具有一致性，都遵循中心法则，即使是外源基因也一样。解答本题，关键是要掌握基因对性状的控制过程的机理，并将其与转基因生物的外源目的基因表达结合起来。
【答案】（1）基因能控制蛋白质的合成 （2）双螺旋脱氧核糖核酸 互补配对 （3）转录 翻译 人的一段DNA 异种生物 核糖核苷酸 特定的一段mRNA 氨基酸 tRNA 核糖体 （4）药物蛋白质。
二、名师点拨
1．目的基因的提取
（1）从基因文库中获取目的基因
（2）利用PCR技术扩增目的基因
（3）人工合成目的基因
2．用基因表达载体的构建
（1）构建过程——以质粒作为运载体为例
①要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。
②用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。
③将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，质粒的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，形成了一个重组DNA分子。
（2）基因表达运载体的组成
①目的基因 ②启动子 ③终止子 ④标记基因
3．将目的基因导入受体细胞
（1）将目的基因导入植物细胞——农杆菌转化法。
（2）将目的基因导入动物细胞——显微注射技术
（3）将目的基因导入微生物物细胞——Ca2+处理法。
4．目的基因的检测与鉴定
（1）常用方法——分子杂交技术
①DNA与DNA分子之间的杂交
②DNA分子与RNA分子的杂交
③蛋白质分子间的杂交
（2）个体生物学水平的鉴定
三、沙场点兵
1．下列获取目的基因的方法中需要模板链的是 ( )
①从基因文库中获取目的基因 ②利用PCR技术扩增目的基因 ③反转录法
④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③
2．转基因植物中可以被删除的多余基因是
A．目的基因 B．显性基因 C．隐性基因 D．标记基因
四、笑傲高考
3．（2004年陕西卷）假设某一种酶是合成豌豆红花色素的关键酶，则在基因工程中，获得编码这种酶的基因的两条途径是__________________________和人工合成基因。如果已经得到能翻译成该酶的信使RNA，则利用该信使RNA获得基因的步骤是_______________
_______________________________________________________________________，然后_______________________________________________________。
答案解析
1． D
2． D
3．从供体细胞的DNA中直接分离基因 以该酶的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA 在有关酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。
三、基因工程的应用
一、典例剖析
典例１ 生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程，下列实例属于基因工程的是
①将鸡的DNA分子的某个片段整合到小鼠的DNA分子中
②将抗药菌的某个基因引入草履虫的细胞内
③将鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
④将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
A．①② B．①③ C．①④ D．②④
【研习】根据基因工程的定义范畴可知，①②属于基因工程，③④属于细胞工程。
【答案】A
典例２ 70年代基因工程技术刚兴起的时候，都是以微生物作为实验材料，且必须在“负压”(低于外界的大气压)的实验室里操作。这里“负压”的作用主要是
A．防止具有重组基因的生物进入人体或逃逸到外界，从而对环境造成基因污染
B．提高微生物的基因突变频率
C．加快微生物的繁殖速度
D．避免其它生物对实验材料的污染
【研习】负压条件下微生物不易逃逸扩散。
【答案】A
典例３ 基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术，涉及生命科学、信息学、微电子学、材料学等众多的学科，固定在芯片上的各个探针是已知的单链DNA分子，而待测DNA分子用同位素或能发光的物质标记。如果这些待测的DNA分子中正好有能与芯片上的DNA配对的，它们就会结合起来，并在结合的位置发出荧光或者射线，出现“反应信号”，下列说法中不正确的是
A．基因芯片的工作原理是碱基互补配对
B．待测的DNA分子首先要解旋变为单链，才可用基因芯片测序
C．待测的DNA分子可以直接用基因芯片测序
D．由于基因芯片技术可以检测未知DNA碱基序列，因而具有广泛的应用前景，好比能识别的“基因身份”
【研习】待测的DNA分子首先要解旋变为单链，才可以用基因芯片测序。
【答案】C
二、名师点拨
1．植物基因工程硕果累累
（1）抗虫转基因植物 （2）抗病转基因植物 （3）抗逆转基因植物 （4）利用转基因改良植物的品质
2．动物基因工程前景广阔
（1）用于提高动物生长速度 （2）用于改善畜产品的品质 （3）用转基因动物生产药物 （4）用转基因动物作器官移植的供体 （5）基因工程药物异军突起
3．基因治疗
（1）基因治疗的种类和方法
体外基因治疗：先从病人体内获取某种细胞进行培养，然后在体外完成基因的转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新置于患者体内。
（2）基因治疗的现状——目前处于初期的临床试验阶段。
（3）用于基因治疗的基因种类
从健康人体分离得到正常的基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。
三、沙场点兵
1．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是
①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻
②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉
③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒
④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛
A．① B．①② C．①②③ D．②③④
2．下列技术依据DNA分子杂交原理的是
①用DNA分子探针诊断疾病 ② B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交 ③ 快速灵敏
地检测饮用水中病毒的含量 ④ 目的基因与运载体结合形成重组DNA分子
A. ②③ B.③ C. ③④ D. ①④
四、笑傲高考
3．（2002年全国理综）科学家应用生物技术培育出了一种抗虫棉，它能产生毒素，杀死害虫，目前正在大面积推广种植。科学家还研究了害虫的遗传基因，发现不抗毒素对抗毒素为显性(此处分别用B和b表示)。据此回答：
(1)种植抗虫棉，有利于生态环境保护，这是因为_________________。
(2)棉田不抗毒素害虫的基因型为_______，抗毒素害虫的基因型为_______。
(3)不抗毒素害虫与抗毒素害虫杂交，则子代的基因型为_______。
4．（2005年全国卷Ⅰ）镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是
A．解旋酶 B．DNA连接酶 C．限制性内切酶 D．RNA聚合酶
答案解析：
1． B 2． B 3． 答案：(1)可以不用或少用农药 (2)BB、Bb (3)Bb、bb
4．Ｃ
四、蛋白质工程的崛起
一、典例剖析
典例１ 以下蛋白质工程中目前已成功的是
A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品
B．蛋白质工程应用于微电子方面
C．体外耐保存的干扰素
D．用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米
【研习】本题考查蛋白质工程的成果。A已经实现，B、C、D目前尚未实现，只是蛋白质工程的发展前景，有待于进一步研究和设计。
【答案】A
【答案】
典例２ 以下关于蛋白质工程的说法正确的是( )
A．蛋白质工程以基因工程为基础
B．蛋白质工程就是酶工程的延伸
C．蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造
D．蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
【研习】考查蛋白质工程的概念。
【答案】A
二、名师点拨
1．蛋白质工程崛起的缘由
基因工程只能生产出天然蛋白质，蛋白质工程是为了生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质。
2．蛋白质工程的基本原理
从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列
三、沙场点兵
1．关于我国牵头的“人类肝脏蛋白质组计划”，下列说法中不正确的是( )
A．揭示并确认肝脏合成的蛋白质
B．为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发提供科学基础
C．用蛋白质工程实现用肝脏合成人类需要的蛋白质
D．是对蛋白质工程的有力推动和理论支持
四、笑傲高考
2．（2005年江苏生物）能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（C）
A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种
1． C 2． C
专题2 细胞工程
2.1 植物细胞工程
一、典例剖析
典例1 有关全能性的叙述，不正确的是 （ ）
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
【研习】此题需从以下几方面入手分析：首先，受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以全能性最高；第二，体内每一个体细胞都是通过有丝分裂形成，都含有发育成完整个体所必需的全部基因，理论上讲都应该具有全能性，但由于分化，基因在不同的细胞中选择表达，因而体内细胞并没有表达出全能性；再者，卵细胞在一定条件下，全能性表现比体细胞高，细胞的分化程度也很高；第四，分化的植物细胞具有全能性，但要表达必须在一定条件下离体培养。
【答案】C
典例2 用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可形成愈伤组织，下列叙述错误的是 （ ）
A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B.该愈伤组织的细胞没有全能性
C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
【研习】植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。植物细胞只有在脱离了植物体，在一定的外部因素的作用下，经细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织经细胞发育、分化形成新的植物体。
【答案】B
典例3 用植物组织培养技术，可以培养或生产出 ( )
A．食品添加剂 B．无病毒植物 C．人工种子 D．前三项都是
【研习】用植物组织培养技术，可以快速繁殖、培养无病毒植物，可以生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等，还可以诱导形成具有生根发芽能力的胚状结构，包裹上人工种皮，制成人工种子。
【答案】D
典例4 现在甲、乙两个烟草品种（2N=48）其基因型为aaBB和AAbb，这两对等位基因位于非同源染色体上，且在光合强度大于800勒克司时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性基因（aa或bb）作用的结果。取甲乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于800勒克司光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株，请回答下列问题：
（1）甲乙两烟草品种花粉的基因型分别为________和_______。
（2）将叶肉细胞制成原生质体时使用__________除去细胞壁。
（3）在细胞融合技术中，常用的促融剂是____________。
（4）细胞融合后诱导产生的细胞团叫______________。
（5）在大于800勒克司光照下培养，有______种细胞团不能分化；能分化的细胞团是由______________的原生质体融合来的（这里只考虑两个原生质体相互融合）。由该细胞团分化发育成的株，其染色体数是______，基因型是_________。该植株自交后代中，在大于800勒克司光照下，出现不能生长的植株的概率是_________。
【研习】(1)基因型为aaBB和AAbb的个体，经减数分裂形成的生殖细胞(花粉)的基因型分别为aB和Ab。(2)植物细胞的细胞壁由纤维素和果胶组成，所以在破坏植物的细胞壁最好用纤维素酶和果胶酶处理，使之裸露形成原生质体。(3)在促进植物细胞的原生质体融合时，常用的方法有物理法(振动、离心、电刺激等)和化学法(使用聚乙二醇等诱导剂)。常用的促融剂是聚乙二醇。(4)在植物细胞融合成杂种细胞后，将细胞培育成新个体，实际上是植物组织培养，包括融合细胞脱分化分裂形成愈伤组织和愈伤组织再分化形成新个体。本题中应该属于脱分化分裂形成愈伤组织。(5)在大于800勒克斯光照下培养，凡基因型中含aa或bb的细胞团都不能生长分化，能够分化的一定含有A、B基因。若基因型为AaBb的植株自交，根据自由组合规律，两对等位基因的个体自交，后代中同时出现A和B基因的占总数的9/16，其余占7/16。?
【答案】（1）aB.Ab （2）纤维素酶、果胶酶（答对其中一个就行） （3）聚乙二醇（答灭活的的病毒也行） （4）愈伤组织 （5）2 甲、乙两品种 48 AaBb 7/16
二、名师点拨
1．用层析综合法理解细胞的全能性
（1）从概念上看：指已经分化的细胞，仍具有发育成完整生物体的潜能。
（2）从原因上看：是由于体细胞一般是通过有丝分裂繁殖而来的。一般已分化的细胞都具有和受精卵相同的染色体，携带本物种相同的DNA分子。分化是基因进行选择性表达的结果。
（3）从实现条件看：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。
（4）从大小上看：受精卵的全能性最高，生殖细胞（尤其是卵细胞）有较高的全能性，体细胞全能性最小。
（5）从潜在全能性的原因看：基因表达的选择性。
（6）从应用上看：植物组织培养等。
2．通过概念比较的方法构建植物组织培养的过程
（1）外植体：用于离体培养的植物器官或组织片段。
（2）愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成一团细胞而形成的组织叫愈伤组织。
（3）细胞分化：在个体发育中，相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生差异的过程，具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。分化的结果是形成不同的组织器官，帮助个体完成正常的生长发育。
（4）脱分化（去分化）：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物组织的脱分化。
（5）再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的再分化。
植物组织培养属于生物技术的范畴。就生殖方式而言，需要依据培养对象确定。若培养的是体细胞，其生殖方式属于无性生殖；若培养的是生殖细胞，就属于有性生殖。可以将有性生殖、细胞分裂、细胞分化加进来，形成知识链。
细胞分裂、细胞分化
植物体 受精卵 胚（植物体）
3．用图解法理解植物体细胞杂交技术
就是把不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的方法。它可以克服远缘杂交不育的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲体组合。
4．用联想对照法理解人工种子的优点
与天然种子的比较所具有的优势如下：
（1）可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖。
（2）固定杂种优势。
天然种子是有性繁殖的结果，往往杂种优势只能体现在第一代，第二代便参差不齐了。而人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种，可以保持杂种优势。
（3）快捷高效的繁殖方式。
已有研究表明用一个体积为12 L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造l 000万粒人工种子，可供种植几百平方千米地，这样能节约大量留种地。
（4）可人为控制植物的生长发育与抗逆性。
人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等，使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。
与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少移栽驯化过程和生产周期短等优点。
三、沙场点兵
1．植物体细胞杂交的目的中错误的是 ( )
A．把两个植物体优良性状集中在杂种植株上 B．获得杂种植株
C．克服远源杂交不亲和的障碍 D．实现原生质体融合
2．下例属于植物组织培养的是 ( )
A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵细胞发育成植株
3．甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 ( )
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
4．下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
（1）①表示____________________________________，它能被培养成为④的根本原因
是____________________________________。
（2）②表示_________，其细胞特点是___________________________。
（3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）_________。
（4）若①是花药，则④是_________，这项技术可用在_________上。
（5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是_________，这说明根尖细胞_________。
（6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到（填编号）_________。
四、笑傲高考
5．（2005年上海高考）将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是( )? A．具有完整细胞核的细胞? B．一定的营养物质和植物激素?
C．离体状态? D．导入指示基因?
参考答案：
1．D
2．A
3．C
4．答案：（1）离体的植物器官、组织或细胞；植物细胞具全能性 （2）愈伤组织；细胞排列疏松、高度液泡化、无定形状态?色浅 （3）③ （4）单倍体植株；单倍体育种 （5）绿色 含有能表达的叶绿体的基因 （6）②
5．D
2.2 动物细胞工程
一、典例剖析
典例1 关于动物细胞培养的有关叙述中正确的是 （ ）
A．动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白
B．动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散
C．细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中
D．培养至50代后的传代细胞称为细胞株
【研习】取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，用剪刀剪碎后用胰蛋白酶处理，使组织分散成单个细胞，所以B项正确。动物细胞培养能够获得有重要价值的蛋白质生物制品，如单克隆抗体，所以A项错；细胞遗传物质的改变发生在传代培养过程中，所以C项错；培养至50代以后能继续传代的细胞叫细胞系，所以D项也错。
【答案】B
典例2 一只羊的卵细胞的核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能 ( ) A．有选择地繁殖某一性别的家畜 B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种 D．改变动物的基因型
【研习】我们知道，生物的各种性状是由遗传物质——DNA控制的。由细胞核内的DNA控制的遗传叫细胞核遗传，由细胞质（主要存在于线粒体、叶绿体）内DNA控制的遗传叫细胞质遗传。目前的克隆技术是将一个体细胞核移入一个去核的卵细胞，经这试管培养一段时间后，再移入另一个体的子宫内发育、分娩的技术，通过该技术能够保持亲本的优良性状，能够保持性别不变，亦能够用于保存物种，但不能改变动物的基因型，这是因为基因型的改变是通过动物的有性生殖（减数分裂）完成的，体细胞核移入卵细胞内，无此过程。?
【答案】D
典例3 胚胎移植技术目前主要应用于 （ ）
A．解决某些不育症者的生育和提高良种家畜的繁殖力
B．治疗某些遗传病和保障优生优育提高人口素质
C．促进动物产生变异从而选择和繁育优良品种
D．提高动物的抗病能力培养无病毒感染的动物
【研习】胚胎移植树技术，主要是从母体取出卵细胞，要体外进行人工受精、分割、培养，当胚胎发育到一定时期，再将胚胎移植到受体子宫内继续发育成胎儿的技术。胚胎移植技术应用于人类，解决了某些不孕症者的生育问题；用于家畜，则是为了提高家畜的繁殖能力（一头奶牛正常情况下，一生最多只能繁殖10头小牛，而用胚胎移植技术，一生则能生出40头小牛）。该技术不能提高动物的抗病能力，也不能治疗某些遗传病。
【答案】AC
典例4 动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于 ( ) A．培养基不同
B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D．动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
【研习】动物细胞培养所用的培养基是液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。植物组织培养所用的培养基是固体培养基。
【答案】A
典例5 如图所示为某同学根据杂交瘤细胞技术，设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案。请据图回答：
（1）该方案能达到预期效果吗 阐明其原因。
________________________________________________________________________。
（2）图中②为____________过程，常用________________________作诱导剂。该细胞继承了________________________，因此不仅能分泌____________________________________，还有________________________的能力。
（3）该方案的目的是____________。
【研习】(1)该同学设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案能否达到预期效果，要看实验方案是否具有科学性和严密性。依设计方案图示看，该方案中没有将抗原物质注射到小鼠体内，即无法得到能产生单一抗体(破伤风杆菌抗体)的B淋巴细胞，所以该设计方案无法达到预期目标；(2)图中②过程是细胞融合的过程，该过程需要灭活的仙台病毒(或聚乙二醇)诱导促融；融合后的杂交瘤细胞继承了双亲细胞的遗传物质，因而既能产生特异性抗体，又能存体外培养，无限增殖(大量繁殖)；(3)该实验的目的就是制备单克隆抗体。
【答案】（1）不能；没有将抗原注入小鼠体内，无法获得能产生单一抗体的B淋巴细胞 （2）细胞融合 灭活的仙台病毒(或聚乙二醇) 双亲细胞的遗传物质 特异性抗体 在体外培养条件下大量繁殖 （3）制备单克隆抗体
二、名师点拨
1．用概念比较法和图解法理解动物细胞培养
（1）原代培养：可用有两种表述：①细胞悬浮液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；②第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。?
（2）传代培养：同样有两种表述：①细胞悬浮液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；②传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。?
（3）细胞株：原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传40～50代，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有发生改变。?
（4）细胞系：细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限制传下去，形成细胞系。细胞系的遗传物质发生了改变，带有癌变细胞的特点。
2．用图表法理解植物组织培养和动物组织培养的比较
比较项目 原理 培养基 结果 培养目的
植物组织培养 细胞的全能性 固体；营养物质、激素 培育成植株 快速繁殖，培育无病毒植株等
动物组织培养 细胞的增殖 液体：营养物质、动物血清 培育成细胞系或细胞株 获得细胞的产物或细胞等
3．用“图表法”理解植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
比较项目 融合原理 融合方法 诱导手段 用途
植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 去掉细胞壁后诱导原生质融合 离心、电刺激、振动、显微操作、PEG等 克服远缘杂交不亲和，获得杂种植株
动物细胞融合 细胞膜的流动性 使细胞分散后诱导细胞融合 同上，再加上灭活的病毒诱导 制备单克隆抗体的技术之一
4．用实验的方法理解单克隆抗体的制备
（1）实验目的：制备单克隆抗体.
（2）实验原理：B淋巴细胞能产生抗体，骨髓瘤细胞能无限增殖，杂交瘤细胞既能产生抗体又能无限增殖。
（3）实验材料：小白鼠
（4）实验器材：培养皿、针筒等等。
（5）实验过程：
抗原注射→小鼠　 效应B细胞 　
杂交瘤细胞→细胞培养
小鼠骨髓瘤细胞
体外培养
选出能产生特定抗体的细胞群 单克隆抗体
体内培养
三、沙场点兵
2．下列哪—项属于克隆 （ ） A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
4．表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是（ ）
A．试管动物培养 B．胚胎移植 C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
5．用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是 （ ）
A.将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞
B.用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞
C.用聚乙二醇作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
D.筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体
四、笑傲高考
6．（2005年广东高考）关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是 ( )
A．可以制成诊断盒，用于疾病的诊断?
B．可用与药物结合，用于病变细胞的定向治疗?
C．可以利用基因工程技术生产?
D．可以在生物体内生产，不能体外生产?
参考答案：
2．D
4．C 5．B 6．D
选修3第3章 胚胎工程
3．1、体外受精和早期胚胎发育
一、典例剖析
典例1 公牛的初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞、精子中染色体的比例是
A．2∶1∶1∶1 B．2∶2∶1∶1 C．4∶2∶2∶1 D．4∶2∶1∶1
【研习】公牛的初级精母细胞是精原细胞经染色体复制后形成的，但细胞中染色体与正常体细胞相同，若正常体细胞为1，该时期为1，减数第一次分裂时，同源染色体分离，导致染色体数目减半，所以次级精母细胞、精子细胞、精子中的染色体只有初级精母细胞的1/2。
【答案】A
典例2 根据科学家研究证明，由精子细胞变成精子过程中，细胞核变为精子的头部；部分细胞质变成精子的颈部和尾部；大部分细胞质及多数细胞器被丢弃；但全部线粒体保留下来，并集中在颈部，对这一现象的最好解释是：
（1）细胞核内含有_____________________，以便传给下一代。
（2）丢弃大部分细胞质和细胞器，可使精子体积__________，运动__________。
（3）精子快速运动主要靠________的摆动，其运动力主要产生于__________。
（4）保留全部线粒体的意义在于：线粒体是________ 场所，通过线粒体的生理活动，形成精子运动所需的________。
【研习】生物体的结构与功能是相适应的。精子是经过减数分裂形成的生殖细胞，其内含有本物种全部遗传物质的一半。受精作用进行时，精子靠尾部的摆动与卵细胞结合，其头部进入卵细胞形成受精卵，这一过程需要消耗能量，其能量主要来自线粒体内进行的有氧呼吸。
【答案】（1）遗传物质 （2）变小 更灵活 （3）尾部 线粒体 （4）有氧呼吸的主要 能量
典例3 青蛙的精子与卵细胞按受精过程可分为下列步骤，其中体现受精作用实质的是
A．精子和卵细胞接触 B．精子头部进入细胞内
C．卵细胞形成受精卵 D．精子与卵细胞核的融合
【研习】受精作用的实质是精子和卵细胞两细胞核的融合。
【答案】D
二、名师点拨
1．以原理应用法理解精子和卵子的发生
精子和卵子的发生是通过减数分裂实现的。
家畜精子发生过程大体可以分为三个阶段：
精原细胞——〉初级精母细胞——〉精子细胞——〉精子
第一阶段 第二阶段 第三阶段
家畜卵子的发生可以分为两个时期，三个阶段：
卵原细胞——〉初级卵母细胞——〉次级卵母细胞——〉卵子
胎儿期 初情期后
精子的发生是在睾丸内完成的。
卵子的发生是在卵巢内完成的。
哺乳动物精子和卵子的发生既有相似也有不同。
2．以图解法描绘受精过程
① 精、卵相遇，发生 顶体反应， ②精子接触 透明带 ③精子穿过透明带，
精子穿过放射冠 接触 卵黄膜
④精子头膨胀， ⑤ 雌、雄原核 ⑥ 核膜 ⑦第一次 卵裂
同时 卵子完成 形成 消失、 两个原核 即将开始
第二次成熟分裂， 融合
释放 第二极体 。
受精过程包括准备阶段（精子获能、卵子的准备）、受精阶段(顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用)
3．以变形法解释胚胎发育
胚胎发育包括卵裂期（形成桑椹胚）、囊胚期、原肠胚时期。
三、沙场点兵
1．下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，①DNA总量，②每个细胞体积，③所有细胞体积之和，④有机物总量的变化趋势（横坐标为发育时间）。其中正确的是（ ）
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
四、笑傲高考
2．（2004年上海高考）基因型为AaBb（两对基因分别位于非同源染色体上）的个体，在一次排卵时发现该卵细胞的基因型为Ab，则在形成该卵细胞时随之产生的极体的基因型为
A．AB、ab、ab B．Ab、aB、aB
C．AB、aB、ab D．ab、AB、Ab
参考答案：
1． A 2． B
3．2 体外受精和早期胚胎培养
一、典例剖析
典例1 2004年9月4日，世界上第一位“试管婴儿”路易斯 布朗喜作喜娘。培育“试管婴儿”的技术有（ ）
A． 体外受精 B． 细胞培养 C．胚胎移植 D．克隆技术
【研习】以时事热点为载体考查体外受精和早期胚胎培养的认识。“试管婴儿”是在试管内完成受精作用，发育到囊胚期，再移植到母体子宫内发育。
【答案】A B C
典例2 中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述中，错误的是
A．在形成早期胚胎的过程中，依次经历了卵裂、囊胚、原肠胚等几个阶段
B．兔子卵细胞质的作用是激发大熊猫细胞核的全能性
C．克隆出的早期胚胎中，各细胞间具有相同的遗传信息
D．在形成早期胚胎的过程中，尚未出现细胞的分化
【研习】在形成早期过程中，细胞已经开始分化，只是越早期的细胞分化程度越低，原肠胚以后，细胞分化达到高峰，以形成熊猫的各种器官和组织。在克隆大熊猫过程中，利用了熊猫卵细胞细胞质，就是因为卵细胞的细胞质含有有利于个体发育的机制，经此过程克隆出来的大熊猫，因其遗传物质来自体细胞，所以各细胞间有相同的遗传信息。
【答案】D
二、名师点拨
1．以实例分析和对比方法剖析试管良种牛和克隆牛
在技术操作中，人们习惯（先入为主）的把体外受精和早期胚胎培养，再到借腹生子的结果叫做试管动物（牛、羊、小鼠、兔、猪、婴儿）。这项技术目前已经非常成熟，已经达到了产业化的水平。
试管动物得到的后代由于具有两个亲本的遗传物质，性状的改变理所当然。为了保持亲本的性状不变，克隆动物应运而生（回顾细胞工程中的细胞核移植技术）。
1995年7月14日，我国第一头“克隆”牛犊在广西诞生。
尽管克隆获得了成功，但是不足之处令人深思——成功率低，生产环节有待改进，健康问题凸现，安全性存在争议。
2．以类比思维着眼于实验中独特的体外受精
哺乳动物的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、受精三个阶段。模拟了体内受精的 精子获能、卵子准备、受精三个阶段。
（1）卵母细胞的采集和培养：
对于小型动物的采集方法是：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
对于大型动物的采集方法是 从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采取卵母细胞，也可以借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。
采集到的 卵母 细胞都需要在体外人经人工培养成熟后，才能与 获能 的精子受精。
（2）精子的采集方法
采集方法有：假阴道法 手握法、电刺激法。
（3）精子获能的处理方法
常采用的方法有：培养法、化学法。
3．从生物工程学的角度审视早期胚胎培养
（1）受精
（2）发育培养液（3）
①用途：精子和卵子在体外受精后，用于受精卵的继续发育。
②成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等。
3．试管牛的生产过程
体外受精→良种牛早期胚胎→胚胎移植→健康受体牛→良种犊牛→成熟期牛
三、沙场点兵
1．请阅读以下材料，并回答：
哺乳动物胚胎移植的过程是：首先用激素促进成熟的雌性个体排卵，然后将卵细胞从母体内取出，在试管内与人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理、可以接受胚胎植入的母体子宫内，孕育成幼体产出。用这种方法得到的小牛叫做试管牛。
(1)你认为用胚胎移植的方法产生子代的生殖类型是_______________________。
(2)如果想要同时得到多个完全相同的子代个体，你认为的做法是_______________________。
(3)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义是_______________________。
四、笑傲高考
2．（2003年上海高考）“试管婴儿”技术属于
A．胚胎移植 B．组织培养 C．克隆技术 D．基因工程
参考答案：
1． (1)有性生殖 (2)在囊胚期进行胚胎分割移植 (3)提高优良种畜的繁殖速度。
2． A
3．3 胚胎工程的应用和前景
一、典例剖析
典例1 胚胎移植技术目前主要应用于
①解决某些不孕症者的生育问题 ②治疗某些遗传病
③提高良种家畜的繁殖力 ④提高动物的抵抗力
A．①③ B．②④　　　C．①④ D．②③
【研习】胚胎移植技术可以解决某些不孕症者的生育问题，也可以提高良种家畜的繁殖力。主要是通过将胚胎移植到代理“母亲”的子宫内发育。而遗传病主要是通过基因疗法来治疗，提高动物的抗病力要通过提高动物免疫能力来实现。
【答案】A
典例2 我国从荷兰引进了十几头性状优良的乳用牛，畜牧工作者为了推广这一优良品种，利用若干本地的雌性黄牛，迅速繁殖出了一大批纯种荷兰乳牛。这种很成熟的繁育方法是
A．体细胞克隆 B．胚胎移植 C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
【研习】利用胚胎分割移植可迅速繁殖出了一大批遗传性状相同的个体，被看做是无性繁殖和克隆的方法之一。
【答案】C
二、名师点拨
1．以流程图的方式理解胚胎移植过程
（1）理解几个概念
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（如 转基因 、 核移植）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，使之继续发育成为新个体的技术，是胚胎工程其他技术的最后一道工序。
供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体。
受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。
超数排卵：也简称“超排”，是指将供体母牛经激素处理，使其发情，并能排出数量较多的发育成熟的卵子，经合理的人工授精方法，可以获得数量较多的可移植胚胎。
（2）胚胎移植的现状：在牛的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。我国在家兔、绵羊、牛、马和山羊的胚胎移植相继获得成功。
（3）胚胎移植的意义：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
（4）胚胎移植的生理学基础：
①同种哺乳动物排卵后的生理变化是相同的。②早期胚胎形成期间处于游离状态。③受体对外来胚胎基本上不发生排斥反应。④供体胚胎可以与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但是自身的遗传特性不受受体的任何影响。
（5）胚胎移植的基本程序:对供、受体的选择和处理→配种和进行人工授精→对胚胎的收集、检查、培养或保存→对胚胎进行移植→移植后的检查。
2．以原理分析的方法解析胚胎分割
（1）概念：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，经移植获得一卵双胎或多胎所技术
（2）胚胎分割可以看做无性繁殖或克隆
（3）胚胎分割移植所用到的仪器和设备：实体显微镜和显微操作仪
3．从应用的角度来看待胚胎干细胞
（1）来源：早期胚胎或性腺中分离。
（2）特点：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。
（3）用途：器官移植等。
三、沙场点兵
1．胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞，可以进一步分裂、分化成各种组织干细胞，再进一步分化成各种不同的组织。下列叙述不正确的是（ ）
A．各种组织干细胞分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果
B．胚胎干细胞有细胞周期，神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期
C．造血干细胞分化形成红细胞、白细胞的过程是不可逆的
D．肝脏干细胞分化成肝脏细胞的过程表现了细胞的全能性
四、笑傲高考
2．（2004年江苏高考）下列人体细胞中分化程度最低的是
A．胚胎干细胞 B．造血干细胞 C．胰腺细胞 D．肌肉细胞
参考答案：
1． D 2． A
4.1 转基因生物的安全性
一、典例剖析
典例1 建立有关生物技术安全性和伦理问题的法律法规，能够
①规范生物技术研究 ②防止生物技术滥用 ③规范科学家的研究行为　④对生物技术产生负面影响
A．①②③ Ｂ．①②④ C．②③④ Ｄ．①③④
【研习】建立有关生物技术安全性和伦理问题的法律法规，是规范生物研究、防止生物技术滥用的有力武器；还可规范科学家的研究行为，对生物技术产生负面影响有抑制作用。
【答案】A
典例2 抗逆转基因作物的培育与推广给社会带来的巨大社会效益是( )
①在一定程度上使作物摆脱了土壤和气候条件的限制 ②减少化学农药对环境的污染和人畜的危害 ③减少了化肥的制造和使用量，有利于环境保护 ④使得作物在不良环境下更好地生长，提高产量
A．①②③ Ｂ．①②④ C．①③④ Ｄ．②③④
【研习】考查对抗逆转基因作物的理解。抗逆转基因作物体内含有抵抗不良环境条件的基因，如抗病毒、抗虫、抗病菌、抗盐碱＼抗除草剂、抗低温等基因；但抗逆转基因作物的生长仍然需要土壤吸收必需的无机盐成分，缺少了必需的无机盐成分，任何作物都不能正常生长发育。
【答案】B
二、名师点拨
1．以实例剖析法认识转基因生物
转基因斯坦福伯格，打开了潘多拉的盒子。
举例说出转基因微生物的成果、应用和社会效益。
举例说出转基因动物的成果、应用和社会效益。
举例说出转基因植物的成果、应用和社会效益。
转基因生物引出的思考？ 安全：健康、疾病、生态、入侵
2．以班级辩论会的形式争论转基因生物的安全性
转基因转的是什么样的基因？基因的结构和效果我们清楚了吗？
论坛1：转基因生物与食物安全
论坛2：转基因生物与生物（多样性）安全
论坛3：转基因生物与环境安全
3．从原理出发理性看待转基因技术
不同的价值取向，产生了不同的见解。正确的社会舆论导向促进科技的发展，不正确的社会舆论导向，阻碍科技的发展。面对转基因技术的利弊，应该趋利避害。
转基因技术都要在本国制定的政策和法规框架下操作和实施。参与的科学家应该自觉遵守科学研究的道德。
三、沙场点兵
１．目前我国转基因农作物
A.．在研究、农田试种阶段要进行严格的安全性评价
Ｂ．在研究、农田试种和商品化阶段要进行严格的安全性评价
C．在研究、农田试种、大面积种植和商品化等各阶段都要进行严格的安全性评价
Ｄ．有的阶段需核发批准证书后才允许进入下一阶段
２ 科学家发现栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使附近的与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因。下列说法错误的是( )
A．野生植物通过自然杂交获得抗除草剂基因
B．野生植物发生了基因突变
C．基因工程会导致基因污染
Ｄ．转基因生物会危及生物圈的稳定
四、笑傲高考
３．（2005年江苏高考）在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是___________________________________________。
参考答案：
1． C 2． B
3． 答案：叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来
4.2 关注生物技术的伦理问题
一、典例剖析
典例1 下列哪项不是哺乳动物克隆实验的缺点( )
A．重构胚胎成功率低 B．流产率高
C．胎儿畸形率高 　　 D．克隆后的胚胎着床率高
【研习】重构胚胎受细胞核和细胞质的相互影响，生活力不如受精卵，所以克隆后胚胎着床率低。
【答案】D
典例2 试管婴儿是指( )
A．在试管内把受精卵培育成足月的婴儿
B．成熟的卵和精子在试管内完成受精过程
C．把精子移植到母体内
D．将发育的胚胎移植到母体内发育
【研习】试管婴儿是指人的卵细胞和精于在体外完成受精作用，发育到早期胚 胎的一定阶段，再移入到母体子宫内继续发育到足月诞生的婴儿。由于受精过程和早期胚胎发育通常在试管中完成，所以叫试管婴儿。
【答案】B
二、名师点拨
1．从多利的生与死看待克隆人
克隆人既有科学发展的内在规律，又有伦理道德观念的约束。从多利羊的生与死的过程中可以看出克隆技术还不成熟，我们坚持四不原则（不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验），但是不反对治疗性克隆。
2．试管婴儿的生杀权
试管婴儿解决了不孕症的问题，促进了器官移植的研究和发展，技术上比较成熟。但是我们反对以性别选择为目的的试管婴儿，他会使进化中的性比失调。
3．基因身份证的利与弊
基因身份证用于疾病的预防和治疗是有利的，对于基因歧视可以通过立法来约束。
三、沙场点兵
１．阅读下列材料，回答问题：
材料一：2004年11月俄罗斯科学院理论与实验生物物理研究所的科研人员，在分析了老鼠单细胞胚胎细胞核移植前后钾离子浓度变化后发现，针对卵细胞进行的任何外在行为，必将破坏它的生物化学平衡，导致胚胎细胞正常发育进程的改变。因此，对卵细胞的任何行为不可能不留下痕迹。有关专家指出，这一实验成果有助于解释大量克隆动物出现不正常的原因。细胞核移植是现代生物技术中常见的现象：克隆、细胞核与细胞质相互作用、人工授精等，都要对卵细胞施加外在作用。这种外在行为是否影响未来胚胎细胞的发育与成长
材料二：在当代，医生几乎都能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言，器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事，如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”，做器官移植之用，则绝对没有排斥反应之虑，因为二者基因相配，组织也相配。问题是，利用“克隆人”作为器官供体合不合平人道 是否合法 经济是否合算 、克隆技术还可用来大量繁殖有价值的基因，例如，在医学方面，人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素，使侏儒症患者重新长高的生长激素和抗多种病毒感染的干扰素等。
(1)根据材料一，可得出大量克隆动物出现不正常的原因可能是______________。
(2)尽管克隆动物在实际生活中还没有实际用途，但克隆技术在医学上却有巨大
潜力，表现在_______。
(3)克隆技术作为现代生物技术和试管婴儿技术相比较，前者属于_____生殖，后者属于________生殖。
(4)器官移植中排斥反应仍是最为头痛的事，原因是_______________。
(5)除了通过克隆技术生产人的胰岛素、生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素外，还可以采用___________方法生产。
(6)英国罗斯林研究所的一项研究显示，利用克隆技术根本无法培育出完全相同的个体，究其原因，除了发育过程中的环境因素的影响外，还可能有__________原因(甚少写出两个)。
四、笑傲高考
2．（2001年上海高考）基因工程等生物高科技的广泛应用，引发了许多关于科技与伦理的争论。有人欢呼，科学技术的发展将改变一切；有人惊呼，它将引发道德危机。对此，我们应持的正确态度是
①摒弃现有道德规范，推动科技发展 ②发挥道德规范的作用，限制科技的负面效应
③科技的发展必须以现有道德规范为准绳 ④调整现有的道德规范，适应科技发展
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
参考答案：
1． (1)对卵细胞进行的外在行为，破坏它的生物化学平衡，导致胚胎细胞正常发育进程改变 (2)生产胰岛素、生长激素、干扰素 (3)无性 有性 (4)免疫系统的识别和清除 (5)基因工程或发酵工程 (6)细胞分裂中可能发生基因突变、受卵细胞细胞质中遗传物质的影响
2． D
4.3 禁止生物武器
一、典例剖析
典例1下列不可能作为生物武器使用的是
A．肉毒杆菌 B．天花病毒 C．链霉菌 D．鼠疫杆菌
【研习】生物武器种类包括：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。许多重要的抗生素如放线菌素、链霉素、四环霉素、等，都可由链霉菌生产。可以抑制病原微生物的生长和繁殖，或者能改变病原菌的形态而达到保护的效果。
【答案】C
典例2　基因武器与普通生物武器的区别是
A．传染性强 B．定向改变原有物种的遗传特性
C．污染面广 D．难以防治
【研习】普通的生物武器具有传染性强、污染面广、难以防治三大特点，但作为基因武器就是按照军事需要，利用基因工程技术对天然病原体进行基因改造，创造出新的生物战剂，它具有超强的抵抗力、致病性和耐药性等特点，使原有的检测、消毒、防治等方法失效。甚至还有可能根据特定人种生化特征上的差异，设计一种只针对特定遗传特征人群的致病菌，以达到有选择地杀死敌方有生力量的目的，从而克服普通生物武器在杀伤区域上无法控制的特点。因此，基因武器比一般的生物武器有更大规模的杀伤力和毁灭性。
【答案】B
典例3　国际社会尚未就使用下列哪种武器达成普遍性的国际法规则
A．核武器 B．生物武器 C．化学武器 D．毒素武器
【研习】考查关注世界和平的情感态度。1925年《禁止在战争中使用窒息性、毒性或其他气体和细菌作战方法的议定书》；1972年4月15日，苏联、美国、英国签署了《禁止生物武器公约》，1984年11月15日中国加入这一公约；1992年《禁止研制、生产、储存和使用化学武器以及销毁此种武器公约》。目前国际法尚未就全面禁止使用核武器做出规定。
【答案】A
二、名师点拨
1．举例法说明生物武器
生物武器种类包括：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。
2．生物武器的历史、现状、未来
20世纪30年代，日本731部队和100部队在中国国土上研制使用生物武器，犯下了不可饶恕的罪过。
二战之后，炭疽杆菌和肉毒杆菌毒素以及天花病毒被恐怖组织用作生物武器，给世界人民造成了恐慌。
现在某些国家还借用生物科技技术，在实验室中重组制造新的生物。爱好和平的世界人民决不容忍这样的行为，多国合作也联合声明了《禁止生物武器公约》。
三、沙场点兵
1．战场上利用烈性传染病病原体作为生物武器进行战争的原因包括
①致病性强，传染性大 ②污染面积大，危害时间长 ③传染途径多 ④成本低 ⑤使用方法简单，难以防治 ⑥有限性
A．①②②⑤⑥ B．①②③④⑤ C．①②③④⑥ D．②③④⑤⑥
参考答案：
1． B　
5.1 生态工程的基本原理
一、典例剖析
典例1 下列关于自然保护和可持续发展的说法中，不正确的是
A．禁止对自然资源的开发是可持续发展的必然要求
B．野生生物的保护不仅要保护所有的野生动物，还要保护所有的野生植物
C．自然保护要立法执法和宣传教育并举
D．建立自然保护区是自然保护的好方法
【研习】主要考查生物多样性保护的有关知识。野生生物应包括地球上的所有植物、动物和微生物。强调保护生物多样性，并不意味着禁止开发利用，而是反对盲目的、掠夺式地开发和利用。就地保护是保护生物多样性最为有效的措施，就地保护主要指建立自然保护区，因此建立自然保护区是自然保护的好方法。自然保护要进行宣传教育，提高全民的素质，并有法可依，执法必严，使自然保护不仅发生在保护区，而且发生在我们生存的地球的每个角落，以及地球上每位公民的心理。
【答案】A、B
典例2 据下图判断，下列叙述不符合生态学原理的是
A、物质经过多级利用，实现了良性循环
B．每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益
C．由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用效率降低
D．由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染
解析：本题以现代生态农业中的物质循环多级利用的模式图为例，考查的知识点为生态系统的能量流动、物质循环、生态效率(传递效率)等内容，考查学生利用所学的知识，进行综合分析和判断问题的能力。
人们研究生态系统中的能量流动和物质循环的主要目的，就是要调整生态系统的能量流动关系和物质循环关系，使能量流向对人类最有益的部分，使物质能够再循环，能够充分被人类所利用，而尽量减少废弃物的排放，减少对环境的污染，使生态系统朝着更有益于人类的方向发展。
图中，属于捕食食物链的只有作物和家畜两个营养级，但作物、家畜、食用菌、蚯蚓每一生产环节(也可看成每一营养级)上，全是作为产品输出，供人们使用，参与能量流动和物质循环的是前一营养级的废弃物或排泄物(秸秆、粪屑、杂屑)，最后营养级蚯蚓的排泄物与杂屑又作为肥料物质，供作物利用，因此，此生态系统中，物质经过多次利用，实现了良性循环，每一生产环节都获得产品、，其生态经济效益提高，由于最后两个营养级使用的是前一营养级的废物或排泄物，减少了这些物质向环境排放，从而减少了对环境的污染。
能量沿着食物链流动时，能量逐渐递减，传递效率大约为10％一20％，因此最高营养级获得的总能量最低，但系统的总能量包括各生产环节上输出的产品能量，显然这个系统总能量利用率比单种作物的系统总能量利用率大大增加，因此选项C是错误的。
答案：C
二、名师点拨
1．从历史发展中探索生态工程的兴起
工业革命发展了技术，技术进步给人类带来短暂的兴高采烈后，也带来了严重的环境污染和资源匮乏，反过来又威胁到人类社会的发展。
各国经济发展的不均衡，发达国家就事论事的“割裂式思维”带来的是损人利己的污染转嫁行为。随着发展中国家的觉醒，全球各国对发展的理解统一到“可持续发展”这一概念上来，即经济发展不仅要满足当代人的需要，还要不危害后代人的发展能力；生态利益应和社会利益和经济的增长协同考虑。
生态工程应运而生。
2．从问题意识中关注生态工程建设
98抗洪虽然取得了人性的胜利，但是自然对人类的报复也凸现出来。上个世纪，我们曾经以“占世界10%的耕地养活占世界21%的人口”而自豪，但是这个世纪，“三农问题”却被执政者提到思维的前沿。
长江沿岸，“人的处所发展”了，但是长江龙的绿色屏服拨光了，“围湖造田”带来的短暂的利益，但是长江龙的龙眼被戴上了近视镜。长江龙咆哮了，我们也觉醒了。退耕还林，退田还湖，还生态一个“可持续发展”的面目。
石油农业造成的污染严重影响了人类的健康，成为制约“农业发展”的重要因素，改变思维，改换方式势在必行。
所以，传统经济模式回归到了“生态经济模式”上来，即通过实行循环经济的原理，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；实现循环经济的最重要的手段之一就是生态工程。
3．从学科交叉中归纳生态工程所遵循的基本原理
物质循环再生的原理——绘模式图，堆肥、沤肥的目的与作用。
生物多样性原理——正反实例剖析。众多生物通过食物链关系相互依存，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。
协调与平衡的原理——处理好生物与环境的协调和平衡，需要考虑环境承载力（环境容纳量）。（注意，区别K值）。
整体性原理——进行生态工程建设，要兼顾自然系统-社会系统-经济系统这个复合系统的相互联系。
系统学原理——系统的结构决定功能，生态工程建设需要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——系统各组分之间又有适当的比例关系。
三、沙场点兵
1．右图是一个农业生态系统模式图。请据图回答：
(1)该生态系统中的主要特点是_____________________，其主要成分是_____________________。
(2)建立该生态系统的目的是_____________________。实践证明，该生态系统较为理想，提高了经济效益，其原因是较充分地利用了各营养级中的_____________________。
(3)沼气池的某种微生物有除去氨臭的作用，这种微生物是_____________________，经_____________________作用，氨可转化为_____________________，以后作为肥料被农作物吸收，用以合成体内____________________等大分子物质。随着池中氧气消耗，池中微生物代谢类型变化是____________________。
(4)若全部用粮食喂猪，人体从猪中获1000KJ的能量，至少要消耗约_______________kJ能量的粮食。
四、笑傲高考
2．（2002年上海综合） 某同学在生活实践区的宿舍窗台上见到了一个实验装置，如右图。根据瓶上粘贴的标签知道这是两星期前留下的。这个小生态系统能在较长时间内保持生态平衡，是由于其中的绿色植物能为动物提供______和______。动物生命活动过程中产生______，能提供植物进行光合作用合成有机物。在这小的生态系统中，能量的流动特点是_______________。
参考答案：
1． (1)人的作用非常突出 农作物(或生产者)(2)调整能量流动关系，使其流向对人类有益的地方 能量(3)硝化细菌 化能合成作用(硝化作用) 硝酸盐 蛋白质和核酸 兼性厌氧型、厌氧型，异养型(4)25000
2．：氧气和养料（“养料”也可写为“有机物”、“食物”等） 二氧化碳 单向、不可逆、逐级减少。
5.2 生态工程的实例和发展前景
一、典例剖析
典例1 农业上常用轮作来提高农作物的产量，轮作就是在同一块田地里，按预定的计划，轮换种植不同作物。轮作可以提高土壤肥力，防止害虫发生，请回答下列问题。
(1)轮作能提高土壤肥力，是由于各种作物对土壤中____________________不同。
(2)轮作能防止害虫，是由于改变了原有的_________，从而使害虫难以生存下去。
(3)你认为还可以采取什么措施，提高单位面积农作物的产量
【研习】考查农业生态系统中的相关知识。土壤肥力主要指植物所需要的矿质元素，轮作就是考虑不同农作物对矿质离子的吸收具有选择性。轮作打破了原来的食物链结构。提高农作物产量的措施可以考虑内因和外因，内因有优良品种，外因有，光合作用面积，水分、矿质营养等，以及建立合理的生态农业。
【答案】(1)矿质元素的吸收 (2)食物链 (3)合理密植 选育良种 建立生态农业等 (另外可写：合理灌溉，合理施肥等)
典例2 西汉时期，我国西部有一“楼兰国”。那时，楼兰曾经森林茂密，草原肥美，山青水秀，生态优越，气候宜人，飞鸟走兽成群，人丁兴旺。后来，由于种种原因，致使环境恶化，生态平衡遭到破坏，现今该地区已成为一片沙漠。根据上文回答下列问题：
(1)造成这一变化的主要原因是________________________。从这个事实我们可以得到什么启示 ____________________________________。
(2)以森林中树、昆虫和食虫鸟这三种生物绘制下列二种形态不同的金字塔，请分析A
为__________金字塔；B为__________金字塔。
【研习】通过生态工程实例，分析生态系统的相关原理。生态平衡（生态系统的稳定性）遭到破坏的原因是植被破坏。生态系统各个营养级的能量和数量可以用图形表示，分别叫能量金字塔和数量金字塔。
【答案】(1)植被破坏，导致生态平衡失调，气候恶化
人类的任何活动必须遵循生态平衡的规律
(2)个体数量 总体能量
典例3 在我国西部大开发的战略中，“保护天然林”和“退耕还林(草)”是两项重要内容，采取这两项措施的首要目标是( )
A．开展生态旅游 B．发展畜牧业 C．增加木材产量 D．改善生态环境
【研习】考查对生态工程发展前景的认识。
【答案】D
二、名师点拨
1．用模式分析的方法讨论我国的生态工程类型
农村综合发展型生态工程——窦店村生态工程建设、希森三和集团生态工程建设
小流域综合治理生态工程——甘肃省陇南县九子登科模式
大区域生态系统恢复工程——三北防护林生态工程
湿地生态系统恢复工程——鄱阳湖生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程——赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
城市环境生态工程——创建国家环境保护模范城市活动
2．用实例分析法对生态工程进行分析和展望
“生物圈2号”生态工程的实验与启示
我国生态工程发展前景分析与展望
三、沙场点兵
1．右图是某地区充分利用自然条件建立的桑基鱼塘和蔗基鱼塘基本框架，这样的生态工程建立后，使经济效益和生态效益、社会效益显著增加，请据图回答：
(1)这种人工生态系统除桑、蔗等作为________，蚕、鱼等作为________外，还必须有________等生物作为________。要使它长期稳定的发展，除了有稳定的________来源，各类生物要________。
(2)该生态系统所需的能量来自________所固定的________能。建立该生态系统的目的就是为了使这些能量________；其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有________的特点。
(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过________的作用又被桑基蔗基所利用。蚕粪中的氨经过________作用，形成________，被植物吸收。
(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(5)你认为该生态系统的突出优点是什么
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
四、笑傲高考
2．（2005年江苏高考）（8分）湿地是地球上生物生产力最大的生态系统之一。它是天然的蓄水库，并能过滤和分解水中的污染物进而改善水质，被喻为“地球之肾”。湿地类型众多，如红树林、河流、湖泊和稻田等。
（1）湿地由于其特殊的水文及地理特征，具有_________和_________等生态功能。
（2）在红树林等湿地生态系统中，碳元素主要通过_________过程被固定在有机物中，并沿着_________进行传递。
（3）与生物多样性丰富的湖泊相比，稻田的_________稳定性较低。
（4）调查表明，我国相当一部分湖泊已不同程度富营养化，原因是含氮、磷等元素丰富的污染物的排放量超过了湖泊_________的限度，使其自动调节能力下降。富营养化水体中造成鱼类大量死亡的原因有_________、_________等。
参考答案：
1． (1)生产者 消费者 细菌、真菌 分解者 能量 保持相对稳定
(2)农作物(生产者) 太阳 流向对人类最有益的部分 食物链短
(3)分解者 硝化细菌 亚硝酸盐、硝酸盐
(4)生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长时间内保持动态平衡
(5)提高了物质和能量的利用率
2． (1)调节水流量和控制洪水(蓄洪抗旱) 净化水质
(2)光合作用 食物链(网) (3)抵抗力
(4)自动净化能力 溶氧量下降 有毒物质增加
愈伤
组织
新的原
生质体
融合
去壁
（酶解法）
植物
细胞甲
原生质体甲
杂种
细胞
杂种
植株
脱分化
细胞分裂
再分化
细胞分化
再生
细胞壁
植物
细胞乙
去壁
（酶解法）
原生质体乙
脱分化 再分化
①——→②——→③——→④
细胞悬
浮液
动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素
胰蛋白酶
剪碎
动物胚胎或幼龄
动物器官、组织
单个
细胞
10代
细胞
50代
细胞
……
细胞株
细胞系
原代培养
传代培养
选择培养
基筛选出
从培养液中提取
从腚水中提取