考点2 胚胎工程和生态工程
1．胚胎工程的正误判断
(1)从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精( × )
提示 从卵巢中采集的卵母细胞需培养成熟(减数第二次分裂中期)后才可与获能的精子进行体外受精。
(2)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性( × )
提示 囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，但是滋养层细胞只能发育成胎膜和胎盘。
(3)囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大( × )
提示 受精卵到囊胚形成的过程中，主要发生了卵裂，卵裂过程中，每个细胞的体积不断缩小，细胞的总体积基本不变或略有缩小。
(4)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割( × )
提示 分割的是内细胞团。
(5)原肠胚时期的每一个细胞都属于全能干细胞( × )
提示 原肠胚细胞已经具有三个胚层的分化。
(6)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点( √ )
2．生态工程的正误判断
(1)生态农业的指导思想是环境与经济协调发展( √ )
(2)生态工程是无消耗、多效益的工程( × )
提示 生态工程是少消耗，而不是无消耗。
(3)设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化( × )
提示 生态农业应同时注重生态效益和经济效益。
(4)矿区废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经济效益( × )
提示 植被的恢复必须种植原有的物种。
(5)“秸秆的多级利用”充分体现了生态工程的物质循环再生原理( √ )
(6)建立生态农业时巧设、增设食物链的目的是使食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低( × )
提示 建立生态农业时巧设、增设食物链，增加了能量利用的环节，系统总能量利用率提高。
一、胚胎工程
1．体外受精和胚胎体外培养
13
2．胚胎移植与胚胎分割
易错警示 体外受精及胚胎移植中的3点易错警示
(1)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。
(2)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞并发育而成或胚胎分割形成的。
(3)胚胎分割的2个注意事项
①材料选择：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
②分割注意点：选材为囊胚时，注意将内细胞团均等分割。
3．胚胎干细胞培养及核移植
(1)胚胎干细胞培养
①形态：体积小、细胞核大、核仁明显。
②功能：具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
③培养过程
13
(2)胚胎干细胞核移植
二、生态工程
1．生态工程的原理、研究对象及主要类型
2．生态工程在农业中的应用
(1)传统农业措施：套种、间种、轮种。
13
(2)生态工程在农业生产中的应用
①庭院生态工程。
②农业生态工程：种植业、畜牧业。
(3)农业生态工程的主要技术
①物质的良性循环技术。
②洁净可再生的新能源开发技术：太阳能、沼气(生物能)、风能、潮汐能、水电能。
③种植业和畜牧业合理优化技术。
题型一 体外受精和胚胎发育
1．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增加而不断增大
C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层
答案 A
解析 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；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，随着卵裂的进行，卵裂球体积不变或减小，细胞逐渐变小；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；囊胚发育分化形成内外两个胚层。
2．下图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是( )
A．获取的精子经获能后才能进行体外受精
B．②过程只与细胞膜的流动性有关
C．③过程的细胞增殖方式是有丝分裂
D．④过程属于胚胎移植过程
答案 B
解析 在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能进行体外受精；图中的②过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(与膜的流动性有关)、核的融合等；③过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂；④过程是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程。
13
题型二 胚胎移植与胚胎分割
3．牛胚胎移植的基本程序如下图所示，下列说法错误的是( )
A．供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎
B．图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素
C．为了提高牛胚胎的利用率，常采用的方法是胚胎分割移植
D．供体和受体(代孕母牛)要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应
答案 D
解析 胚胎移植的目的是发挥雌性优良个体的繁殖潜力；胚胎分割是将一个胚胎分成多份，从而提高了优良胚胎的利用率；胚胎移植过程不同于器官移植，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，不需要进行免疫检查。
4．胚胎工程中各种胚胎操作技术如图所示，下列分析正确的是( )
A．图中“小牛”的性别为雄性
B．胚胎体外培养需利用饲养层来抑制其分化
C．d可直接移植给受体
D．a的滋养层细胞核中遗传物质与e相同
答案 C
解析 图中良种公牛和良种母牛通过体外受精得到多个受精卵，这多个受精卵中的遗传物质并不相同，也无法判断性别，故A、D错误；在培养胚胎干细胞时需利用饲养层来抑制分化，故B错误；胚胎体外培养需要培养到桑椹胚或囊胚期进行胚胎移植，而题目中已培养到囊胚期，故可直接移植，C正确。
题型三 生态工程
5．(2017·浙江4月选考，32(二))回答与生态工程有关的问题：
(1)对农作物秸秆多途径利用的基本过程示意图如下，贯穿全过程的核心技术是______________技术。其中“过腹还田”的具体途径是__________________。将秸秆和动物粪便等通过微生物发酵产生沼气，这是利用了农业生态工程中的__________技术。
13
(2)农业生产上，畜牧业依赖和受制于种植业，可以通过种植业和畜牧业的________技术提高经济和社会效益。“退耕还林”后，林地的增加可以减少__________，更有利于受损生态系统的恢复。使用农药能有效控制农业害虫，但也使生态系统的________减少，因此利用生物的________进行生物防治是今后的发展方向。
答案 (1)物质的良性循环 秸杆→家畜→粪便→农田 洁净可再生的新能源开发 (2)合理优化 水土流失 生物多样性 种间关系
解析 (1)看图可知该农业生态系统通过物质的良性循环技术把秸秆多途径利用，其中“过腹还田”的具体途径是“秸杆→家畜→粪便→农田”使废物资源化，实现循环经济；太阳能、沼气、风能、潮汐能、水电能属于洁净可再生的新能源开发技术。
(2)种植业和畜牧业通过合理优化，整体效益高于优化前；“退耕还林”后，林地的增加可以减少水土流失，使用农药能有效控制农业害虫，但也使生态系统的生物多样性减少，因此利用生物的种间关系发展生物防治技术是今后的发展方向。
13
专题强化练
一、选择题
1．哺乳动物(如牛、羊等)是人类生活中重要的肉制品、皮毛制品的原料来源，但哺乳动物妊娠时间长，每胎产子数少，繁殖速度比较慢，要加快优良种畜的繁殖速度，目前最好的方法是采用( )
A．动物细胞培养 B．胚胎移植
C．动物细胞融合 D．核移植
答案 B
解析 胚胎移植可以加快优良种畜的繁殖速度，而动物细胞培养不能产生新个体，只能得到细胞及细胞产物，核移植成功率太低。
2．(2017·辽宁期中)下列有关胚胎工程的叙述，正确的是( )
A．胚胎分割是指借助一定的技术将早期囊胚一分为二
B．使母畜超数排卵可通过喂养拌有促性腺激素的饲料
C．选用同种母畜作受体时，需做同期发情处理
D．从体外受精到完成整个胚胎发育都在体外的“试管”中进行，所得到的动物称为“试管动物”
答案 C
13
解析 胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎分割成几等份再移植到代孕母子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术，A错误；使母畜超数排卵可通过注射促性腺激素，促性腺激素是蛋白质类激素，饲喂会导致其在消化道内分解失活，B错误；选用同种母畜作受体时，需做同期发情处理，使供体母畜和受体母畜处于相同的生理状态，C正确；早期胚胎发育在体外进行，移入子宫后是在体内进行的，D错误。
3．下列有关克隆牛与试管牛的说法中，最合理的是( )
A．二者都是无性生殖的产物
B．二者都运用了动物细胞培养、胚胎移植等技术
C．二者都证明了动物的体细胞具有全能性
D．二者的性状与母本性状基本相同
答案 B
解析 克隆牛是将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，构成重组细胞，然后将重组细胞培养成早期胚胎，再将早期胚胎移植到代孕母牛体内得到的；试管牛是通过体外受精方式得到受精卵，然后将受精卵在体外培养成早期胚胎，再将早期胚胎移植到代孕母牛体内得到的。由此可见，二者都是通过动物细胞培养获得早期胚胎，且运用了胚胎移植技术。克隆牛是无性生殖的产物，而试管牛是有性生殖的产物；克隆牛证明的是动物体细胞的细胞核具有全能性，而试管牛可证明受精卵(细胞)具有全能性；克隆牛的性状与供核的“母本”的性状基本相同，而试管牛的性状由双亲决定。
4．下面为一庭院生态系统各成分的组成和相互关系的示意图，下列关于该生态系统的分析中，正确的是( )
A．建立该生态系统的目的是实现物质和能量的循环利用，提高经济效益
B．若在果树间间作绿肥类杂草，能导致该系统中生物多样性增加，可有效控制果园中某些害虫的数量从而减少对果树的危害
C．在庭院中饲养鸡鸭能提高生态系统中物质的利用效率，增加产量，但由于食物链延长，生态系统中能量传递效率会降低
D．在庭院中建沼气池处理垃圾、粪便和植物枝叶，目的是尽可能减少分解者获得的能量，从而使能量流向对人类最有益的部分
答案 B
13
解析 生态系统中的能量不能循环利用；增加生物的多样性，可提高生态系统的稳定性；能量沿食物链传递的效率与食物链的长短无关；建立沼气池处理垃圾、粪便和植物枝叶，目的是让能量多级利用，多流入对人类有益的部分。
5．从生态工程的基本原理看，“生态经济”就是( )
A．无废料生产、无生态破坏的经济发展模式
B．为了优化和重建自然生态的经济投资
C．先恢复生态环境，再发展经济的发展计划
D．为了更快发展经济的生态资源利用
答案 A
解析 (1)生态工程建设的目的就是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。(2)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。
二、非选择题
6．胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
(1)从良种母牛的卵巢中采集的卵细胞，都需要进行体外培养，其目的是______________；从良种公牛采集的精子需________后才能进行受精作用。
(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供______气体以维持________________________。
(3)图中过程A称为______________，它在胚胎工程中的意义在于___________________。
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是____________；获得转基因母牛后，如果____________________，即说明目的基因已经表达。
答案 (1)使卵细胞成熟(或：使卵细胞获得受精能力) 获能 (2)CO2 培养液(基)的pH (3)胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率 (4)显微注射法 牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)
解析 获取的卵细胞只有少数成熟，大部分需培养后才发育成熟，具备受精条件。获得的精子也要经过获能处理后才能与卵细胞受精。动物细胞培养需要给予O2和CO2，给予CO2
13
的目的是维持培养液正常的酸碱度。胚胎移植是胚胎工程中的关键环节，也为研究胚胎工程的其他技术提供了保障。将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法，检测目的基因是否表达的方法是检测有无目的基因的表达产物。
7．一青年农民利用自己学习的生态学知识，在自家庭院里建了一个小型生态农业，年创收上万元。如图是该家庭生态工程的模式图，请据图分析回答问题。
(1)从图中可知，人类生活中所需的能源来自于太阳能、沼气等。利用这些能源与利用煤炭相比，突出的优点是____________________________________。
(2)该生态工程中的能量能够更多地被人类利用，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)生态工程建设的目的就是遵循自然界____________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。与传统工程相比较，生态工程具有________________________的特点。
(4)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好，你是否支持这一观点？________。
答案 (1)减少了燃烧煤炭所产生的污染 (2)充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用 (3)物质循环 少消耗、多效益、可持续 (4)否
解析 (1)该生态农业减少了燃烧煤炭所产生的污染。(2)该生态工程充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用，使能量能够更多地被人类利用。(3)生态工程建设的目的就是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。生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。(4)由于食物链越长，营养级越多，则能量损耗越多，不能充分利用能量。
8．据第三次全国大熊猫野外种群调查，全世界野生大熊猫不足1 600只，因此，如何保护和繁殖大熊猫是亟待解决的问题，现设计如下繁殖过程。请回答下列问题：
(1)“克隆熊猫”培育技术为胚胎干细胞核移植，培育成功的部分原因是卵细胞质具有调控________发育的作用。图中A过程是________________；为了抑制细胞分化，要在培养皿底部制备一层细胞(如胚胎成纤维细胞)，称为________________。
(2)图中激素处理可使供体________________
13
，从而可培育更多的早期胚胎。代孕受体在移植前需要经过________处理，以便早期胚胎成功植入或着床。
(3)下列对象中，通常不适合胚胎移植的是________。
A．受精卵 B．八细胞胚
C．桑椹胚 D．早期囊胚
(4)为了繁殖更多后代，可以通过________技术，产生同卵多仔。下列关于该技术的叙述中，错误的是________。
A．增加胚胎数量，快速繁殖
B．同卵多仔的表现型一定相同
C．该技术涉及显微操作技术
D．可以采用相关酶处理卵裂球
答案 (1)细胞核 (胚胎干)细胞培养 饲养层(2)超数排卵 同期发情(3)A(4)胚胎分割(和移植) B
解析 (1)重组细胞中，卵细胞质中的一些蛋白因子会逐渐替换掉细胞核中阻碍核基因表达的调节蛋白，促进其全能性的表达；A过程是将囊胚的内细胞团——胚胎干细胞取出进行培养的过程；培养皿底部的一层细胞称为饲养层，可促进胚胎干细胞生长而抑制其分化。
(2)图中激素处理供体，会促进其超数排卵，受精后产生更多胚胎；为了给移植胚胎创造良好的孕育条件，应对代孕母畜进行同期发情处理。
(3)受精卵直接移植成功率不高，通常会先进行胚胎体外培养，然后对早期胚胎进行筛选，选择健康的胚胎进行移植，以提高成功率。不同动物移植的最佳时期有差异，因此将受精卵培养到什么阶段视物种而定。
(4)胚胎分割能够使一个胚胎分割成几个胚胎，从而增加繁殖量；胚胎分割处理的是早期胚胎，体积非常小，需要显微操作，可用切割针或切割刀进行切割，也可采用酶消化的方法，使胚胎数量在原来的基础上明显增加，虽然这些胚胎来自同一受精卵，遗传物质相同，但环境因素对其性状表现也有一定的影响，故表现型未必完全一致。
9．下图为某农场的农业生态工程简图。请回答下列问题：
(1)在评价养殖效益时，除了人工投入等成本外，往往采用单位时间内饲料投入量和体重净增长量(可采用相关参数转换成干物质量)作为评价指标。其中体重净增长量为________生产量，该值的大小取决于饲料到饲养动物的能量________________。
(2)该生态工程的核心技术是________________。若在果园中同时种植蔬菜，属于________技术。图中的沼气工程是在沼气池的基础上增添了脱硫塔等设施，更加优化了____________
13
的新能源开发技术。
(3)在无人为因素干预下，养殖鱼类种群呈逻辑斯谛增长，若养鱼场中迁入捕食养殖鱼类幼体的乌鳢鱼，将使“S”形曲线中的________下降。通过生态系统的______调节，乌鳢鱼和养殖鱼类的数量将趋于相对平衡。
答案 (1)次级 传递效率(2)物质的良性循环技术 间种 洁净可再生(3)K值 自我(或负反馈)
解析 (1)饲养动物在生态系统中属于消费者，消费者属于次级生产者，其体重净增长量(转换为干物质量)等于同化量减去呼吸消耗量，即为次级生产量；饲养动物的能量均来自饲料，因此其体重净增长量的大小取决于二者之间的能量传递效率。
(2)该生态工程实现了对废物的充分利用，加快了物质的循环，因此其核心技术是物质的良性循环技术；在一块地上同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上的作物，这种栽培方式叫作间种；脱硫塔的使用使沼气中易造成污染的成分被去除了，使能源更清洁，优化了清洁可再生新能源开发技术。
(3)乌鳢鱼的迁入增大了养殖鱼类的环境阻力，会使K值下降；生态系统具有一定的自我调节能力，在受到一定限度的外力干扰时，可通过负反馈调节维持自身的稳态。
10．控制哺乳动物的性别对于畜牧业生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如：牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右，利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如图所示)。
根据信息回答下列相关问题：
(1)图1中过程①是通常采用的_____________技术，在这个过程中_________的精子与卵细胞结合形成受精卵。为获得更多的卵细胞需要给良种母牛注射适宜剂量的__________。
(2)过程②中受精卵培养发育至______________时期，再经胚胎移植到代孕母牛，从而获得后代。若希望同时获得多个性状相同的个体，可以使用_______________、__________技术。
(3)动物“生物反应器”是转基因动物技术中最诱人的部分之一。为了提高牛奶中赖氨酸的含量，某大学研究人员利用现代生物工程技术，得到了一头转入外源赖氨酸基因的克隆奶牛，预计将来其分泌的乳汁中含有更多的赖氨酸。图2
13
为培育转基因克隆动物的技术流程图：获得外源赖氨酸基因所需要的工具酶是____________。该基因不能从人体细胞中获得，原因是________________________。已知该奶牛培育过程中所用受体细胞为一只雌性奶牛胎儿的成纤维细胞，导入目的基因常用的方法是________________，把该含有外源基因的受体细胞培育成为一头奶牛还需要用到的技术有：______________________________(至少两种)。
答案 (1)体外受精 获能 促性腺激素 (2)桑椹胚或囊胚 胚胎分割 胚胎移植
(3)限制性核酸内切酶 人体内没有相关的基因(赖氨酸为人体必需氨基酸，人体不能合成) 显微注射法 核移植技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植技术
解析 (1)图①表示精卵细胞结合成受精卵过程，常用体外受精技术；精子在受精前需进行获能处理；为获得更多的卵细胞，可用促性腺激素对母畜进行超数排卵处理。
(2)胚胎移植时需将胚胎培养至桑椹胚或囊胚；来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此为了获得多个相同个体，可用胚胎分割技术进行分割，然后进行胚胎移植。
(3)获取目的基因的工具酶是限制性核酸内切酶；人体内细胞中没有赖氨酸基因，因此不能从人体细胞中获得；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将含有外源基因的受体细胞培育成为一头克隆奶牛还需要用到核移植技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术。
13
微信/支付宝扫码支付