专题十 现代生物科技专题
考纲点击
知识内容
要求
6－1基因工程
（1）基因工程的诞生
（2）基因工程的原理及技术
（3）基因工程的应用
（4）蛋白质工程
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
6－2克隆技术
（1）植物的组织培养
（2）动物的细胞培养与体细胞克隆
（3）细胞融合与单克隆抗体
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
6－3胚胎工程
（1）动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础
（2）胚胎干细胞的移植
（3）胚胎工程的应用
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
6－4生物技术的安全性和伦理问题
（1）转基因生物的安全性
（2）生物武器对人类的威胁
（3）生物技术中的伦理问题
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
6－5生态工程
（1）简述生态工程的原理
（2）生态工程的实例
Ⅱ
Ⅰ
7－1基因工程
DNA的粗提取与鉴定
实验与探究能力
考场传真
1．（2012·课标全国理综，40）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有______和______。
（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：
AATTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是________________________________。
（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。
（4）反转录作用的模板是______，产物是______。若要在体外获得大量反转录产物，常采用______技术。
（5）基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。
（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是___________________________________________________________
______________________________。
2．（2012·福建理综，32）肺细胞中的let－7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let－7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。
图1
图2
请回答问题。
（1）进行过程①时，需用________酶切开载体以插入let－7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let－7基因转录，该部位称为________。
（2）进行过程②时，需用________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。
（3）研究发现，let－7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取________进行分子杂交，以直接检测let－7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中________（RASmRNA/RAS蛋白）含量减少引起的。
3．（2012·山东理综，35）毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
（1）过程①中最常用的运载工具是______，所需要的酶是限制酶和______。
（2）在过程②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③中，用______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______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。
4．（2012·江苏，32）图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、Sma Ⅰ 4 种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：
（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由________________________连接。
（2）若用限制酶Sma Ⅰ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为____________________________________________。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma Ⅰ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌， 一般需要用添加________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_________________________________________。
考向分析
从近几年高考题看，本专题以选择题形式考查很少，大部分出现在简答题中，试题难度较低，记忆性知识较多。考查内容主要是基因工程的原理、工具、操作技术及其应用；植物组织培养与植物体细胞杂交原理及其在农业生产上的应用；动物细胞的培养及其应用、单克隆抗体的特点与制备过程及其应用；胚胎发育的基本过程、胚胎工程的基本技术、胚胎移植的过程及其应用。试题的考查形式多是通过新材料、新情境、新进展等新颖的知识作为背景，综合考查多种生物工程与生物工程的安全性等知识，进而考查考生解决实际问题的能力。
知识网络
热点例析
热点一 基因工程和蛋白质工程
1．基因工程基本工具的比较
限制酶
DNA连接酶
载体
作用
切割目的基因和载体
拼接DNA片段，形成重组DNA
携带目的基因进入受体细胞
作用部位
两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键
—
作用特点（条件）
（1）识别特定的核苷酸序列（2）在特定位点上切割
（1）E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端（2）T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端
（1）能在宿主细胞内稳定存在并大量复制（2）有一个至多个限制酶切割位点（3）具有特殊的标记基因
常用类型
Sma Ⅰ 限制酶EcoR Ⅰ 限制酶
E·coli DNA连接酶T4 DNA连接酶
质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
2．基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的获取
①从基因文库中获取：基因文库包括基因组文库和部分基因文库。
②利用PCR技术扩增目的基因。
实质：生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
原理：DNA双链复制。
前提：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引物。
③用化学方法人工合成。
基因特点：基因比较小，核苷酸序列已知。
（2）基因表达载体的构建（基因工程的核心）
①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
②组成：启动子、终止子、目的基因、标记基因。
（3）将目的基因导入受体细胞——转化
①将目的基因导入受体细胞中的方法的比较（见下表）。
生物
种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用
方法
基因枪法、花粉管通道法、农杆菌转化法
显微注射技术
Ca2＋处理法
受体
细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转化
过程
目的基因插入Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA→表达
目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物
Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
②转化实质：使目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和表达。
（4）目的基因的检测和鉴定
类型
步骤
检测内容
方法
结果显示
分子检测
导入
检测
目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上
DNA分子杂交技术（DNA和DNA之间）
是否成功显示出杂交带
表达
检测
目的基因是否转录出mRNA
分子杂交技术（DNA和mRNA之间）
同上
目的基因是否翻译出蛋白质
抗原—抗体杂交
同上
个体生物学
水平的鉴定
①确定是否具有抗性及抗性程度
②基因工程产品与天然产品的活性是否相同
①抗虫或抗病的接种实验
②基因工程产品与天然产品活性的比较
是否赋予了预期抗性或蛋白质活性
3．基因工程的应用
表现方面
具体内容
植物基因工程
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品质
动物基因工程
①提高动物生长速度
②用转基因动物生产药物（如乳腺生物反应器）
③用转基因动物作器官移植的供体
④用于改善畜产品的品质
基因工程药物
控制药品合成的相应基因
基因治疗
①体外基因治疗
②体内基因治疗
4．基因工程与蛋白质工程的比较
项目
蛋白质工程
基因工程
区
别
过程
预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质
获取目的基因→基因表达载体构建→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质
定向改造或生产人类所需的蛋白质
定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
操作
环境
生物体外
生物体外
操作
核心
基因
基因表达载体
操作
起点
预期的蛋白质功能
目的基因
结果
生产自然界没有的蛋白质
生产自然界中已有的蛋白质
联系
蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现
【例1】回答有关基因工程的问题。
（1）构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生______末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________（填“相同”或“不同”）黏性末端的限制酶。
（2）利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
在用表达载体转化大肠杆菌时，常用____________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为______________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。
（3）如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的______中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的____________上。
解析：（1）限制酶能识别特定的DNA序列，并在特定位点上切割DNA，形成黏性末端或平末端；要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同一种限制酶进行切割，使二者产生相同的黏性末端。（2）启动子为DNA序列，其具有RNA聚合酶结合位点，能启动转录，合成RNA；将基因表达载体导入大肠杆菌时，常用Ca2＋处理；检测目的基因时，常用分子杂交技术检测目的基因或相应的mRNA，或采用抗原—抗体杂交技术鉴定相应的蛋白质。（3）用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，首先将目的基因导入农杆菌Ti质粒的T－DNA中，再利用农杆菌侵染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体的DNA上。
答案：（1）平 相同
（2）RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质 Ca2＋ DNA分子杂交技术 人胰岛素
（3）T－DNA 染色体的DNA
思维深化（1）目的基因是指基因工程操作中的外源基因，它主要是指编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的基因。
（2）在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。
（3）植物细胞全能性较高，因此在植物细胞工程中，受体细胞一般用体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此动物基因工程中的受体细胞多是受精卵。如果动物基因工程的受体细胞是体细胞，则需要利用核移植技术。
触类旁通1抗旱植物体内的抗旱基因为R，其等位基因为r。研究表明，多数抗旱性农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞内很难找到。请根据上述材料回答下列问题。
（1）抗旱性农作物的叶肉细胞内难以找到与抗旱有关的代谢产物的原因是___________。
（2）现已制备足够多的R探针和r探针，通过探针来检测某植物相关的基因型。据图分析回答问题。
①图中扩增基因常用的方法是________________，此方法用到的DNA聚合酶具有____________的特点。若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，________（填“能”或“不能”）以DNA为模板直接扩增抗旱基因，扩增过程中寻找抗旱基因的位置依靠________。
②图中处理基因获取单链DNA常用的方法有____________________________。
③制备的探针需要用________________等标记。图中DNA杂交发生在__________________两者之间。
④若被检测的植物发生A现象，未发生C现象，则被检测植物的基因型为______________。
热点二 细胞工程
植物组织培养和动物细胞培养的区别
项目
植物组织培养
动物细胞培养
理论基础
植物细胞全能性
细胞增殖
培养基
类型
固体或半固体培养基
液体培养基
成分
水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材
植物幼嫩部位或花药等
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
结果
新的组织或植株个体，可以体现全能性
新的细胞，不形成个体，不体现全能性
目的
①植株快速繁殖；
②脱毒植株的培养；
③人工种子；
④生产药物、杀虫剂等；
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产；
②皮肤移植材料的培育；
③检测有毒物质；
④生理、病理、药理学研究
相同点
①两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂；
②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
2．植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程的比较
步骤
植物体细胞杂交过程
单克隆抗体制备过程
第一步
原生质体的制备（酶解法）
正常小鼠免疫处理
第二步
原生质体融合（物、化法）
动物细胞融合（物、化、生物法）
第三步
杂种细胞的筛选与培养
杂交瘤细胞筛选与培养
第四步
杂种植株的筛选与培养
单克隆抗体的提纯
3．细胞工程的几个过程流程图的比较
细胞工
程技术
技术过程图示
植物组
织培养
植物体
细胞
杂交
动物细
胞培养
动物细
胞融合
用灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图
核移植
单克隆
抗体的
制备
【例2】请回答下列问题。
（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________，繁殖种苗的速度________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部________。
（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免________的污染。
（3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________，而与________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是________（填“脱落酸”或“2,4－D”）。
（4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如下图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是________，单株鲜重的变化趋势是______________。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量________（填“能”或“不能”）满足自身最佳生长的需要。
（5）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应________（填“降低”或“增加”）培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。
解析：（1）植物组织培养技术是利用植物细胞全能性原理进行的，是植物细胞工程的基础。（2）在操作过程中应注意无菌操作，避免微生物（杂菌）的污染。（3）生长素用于诱导愈伤组织的生根，并能与细胞分裂素协同调控脱分化和再分化等过程。2,4－D常用于植物愈伤组织的诱导和生长，但它趋向于抑制植物组织分化的发生，所以在分化培养基上很少利用。（4）对曲线图中两条曲线的起点和变化规律分析可知，最高光合作用强度时，植物生长速度较低，没有处于最佳生长状态，只有补充一些蔗糖后才可以。（5）随蔗糖浓度升高，植物光合作用强度降低，因此，想提高试管苗的自养能力就必须降低蔗糖浓度。
答案：（1）遗传特性（其他合理答案也可） 快 遗传信息 （2）微生物（其他合理答案也可） （3）生根 细胞分裂素 2,4－D （4）逐渐减小 先增加后下降 不能 （5）降低
特别提示（1）植物组织培养的目的不同，所培养到的阶段不同；若培育人工种子，则培养到胚状体阶段；若提取细胞产品，则一般培养到愈伤组织阶段；若培育新个体，则应培养到试管苗阶段。
（2）核移植和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质；植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质。
（3）植物细胞培养中去掉细胞壁的原因是这层细胞壁阻碍了植物体细胞原生质体融合；动物细胞培养中用胰蛋白酶处理动物组织的目的是使组织分散成单个细胞。
触类旁通2下图表示通过二倍体植株甲（自花受粉植物）和植株乙培育植株A、B、C、D、E的过程，其中植株甲的基因型为AaBb，两对等位基因分别位于两对同源染色体上。请据图回答下面的问题。
（1）植株A是________倍体，经秋水仙素处理后获得的植株B的基因型为______________________。
（2）植株C与植株甲表现型相同的概率为________。
（3）培养植株D的过程中，由离体细胞形成愈伤组织的过程称为________，若要制备人工种子，则需诱导愈伤组织形成________结构，再包裹上人工种皮。
（4）获得植株E的过程称为______________，其过程中两个原生质体融合时常用的诱导剂是________。
（5）植株A、D、E的培育过程中都需要采用的生物技术是________，其理论基础是__________，其培养过程一定要保证__________条件，防止培养失败。植株A、B、C、D、E中可能与植株甲的基因型相同的是植株________。
热点三 胚胎工程
1．受精过程
（1）准备阶段：包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期。
（2）受精阶段：包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌、雄原核形成及其融合。
（3）防止多个精子入卵受精的屏障：透明带反应；卵黄膜封闭作用。
（4）受精的标志和受精完成的标志
①卵子受精的标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
②受精完成的标志：雌、雄原核的融合。
2．早期胚胎发育过程
（1）胚胎发育过程
受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚→幼体。
（2）各时期的特点
①卵裂期：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。
②桑椹胚：每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
③囊胚：细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，开始出现囊胚腔。
④原肠胚：出现了内、中、外三个胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。
3．试管动物生产流程
4．克隆动物的培育流程
5．胚胎移植的培育过程
6．胚胎干细胞
（1）来源：早期胚胎或原始性腺。
（2）特点：①在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显。
②在功能上，具有发育的全能性。
③在体外培养条件下：胚胎干细胞可以增殖而不发生分化。
（3）应用价值：①用于治疗人类的某些顽症，通过诱导ES细胞定向分化来修补细胞坏死或退化细胞。
②研究体外细胞分化的理想材料。
【例3】人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。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。
（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从已处死的雌鼠________中获取。
（2）图中的高血压相关基因作为______，质粒作为________，二者需用_____________切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有______________________有关。
（3）子代大鼠如果________和________，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。
（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是________、早期胚胎培养和胚胎移植。
解析：（1）获取卵母细胞的途径：①从活体输卵管中采集，②从已处死的雌鼠卵巢中获取。
（2）题干中论述：利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠，所以推测目的基因为与高血压相关的基因，质粒为载体，两者必须用相同的限制性核酸内切酶切割，有相同的黏性末端才能连接，能被限制性核酸内切酶切割是因为具有限制性核酸内切酶的切割位点。
（3）如果检测到相应蛋白质，即可在分子水平上检测目的基因表达，如果检测已患有高血压，即可在个体水平上检测目的基因已表达。
（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。
答案：（1）卵巢 （2）目的基因 载体 同一种限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶的切割位点 （3）检测到相应蛋白质 患有高血压 （4）体外受精
误区警示（1）成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而不同，但只有达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。
（2）桑椹胚是受精卵分裂形成的，而不是细胞分裂和分化的结果，因为细胞的分化始于囊胚。
（3）在胚胎移植过程中两次用到激素：第一次的作用是同期发情处理，主要是孕激素。第二次是超数排卵处理，主要是促性腺激素。
（4）胚胎的早期培养培养液的成分同动物细胞培养液的成分不同：胚胎的早期培养培养液的成分是有机盐和无机盐、维生素和激素、氨基酸和核苷酸以及动物血清。而动物细胞培养培养液的成分是糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素及动物血清、血浆等。
触类旁通3下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答下列问题。
（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至________期的内细胞团或胎儿的____________中分离得到的一类细胞。
（2）图中分化程度最低的干细胞是________。在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
（3）在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因________的结果。
（4）某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将上图中的________细胞移植到患者体内。
（5）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的________，其原因是______________________。
（6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的________期。
（7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用______________细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌________的杂交瘤细胞。
热点四 生物技术可能引发的安全性问题和伦理问题
1．转基因生物可能引起的安全性问题
（1）食物安全问题
①出现滞后效应；②出现新的过敏原；③营养成分改变；④侵犯宗教信仰者或素食者的权益。
（2）生物安全问题
①成为新杂草；②成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物生存；③重组出对人类或其他生物有害的病原体；④通过基因重组产生“超级杂草”。
（3）环境安全问题
①打破自然物种的原有界限，破坏生态系统稳定性。
②重组微生物降解某些化合物过程中可能产生污染环境的中间产物。
③重组DNA与微生物杂交，产生有害的病原微生物。
④转基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中，最后进入其他动物和人体内。
2．生物技术的伦理问题
（1）克隆技术引发的伦理问题
观点
理由
不赞成
①克隆人严重违反了人类伦理道德
②克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念
③克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人
④克隆技术尚不成熟
赞成
①技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法得到解决
②克隆人是一项科学研究，既然是科学，就应该允许研究克隆人
中国政府的态度
禁止生殖性克隆人。原则是不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。但不反对治疗性克隆
（2）设计试管婴儿引发的伦理问题。
观点
理由
不符合
伦理道德
①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重
②早期的生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余的胚胎，无异于“谋杀”
③有人会滥用设计试管婴儿技术来设计婴儿性别等
符合伦
理道德
①设计试管婴儿是为了救人，是救治患者的最好、最快捷的办法之一
②提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤
③脐带血乃试管婴儿的“身外之物”
（3）基因检测
①对个人隐私提出挑战。
②制造基因歧视。
3．正确看待生物技术
（1）正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。
（2）支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人的实验。
【例4】下列关于转基因植物的叙述，正确的是（ ）
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B．转入抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C．我国对基因工程的态度是：不选成、不允许、不支持、不接受任何基因工程实验
D．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
解析：抗除草剂基因转入到油菜的细胞核基因组中，可以通过花粉传入环境中，所以A项正确；转入抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫，所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加，所以B项错误；我国对生殖性克隆人的态度是：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验，并非针对基因工程，所以C项错误；来源于自然界中的目的基因导入植物体后，可能破坏原有的基因结构，外源基因也可能通过花粉传播，使其他植物成为“超级植物”等，所以转基因技术存在着安全性问题，所以D项错误。
答案：A
触类旁通4下列叙述错误的是（ ）
A．转基因生物有可能危及环境安全
B．转基因生物绝对不会引起生物安全问题
C．转基因生物有可能造成食品安全问题
D．转基因生物带来的安全性问题主要包括食物安全、环境安全、生物安全
热点五 生态工程
1．生态工程的原理
原理
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
生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统生产力
“三北”防护林建设中的问题
协调与平衡原理
生物与环境协调与平衡
生态系统的生物数量不能超过环境承载力，可避免系统的失衡与破坏
过度放牧
整体性原理
社会、经济、自然构成复合系统
统一协调各种关系，保障系统的协调与稳定
林业建设中自然系统与社会、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：分布式优于集中式和环式
改善和优化系统结构以改善功能
桑基鱼塘
系统整体性原理：整体大于部分
保持系统很高的生产力
珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系
2．生态工程的实例
实例
原理
重点注意问题
农村综合发展型生态工程
物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理
①核心：沼气工程
②优点：农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染
小流域综合治理工程
整体性原理、协调与平衡原理、工程学等原理
①“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益
②不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色
大区域生态系统恢复工程
协调与平衡原理、整体性原理
“三北”防护林工程建设中应注意的问题：①考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；②考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性；③不同地区应根据当地情况采取不同策略
城市环境生态工程
协调与平衡原理、整体性原理
①城市大气污染的主要来源是汽车尾气。禁止使用含铅汽油，鼓励使用以电力、天然气等无污染能源的新型汽车
②减少或禁止工厂污水排放
③节水，使用无磷洗涤剂
湿地生态恢复工程
协调与平衡原理、整体性原理
①湿地被誉为地球“肾脏”
②退耕还湖，还要解决迁出居民的生活和就业问题
矿区废弃地生态恢复工程
系统学和工程学原理
植被恢复的措施是植树种草
【例5】现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝光池→兼氧池→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。
（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。
解析：（1）污水流经厌氧沉淀池，进行的是无氧呼吸。曝气池和兼氧池进行的是有氧呼吸和无氧呼吸。（2）植物池中包括了动物、植物和微生物，构成了群落。植物属于第一营养级。最终能量来源于生产者固定的太阳能。（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生和物种多样性原理等。（4）一般来说，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）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）
触类旁通5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大支柱产业。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可持续发展的生态工程之路。请分析下图回答问题。
（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？______________________________
_______________________________________________________________________。
（5）根据该县地处水乡这一资源优势，请就该生态系统提出你的一条合理化建议。________________________________________________________________________。
1．（2012·广东肇庆二模）我国科学工作者培育的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于（ ）
A．苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因
B．棉铃虫变异形成的致死基因
C．寄生在棉铃虫体内的线虫基因
D．普通棉的突变基因
2．（2012·广州综合测试二）下列叙述不合理的是（ ）
A．萌发的种子可作为诱变育种的材料
B．植物分生区细胞可用于培育脱毒苗
C．带芽的枝条可提高扦插的成活率
D．乳腺细胞可作为转基因动物的受体细胞
3．（2012·北京东城一模）下图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图，有关叙述正确的是（ ）
A．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子
B．①②过程中都会发生细胞的增殖和分化
C．多倍体植株的培育需经过如上图所示过程
D．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性
4．某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞（甲）和正常肝细胞（乙）进行动物细胞培养。下列说法正确的是（ ）
A．在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理
B．细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞的呼吸
C．甲、乙细胞在持续的原代培养过程中，乙会出现停止增殖的现象
D．仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒
5．下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是（ ）
A．胚胎移植可以定向改造动物遗传性状，③需移植到发情的母牛子宫内发育
B．A细胞不一定是受精卵细胞
C．①②两个胚胎具有不同遗传物质
D．图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段
6．胚胎干细胞是从哺乳动物或人的早期胚胎中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性，它可进一步分化发育成各种不同的组织细胞。如下图为胚胎干细胞的培养过程，图中属于胚胎干细胞的是（ ）
A．囊胚 B．内细胞团
C．血液组织干细胞 D．各种血细胞
7．（2012·广东深圳二模）（双选）下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（ ）
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．保持生物比例合理等同遵循整体性原理
D．能量可随着沼气的使用而流入生物体内
8．（2012·浙江部分重点中学3月联考）分析下面两道与基因工程有关的问题。
Ⅰ．2007年我国科学家率先完成了家蚕（ZW型性别决定）基因组精细图谱的绘制，将13 000多个基因定位于家蚕染色体DNA上，请回答以下有关家蚕遗传变异的问题。
（1）家蚕基因工程实验中，分离基因的做法包括用__________对DNA进行切割，然后将DNA片段与__________________结合成重组DNA，并将重组DNA转入大肠杆菌进行扩增。
（2）家蚕的体细胞共有56条染色体，对家蚕基因组进行分析（参照人类基因组计划要求），应测定家蚕________条染色体的核苷酸序列。
Ⅱ．下图为某种质粒表达载体简图，ampR为青霉素抗性基因，tctR为四环素抗性基因，小箭头所指分别为位于tctR上的限制性内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为启动子，T为终止子（转录终止位点），ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点。
（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRⅠ酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有________种。
（2）用上述由两个DNA片段之间形成的连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞在适宜环境下共同培养，然后接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是载体—载体连接物。若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是________________________________。
（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是____________，其合成的产物是__________。
（4）在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是________________________。
9．（2012·湖北八校第二次联考）1984年3月9日，世界上第一胎“试管山羊”由中国兽医博士旭日干与日本人筑波共同培育成功，旭日干于1989年培育出了中国首胎“试管绵羊”及“试管牛”，如今胚胎工程已经成功应用到农业生产实践中。请回答有关胚胎工程的理论知识和实际问题。
（1）哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分，是由精细胞变形得到的，其中的________结构变为精子头的主要部分，________发育为头部的顶体，________演变为精子的尾，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫________。
（2）卵子与精子在发生上最大的不同是卵泡形成和储备是在________时期，而精子是在初情期开始的；雌性刚排出的卵并非成熟的卵子，要在精卵结合的过程完成减数分裂，所以用于体外受精采集的卵母细胞必须培养到减数分裂的________期才能与精子进行受精。判断卵子是否受精的重要标志是可以观察到____________________，在受精阶段，防止多精入卵的第一道和第二道屏障依次为________________和______________。
（3）受精卵形成后，要在体外培养成早期胚胎才能移入母体子宫内，一般需要胚胎发育至________期，将其移植到________的其他雌性动物体内；若需要进行胚胎分割，要注意将胚胎的________均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育，胚胎分割可以看做动物________（填“有性”或者“无性”）繁殖的方法之一。
10．治疗性克隆有希望最终解决供体器官的短缺和器官移植出现的排异反应。下图表示治疗性克隆的过程，据图分析下列问题。
（1）上述过程所利用的动物细胞工程的技术手段有____________________________。
（2）过程①②③④中，同时发生细胞分裂和细胞分化的是__________。培养过程中培养液中应加入的成分有____________________________________________。
（3）脏器组织细胞、神经细胞的成功培养，____________（填“能”或者“不能”）体现动物细胞的全能性。这些细胞与健康细胞相比，______________中的DNA完全相同。
（4）从理论上讲，如将囊胚移植到女性子宫，就会诞生克隆人，它与试管婴儿的培育原理是否相同？______，主要原因是__________________________________。
11．（2012·广东肇庆二模）下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图，据图回答问题。
（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。
参考答案
命题调研·明晰考向
考场传真
1．解析：（1）限制性核酸内切酶切割DNA分子后，露出的末端类型为黏性末端和平末端两种。（2）要想使另一种限制性核酸内切酶切割并与之相连接，则需要的限制性核酸内切酶切割后的末端与EcoRⅠ切割后的末端一致。（3）基因工程中使用的DNA连接酶有两种类型即T4DNA连接酶、大肠杆菌DNA连接酶。（4）反转录的模板是RNA，产物是cDNA（或DNA），可用PCR技术对其扩增。（5）基因工程中常用载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。（6）不经特殊处理，大肠杆菌吸收质粒DNA的能力很弱。
答案：（1）黏性末端 平末端
（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同
（3）大肠杆菌 T4
（4）mRNA（或RNA） cDNA（或DNA） PCR
（5）噬菌体 动植物病毒
（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱
2．解析：（1）过程①为构建基因表达载体，需用限制性核酸内切酶切割载体。基因表达载体中与RNA聚合酶识别并结合的部位称为启动子。
（2）在细胞培养过程中，传代培养要用胰蛋白酶将贴壁生长的细胞分离，再移到另一培养皿中培养。
（3）检测基因是否转录时，应在细胞质中提取RNA，进行分子杂交；图中RAS蛋白基因翻译被抑制而导致RAS蛋白合成量减少时，肺癌细胞增殖就会受到抑制。
答案：（1）限制性核酸内切（或限制） 启动子 （2）胰蛋白 （3）RNA RAS蛋白
3．解析：（1）基因工程的常用运载工具为质粒，工具酶是限制酶和DNA连接酶。（2）细胞培养时，将组织块分散成单个细胞的方法是用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理；细胞培养时，CO2是用以维持培养液pH的气体。（3）促使雌性个体超数排卵的激素为促性腺激素，核移植时卵母细胞为了提供体细胞核的发育环境，应在移植前去核。（4）重组细胞到早期胚胎的过程为早期的胚胎发育，应使用早期胚胎培养技术；为了得到较多的胚胎，则应采用胚胎分割技术。
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
4．解析：（1）在一条脱氧核苷酸链上，相邻两个脱氧核苷酸之间通过3,5－磷酸二酯键相连，所以相邻碱基之间通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖相连接。
（2）Sma Ⅰ识别并切割的序列为，所以产生的末端为平末端，经Sma Ⅰ 切割后，DNA片段会形成三个小的DNA片段，按切割位点算分别是：534 bp＋3 bp＝537 bp；796 bp－3 bp－3 bp＝790 bp；658 bp＋3 bp＝661 bp。
（3）杂合子基因型为Dd。用Sma Ⅰ 切割基因D，会形成537 bp、790 bp、661 bp 三种类型。题图1中虚线方框内C—G被T—A替换，失去了一个酶切位点，则会被切割成534 bp＋796 bp－3 bp＝1 327 bp和658 bp＋3 bp＝661 bp。所以一共会得到4种类型的片段。
（4）如果要获得完整的目的基因可用BamHⅠ和Mbo Ⅰ切割，但是Mbo Ⅰ会破坏抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，质粒会失去标记基因，无法筛选，所以只能用BamH Ⅰ切割。用BamH Ⅰ切割后破坏了抗生素A抗性基因，所以质粒上存在的标记基因是抗生素B抗性基因，因此，在加入抗生素B的培养基上进行培养、筛选，经过同种限制酶切割后会产生相同的末端，部分目的基因与质粒反向连接导致基因无法正常表达。
答案：（1）脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 （2）平 537 bp、790 bp、661 bp （3）4 （4）BamHⅠ 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接
体系构建·聚焦热点
知识网络
①限制酶 ②DNA连接酶 ③基因表达载体的构建 ④细胞的全能性 ⑤桑椹胚 ⑥囊胚 ⑦胚胎早期培养 ⑧设计试管婴儿
热点例析
【触类旁通1】解析：植物主要依靠根细胞的渗透作用从土壤中吸水或失水，因此根细胞内渗透压的变化直接影响着植物的水分代谢，而叶肉细胞与此联系不紧密，故通过基因的选择性表达，根细胞内可产生与抗旱有关的代谢产物，而叶肉细胞中几乎没有。进行基因扩增（生物体外复制DNA）常用的方法是PCR技术，通过特定引物与被扩增基因脱氧核苷酸链的起始端互补配对而确定复制的起点。双链DNA通过解旋酶的作用可解旋成为单链DNA，也可以通过高温使DNA变性而使双链DNA成为单链DNA。基因探针的作用是与待测的单链DNA进行作用，以观测其是否能形成杂交带。图中A结果表明待测单链DNA只与R探针形成杂交带，不能与r探针形成杂交带，因此被检测植物的基因型是RR。
答案：（1）基因的选择性表达
（2）①PCR技术 耐高温 能 引物 ②解旋酶处理（或加热） ③放射性同位素 探针与R或r基因（单链DNA） ④RR
【触类旁通2】解析：将二倍体植株甲的花粉粒进行花药离体培养得到的植株就是单倍体植株A，其基因型可能是AB、Ab、aB、ab，因此秋水仙素处理之后染色体加倍，其基因型是AABB或AAbb或aaBB或aabb。植株C是植株甲自花受粉的后代，因此植株C与植株甲表现型相同的概率是×＝。由离体细胞形成愈伤组织的过程是脱分化，再经过再分化形成胚状体，进一步分化形成新植物体，如果制备人工种子，则形成胚状体之后包裹上人工种皮即可。植株E是两种不同的植物经过植物体细胞杂交形成的新物种，两个原生质体融合时常用的诱导剂是聚乙二醇。植株A、D、E的培育过程中都是由细胞培养得到植株，都需要采用的生物技术是植物组织培养，其理论基础是细胞的全能性，培养过程中一定要注意保证无菌条件，防止杂菌污染导致培养失败。植株D与植株甲的基因型一定是相同的，植株C中有部分与植株甲的基因型相同。
答案：（1）单 AABB或AAbb或aaBB或aabb （2） （3）脱分化 胚状（体） （4）植物体细胞杂交 聚乙二醇 （5）植物组织培养 细胞的全能性 无菌 C、D
【触类旁通3】解析：（1）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，囊胚阶段细胞开始分化，分为内细胞团和滋养层细胞。（2）题图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，全能性最高，在体外培养条件下，培养液中加入分化诱导因子，可诱导该种干细胞分化形成不同类型的组织细胞。（3）细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。（4）骨髓是人体的造血组织，存在造血功能干细胞，骨髓移植的实质是将题图的造血干细胞移植到患者体内。（5）克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。（6）细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。（7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用已经免疫过的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌一种特异性抗体的杂交瘤细胞。
答案：（1）囊胚 原始性腺细胞 （2）胚胎干细胞 分化诱导 （3）选择性表达 （4）造血干 （5）红细胞 细胞中无细胞核 （6）间
（7）免疫过的B淋巴 特异性抗体
【触类旁通4】B 解析：转基因生物带来的安全性问题主要包括，食物安全、环境安全、生物安全。转基因生物的安全性有待于以后长期的生活体验，现在下肯定性结论为时过早。
【触类旁通5】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、整体性原理和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、油菜等绿色植物，消费者是蚕、禽、畜等。（3）由题图可知，该生态系统实现了废物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量的多级利用，降低了生产成本，提高了农产品的产量。（5）该生态系统中，蚕沙碎屑未被利用，可利用蚕沙碎屑养鱼，鱼塘的塘泥还可作肥料。
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、油菜等生产者固定的太阳能 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）
（5）蚕沙碎屑用来养鱼，鱼塘塘泥用来肥田
创新模拟·预测演练
1．A 解析：我国科学工作者培育的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因，A项正确。
2．D 解析：萌发的种子细胞分裂旺盛，DNA复制频繁，是作为诱变育种的优良材料，A项正确；植物分生区细胞几乎不带有病毒或病原体，可用于培育脱毒苗，B项正确；带芽的枝条的芽可以产生生长素，促进扦插枝条生根，从而提高扦插的成活率，C项正确；乳腺细胞是高度分化的动物细胞，细胞全能性降低，不能作为转基因动物的受体细胞，一般选用受精卵作为转基因动物的受体细胞，D项错误。
3．A 解析：植物的组织培养过程是无性繁殖的过程，如果离体的组织来自纯合子，将来得到的试管苗是纯合子，如果离体的组织来自杂合子，将来得到的试管苗是杂合子；①为脱分化，②为再分化，脱分化过程没有细胞的分化；用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗培养就可获得多倍体植株，不需组织培养过程；植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性，而不是细胞膜的流动性。
4．C 解析：胃蛋白酶最适pH接近于2，呈酸性，而细胞培养液的pH接近于中性，所以不能用胃蛋白酶处理。CO2的作用是调节细胞培养液的pH。由于存在细胞接触抑制现象，在原代培养过程中，会出现停止增殖的现象，需要传代培养获得细胞株和细胞系；病毒在活细胞内才能增殖，不能用培养细胞的培养液进行培养。
5．B 解析：胚胎移植不能定向改造动物遗传性状。A细胞可以是受精卵或重组细胞。①②两个胚胎具有相同遗传物质。图中a过程包括卵裂、桑椹胚、囊胚等阶段。
6．B 解析：哺乳动物的胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，它具有发育的全能性，可进一步分化形成造血干细胞和神经干细胞等各种不同的专能干细胞，因此，胚胎干细胞又叫全能干细胞。
7．AB 解析：在农村发展沼气可以解决生活燃料问题，有利于保护林草植被，A项正确；该工程实现能量和物质的多级利用，充分体现了物质循环再生的原理，B项正确；保持生物比例合理等同遵循协调与平衡原理，C项错误。
8．解析：Ⅰ．（1）在构建基因表达载体时，首先用同种限制酶分别切割含目的基因的DNA片段及载体，再用DNA连接酶将目的基因和载体连接形成重组DNA。
（2）对家蚕基因组进行分析时，应测定27条常染色体以及两条性染色体，共29条染色体。
Ⅱ．（1）将含有目的基因的DNA与质粒用EcoRⅠ切割，然后用DNA连接酶进行连接，两个DNA片段之间连接形成的产物共有目的基因—载体连接物、载体—载体连接物、目的基因—目的基因连接物3种。
（2）若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞，必须含青霉素抗性基因，而载体中含有青霉素抗性基因，所以能生长的连接产物是目的基因—载体连接物、载体—载体连接物。
（3）在目的基因表达时，启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，能催化目的基因转录合成mRNA。
（4）为了防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接，可以使用不同的限制酶使目的基因的两端和质粒的端口出现不同的末端。
答案：Ⅰ．（1）限制酶 载体（或质粒） （2）29
Ⅱ．（1）3 （2）目的基因—载体连接物、载体—载体连接物 （3）启动子 mRNA （4）EcoRⅠ和BamHⅠ（只答一个酶不可）
9．解析：（1）精细胞在变形形成精子时，其中的细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体形成线粒体鞘，细胞内的其他物质浓缩为原生质滴。
（2）哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别；受精时，卵子必须发育到减数第二次分裂中期时，才具备与精子的受精能力；当在卵黄膜和透明带间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志；受精时，防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵黄膜的封闭作用。
（3）不同动物胚胎移植的时间不同，但一般需要发育到桑椹胚或囊胚阶段；胚胎移植的“受体”必须是同种的生理状态相同的雌性动物；在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要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。由于胚胎得到的后代具有相同的遗传物质，因此，胚胎分割可以看做动物的无性生殖或克隆的方法之一。
答案：（1）细胞核 高尔基体 中心体 原生质滴 （2）出生前（胎儿） 第二次分裂中 卵黄膜和透明带的间隙有两个极体 透明带反应
卵黄膜封闭作用 （3）桑椹胚或囊胚 同种（或同种生理状态相同的） 内细胞团 无性
10．解析：①属于核移植技术，②③④都涉及动物细胞培养，在培养过程中，不仅发生了细胞分裂，从培育的结果分析，还发生了细胞分化。脏器组织细胞和神经细胞培养成功，但没有形成新个体，不能体现细胞的全能性。这些细胞的细胞核来自健康细胞，故细胞核中的DNA和健康细胞中的相同，细胞质中的DNA与提供卵细胞的个体相同。克隆人的原理是细胞核的全能性，属于无性生殖。试管婴儿属于体外受精，是精子和卵细胞结合成受精卵，再由受精卵发育成个体，属于有性生殖。
答案：（1）核移植技术和动物细胞培养技术 （2）②③④ 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等 （3）不能 细胞核 （4）不同 克隆人属于无性生殖，而试管婴儿属于有性生殖
11．解析：（1）该生态工程体现的生态工程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、整体性原理等。
（2）基因工程需要的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶，可通过植物组织培养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DNA分子杂交技术。
（3）胚胎移植技术首先要对母猪注射促性腺激素，进行超数排卵处理，以获得更多的良种猪卵母细胞，然后培养到MⅡ中期，与经过获能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免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。
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、整体性原理等
（2）限制性核酸内切酶、DNA连接酶 植物组织培养 DNA分子杂交
（3）促性腺激素 MⅡ中 获能 免疫排斥
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