高考生物二轮复习专题9现代生物技术第20讲胚胎工程和生态工程学案

  第20讲　胚胎工程和生态工程

[考纲要求]　1.从受精卵谈起(a)。2.胚胎工程(a)。3.生态工程的主要类型(a)。4.生态工程在农业中的应用(a)。5.活动：庭院生态系统的经济效益分析(a)。

1．理清胚胎发育过程中的几个相关名词

(1)卵裂：受精卵不断进行细胞分裂。

卵裂期的细胞具有全能性。卵裂过程中，细胞只分裂，不生长，细胞体积变小。

(2)囊胚：卵裂球的细胞继续分裂，细胞间逐渐出现小的腔隙，它们最后汇合成一个大腔，成为中空的细胞团。如图所示：

(3)原肠胚：囊胚进一步发育，囊胚内的细胞不断增殖分化，逐渐形成一个圆盘状结构，分为内胚层和外胚层。外胚层细胞在胚盘正中线处形成一条增殖区，该区的细胞增殖分裂进入内、外胚层之间形成中胚层。这时的胚胎称为原肠胚。原肠胚的内、中、外三个胚层逐渐分化形成各种器官原基。

2．胚胎工程中的相关技术操作

(1)体外受精和胚胎体外培养

(2)胚胎移植与胚胎分割

提醒　(1)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素对供、受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。

3．三种获得新个体方法的比较

4．胚胎干细胞培养及核移植

(1)胚胎干细胞培养

①胚胎干细胞：当受精卵分裂发育成早期胚胎(囊胚)时，内细胞团的细胞为胚胎干细胞(ES细胞)。

②特点：胚胎干细胞是一种未分化的细胞，具有发育的全能性和二倍体核型。

③功能：在适当条件下，胚胎干细胞可被诱导分化为多种细胞、组织，具有重要的生产和临床医学价值。

④培养过程

(2)胚胎干细胞核移植

5．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、轮种等。

②生态工程在农业生产中的应用

a．庭院生态工程。

b．农业生态工程：种植业、畜牧业。

③我国农业生态工程的主要技术

a．物质的良性循环技术。

b．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。

c．种植业和畜牧业合理优化技术。

提醒　建立农业生态系统的最终目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，使能量尽可能多地流向对人类有益的部分。

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(MⅡ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，滋养层发育形成胚胎的附属结构或胚外结构，如胎盘。

(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　胚胎分割时，需将内细胞团均等分割。

(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(　√　)

(7)囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的(　√　)

(8)“借腹怀胎”过程中，提供细胞核的个体为供体，提供去核细胞质的个体为受体(　×　)

(9)哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是每个细胞的DNA含量不断增加，全能性增高(　×　)

(10)对某一胚胎的干细胞核移植，产生的动物中雄性和雌性的概率各占1/2(　×　)

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)同一土地上轮流种植不同作物属于轮种(　√　)

(5)“过腹还田”属于节水和废水处理与应用的生态工程(　×　)

(6)南方的桑基鱼塘生态工程属于物质的良性循环技术(　√　)

(7)农业主要包括种植业和畜牧业，是人类食物生产系统的两大支柱(　√　)

(8)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　矿区废弃地生态修复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建。

(9)“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(　√　)

(10)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。

考向一　考查胚胎工程

1．(2019·浙江嘉丽3月联考)2018年底，一对“基因编辑婴儿”在广东出生，因其基因被修改，所以能天然抵抗HIV，但也可能因此造成新的免疫缺陷。请回答下列问题：

(1)该实验基因编辑的操作对象，即个体发育的起点是________。“基因编辑婴儿”能抵抗HIV的机理：HIV进入人体后以CD4＋T细胞为目标进行猛烈攻击，但病毒需要找到细胞膜上CCR5或CXCR4的受体才能发起进攻，因此采用修改受体基因或者________技术，使细胞膜上不再具有相应受体即可避免被HIV攻击。

(2)囊胚进一步发育后形成原肠胚，原肠胚中________是三个胚层中最晚形成的。胚胎干细胞具有重要的临床医学价值，在培养胚胎干细胞时，通常培养到内细胞团突出________外时，再将其分解成单个细胞培养。

(3)改良动物时，可采用转基因技术将目的基因导入胚胎干细胞内，经培养后再取其细胞核移植到__________中，发育到早期囊胚后再植入代孕母的________________。

(4)动物体细胞核移植的成功率低于胚胎干细胞。采用调节培养基中的血清浓度等处理，可促进重组细胞中基因表达所需的______________的启动。

答案　(1)受精卵　基因敲除　(2)中胚层　饲养层

(3)去核卵细胞　输卵管或子宫角　(4)分子开关

解析　(1)个体发育的起点是受精卵。基因敲除是用含有一定已知序列的DNA片段与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，整合至受体细胞基因组中并得到表达的一种外源DNA导入技术。(2)原肠胚中的中胚层是三个胚层中最晚形成的。胚胎干细胞培养时，通常培养到内细胞团突出饲养层外时，然后用酶消化或机械剥离内细胞团，再把它用酶消化成单个细胞，置于新鲜培养液中培养。(3)动物核移植的受体细胞往往是去核卵细胞，待重组细胞发育到早期囊胚后再植入代孕母的输卵管或子宫角。(4)重组细胞基因表达需要启动相应的分子开关。

2．某小组欲进行胚胎干细胞(ES细胞)的一系列研究。请回答下列问题：

(1)ES细胞能分化出成体动物的所有组织和器官，这体现了ES细胞的__________。为获得适合人体移植的猪器官，减弱或消除排斥反应，可对ES细胞进行________。

(2)一个ES细胞变成ES细胞群的过程中，细胞________(填“可能”或“不可能”)出现接触抑制现象。下列关于动物细胞培养和核移植的叙述，正确的是________。

A．从原代培养物或细胞系中选择和纯化无法获得细胞株

B．动物细胞培养基中添加胰岛素的目的是调节血糖浓度

C．胚胎干细胞培养时，加滋养层细胞是为了抑制胚胎干细胞分化

D．核移植形成的重组细胞在初次分裂时核基因不转录

(3)为获得含兔褐毛基因的转基因小鼠，可将褐毛基因通过________法导入ES细胞核中，再将该核移植到去核的卵细胞中，经过________、胚胎培养、胚胎移植，最终由代孕母鼠产下克隆小鼠。

(4)为获得大量的上述克隆小鼠，可用转基因的小鼠胚胎成纤维细胞进行体细胞克隆。因为含有褐毛基因的胚胎成纤维细胞可进行________培养，理论上可获得无限个转基因小鼠。

答案　(1)发育全能性　基因敲除　(2)可能　D　(3)显微注射　胚激活　(4)传代

解析　(1)ES细胞具有发育全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官。为获得适合人体移植的猪器官，减弱或消除排斥反应，可对ES细胞进行基因敲除。(2)ES细胞是正常体细胞，其分裂形成细胞群的过程中，若不发生基因突变，则会出现接触抑制现象；若发生基因突变，则可能不会出现接触抑制现象。通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞，称为细胞株，A错误；在动物体内，胰岛素的作用是降低血糖，而动物细胞培养不需要调节血糖浓度，B错误；胚胎干细胞培养时，加饲养层细胞是为了抑制胚胎干细胞分化，C错误；对于核移植形成的重组细胞，在初次分裂时核基因不转录，D正确。(3)培育转基因动物时，导入目的基因最有效的方法是显微注射法，因此为获得含兔褐毛基因的转基因小鼠，可将褐毛基因通过显微注射法导入ES细胞核中，再将该核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植，最终由代孕母鼠产下克隆小鼠。(4)为获得大量的上述克隆小鼠，可用转基因的小鼠胚胎成纤维细胞进行体细胞克隆。因为含有褐毛基因的胚胎成纤维细胞可进行传代培养，理论上可获得无限个转基因小鼠。

考向二　考查生态工程

3．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。

(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　秸秆→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)由题图可知，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“秸秆→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。

4．(2018·浙江11月选考)某农业生态工程示意图如图，回答下列问题：

(1)该农业生态工程体现的生态工程原理主要是________。对该工程的经济效益分析，可从系统内部的投入和产出、________________、系统的有效贡献等三方面进行核算。

(2)若要提高该工程的经济效益，可采用农业生产的________技术在桑基上再种植大豆，也可采用农业生态工程的______________________技术放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。

(3)某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率，除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外，还需考虑的主要因素有________________________________________________________________________

(答出2点即可)。农杆菌介导法是目前植物转基因的常用方法，该方法的基本过程是农杆菌感染植物时，_______________________________，

并将其插入到受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中____________________。

答案　(1)物质循环　系统的实际消费　(2)间种　种植业和畜牧业合理优化　(3)重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度　携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞　稳定和高效地表达

解析　(1)根据题图可知，该农业生态工程的生态工程原理主要是物质循环(再生)，农业生态工程的效益分析包括三方面：系统内部的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献。(2)桑基上种植大豆属于间种技术，桑基上放养适量的鸡鸭等动物用到的技术属于种植业和畜牧业合理优化技术。(3)影响重组DNA导入受体细胞的效率的主要因素有重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度等。农杆菌介导法的基本过程：农杆菌感染植物→携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞→将其插入到受体细胞的基因组中。只有抗虫基因在受体细胞内稳定和高效地表达，才能获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种。

1．(2019·浙江五校联考)回答下列有关胚胎工程的问题：

(1)“二孩”政策实施后，一些高龄夫妇选择“试管婴儿”技术孕育二胎：要使精子和卵细胞在体外成功融合，首先采集到成熟的卵细胞，最常用的方法是卵巢经过____________处理后，使用超声监视器确定卵泡的位置，插入穿刺针吸取卵泡液，取出___________，在体外进行人工培养，促进其成熟。同时对于男方提供的精子，需经一系列处理与培养，以达到____________状态。受精卵形成后，经人工培养至______________阶段，借助胚胎移植技术回输至女方体内，经过自然孕育，即得“试管婴儿”。

(2)胚胎干细胞研究发展前景诱人，培养胚胎干细胞的培养基中，必须加入胰岛素、葡萄糖、__________等成分，并且要将干细胞接种在饲养层上，用于饲养层的细胞一般是__________。

(3)下列有关胚胎移植的说法错误的是(　　)

A．供体与受体是同一物种的雌性个体

B．受体与供体保持相同的生理状态

C．供体胚胎与受体子宫建立正常的生理和组织联系

D．胚胎移植不是胚胎工程中获得后代的唯一方法

答案　(1)超数排卵　卵母细胞　获能　8细胞以上　(2)动物血清　胚胎成纤维细胞　(3)D

解析　(1)高龄夫妇选择“试管婴儿”技术孕育二胎时，要使精子和卵细胞在体外成功融合，首先采集到成熟的卵细胞，最常用的方法是卵巢经过超数排卵处理后，使用超声监视器确定卵泡的位置，插入穿刺针吸取卵泡液，取出卵母细胞，在体外进行人工培养，促进其成熟。同时对于男方提供的精子，需经一系列处理与培养，以达到获能状态。受精卵形成后，经人工培养至8细胞以上阶段，借助胚胎移植技术回输至女方体内，经过自然孕育，即得“试管婴儿”。

(2)培养胚胎干细胞的培养基中，必须加入胰岛素、葡萄糖、动物血清等成分，并且要将干细胞接种在饲养层上，用于饲养层的细胞一般是胚胎成纤维细胞。

(3)胚胎移植时，供体与受体应该是同一物种的雌性个体，A正确；受体与供体应保持相同的生理状态，B正确；供体胚胎与受体子宫需建立正常的生理和组织联系，C正确；胚胎移植是胚胎工程中获得后代的唯一方法，D错误。

2．浙江嘉兴某县地处水乡，畜禽养殖和栽桑养蚕是当地农业的两大支柱产业。在生产总量不断扩张的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现了资源的最大化利用。请分析该县农业生态系统结构(部分)示意图，回答下列问题：

(1)该农业生态系统的能量流动从_____________开始，图中属于消费者的生物有_________。

(2)与传统农业生态系统相比，该农业生态系统更能净化环境，主要原因是_______________。

(3)该农业生态系统为何能提高经济效益？

________________________________________________________________________。

(4)从生态系统稳定性看，该农业生态系统与简单的农田生态系统相比，不易发生虫害的原因是____________________________________________________________________________，

请写出两种根据生物学原理防治害虫的方法：______________________________________。

(5)根据该县地处水乡这一资源优势，请就该农业生态系统提出一条合理化建议：________________________________________________________________________。

答案　(1)桑等生产者固定的太阳能　蚕、畜、禽　(2)粪便等“废弃物”被利用　(3)因为该农业生态系统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(降低农业投入)　(4)营养结构较复杂，自我调节能力较强　天敌防治、激素防治、种植转基因抗虫作物(答出两种即可)　(5)蚕沙碎屑养鱼，池塘塘泥肥田

解析　(1)生态系统的能量流动从生产者固定的太阳能开始；直接或间接以生产者为食的为消费者，如蚕、畜、禽。(2)与传统农业相比，该农业生态系统对物质进行了多级利用，如利用粪便合成有机肥，减少了化肥的使用量，降低了成本，减轻了对环境的污染。(3)通过减少投入，物质循环利用，使得产量提高，经济效益提高。(4)该生态系统营养结构相对复杂，自我调节能力较强，所以不易发生虫害；利用生物学原理防治害虫的方法有天敌防治、激素防治害虫、种植转基因抗虫作物等。(5)由于该县地处水乡，蚕沙碎屑可以养鱼，池塘塘泥可以肥田等。

3．(2018·全国Ⅲ，32)如图是某农业生态系统模式图。

据图回答下列问题：

(1)蚯蚓生命活动所需的能量来自生活垃圾中的________(填“有机物”或“无机物”)。生活垃圾中的细菌和真菌属于分解者，在生态系统中分解者的作用是___________________。

(2)根据生态系统中分解者的作用，若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素可概括为3个方面，即_____________________________。

(3)有机肥在土壤中经分解、转化可产生NO，通常植物根系对NO的吸收是通过________转运完成的。

答案　(1)有机物　将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物　(2)待分解垃圾的性质，引进的分解者生物的种类，处理环境的理化条件　(3)主动

解析　(1)蚯蚓为分解者，通过分解生活垃圾中的有机物获得其生命活动所需的能量。生态系统中的分解者都能将动植物遗体和动物的排遗物等中的有机物分解为无机物，保障物质循环的顺利进行。(2)采用生物方法处理生活垃圾时，需考虑生活垃圾的性质(是有机垃圾还是无机垃圾)、引进的分解者生物的种类，还需考虑处理环境的理化条件，如氧气、温度和水分等。(3)植物根细胞对无机盐离子如NO的吸收是通过主动转运完成的。

4．建立人工湿地公园是解决城市水污染的新思路，根据下图回答相关问题：

(1)人工湿地中芦苇、绿藻、黑藻分布于不同水层，这一现象体现了群落在结构上有明显的________现象。

(2)输入该生态系统的能量有___________________________________________________。

(3)人工湿地可以净化城市污水，但对污水排放量还要加以控制，原因是_________________。

(4)实地调查中发现，该湿地物种多样性逐渐增加，其群落演替类型是____________。

(5)若在此基础上，进一步建立一个集污水净化、休闲、养鱼为一体的新型人工生态系统，其主要目的是__________________________________________________________________。

答案　(1)分层　(2)生产者固定的太阳能、污水中有机物的化学能　(3)生态系统的自我调节功能是有限的　(4)次生演替　(5)设法调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分

解析　(1)人工湿地中芦苇、绿藻、黑藻分布于不同水层，这一现象体现了群落在结构上有明显的分层现象。(2)流经该湿地生态系统的总能量包括生态系统中生产者固定的全部太阳能和城市污水中有机物中所包含的化学能。(3)生态系统的自我调节功能是有限的，所以人工湿地虽然可以净化城市污水，但对污水排放量还要加以控制。(4)湿地物种多样性逐渐增加，其群落演替类型是次生演替。(5)建立人工生态系统的主要目的是设法调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。

5．(2019·浙江丽衢湖联考)下图为胚胎工程相关过程示意图，请回答下列问题：

(1)受精大体包括____________、精子附着于卵膜、精卵质膜融合等几个过程。

(2)①过程的技术是________________，②过程需要将__________剥离出来，并用酶消化成单个细胞。③过程需要在培养皿底部加入胚胎成纤维细胞，形成__________，否则就会导致出现过程A即____________。

(3)胚胎干细胞是一种未分化细胞，具有______________和二倍体核型。

(4)干细胞研究具有广阔的应用前景，如将某抗性基因导入胚胎干细胞培育出抗病力强的家畜品种，该操作需要用到的工具有_______________________________________________。

答案　(1)精卵识别　(2)胚胎体外培养　内细胞团　饲养层　细胞分化　(3)发育全能性

(4)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体

解析　(1)受精大体包括精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合等几个过程。(2)①过程是体外受精卵发育成囊胚，需要胚胎体外培养技术。②过程是从囊胚中分离出胚胎干细胞，需要将内细胞团剥离出来，并用胰蛋白酶消化成单个细胞。③过程是胚胎干细胞只增殖不分化的状态，需要在培养皿底部加入胚胎成纤维细胞，形成饲养层，否则就会导致出现过程A即细胞分化。(3)胚胎干细胞是一种未分化细胞，具有发育的全能性和二倍体核型。(4)基因工程用到的工具有切割目的基因和载体的限制性核酸内切酶、连接目的基因和载体的DNA连接酶和载体如质粒等。

6．下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化示意图，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，骨髓移植治疗的实质是将图中的________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、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的________，其原因是________________________。

答案　(1)囊胚　(2)胚胎干细胞　分化诱导　(3)选择性表达　(4)造血干　(5)红细胞　成熟的红细胞中无细胞核

解析　(1)囊胚阶段细胞开始分化为内细胞团和滋养层细胞，内细胞团的细胞为胚胎干细胞。(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，在培养液中加入分化诱导因子，则诱导细胞分化形成不同类型的组织细胞。(3)皮肤干细胞分化成皮肤细胞，这是基因选择性表达的结果。(4)骨髓是人体的造血组织，存在具有造血功能的干细胞，骨髓移植治疗的实质是将题图中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，因为成熟的红细胞没有细胞核，所以它不能作为供体。

7．下面是一幅农业生态系统模式图，请据图分析回答下列问题：

(1)农业生态系统的主要成分是________，该农业生态系统的能量流动从__________开始。

(2)该人工农业生态系统与天然生态系统相比，其稳定性较______，主要原因是________。

(3)将农作物秸秆做饲料，牲畜粪便倒入沼气池，发酵产生的沼气做燃料，沼气池中的沼渣做肥料。这样做的目的是_______________________________________________________。

答案　(1)农作物　生产者固定的太阳能　(2)低　生物种类少，营养结构简单，自我调节功能弱　(3)实现能量的多级利用，提高能量利用率

解析　农田生态系统的主要成分是生产者——农作物，该农业生态系统的能量流动从农作物等生产者固定的太阳能开始。和自然生态系统相比，该人工农业生态系统的生物种类少，营养结构简单，自我调节功能弱，稳定性较低。

8．(2019·浙江湖丽衢联考)回答与基因工程和动物克隆有关的问题：

FtsZ是病原菌中引导细胞分裂的蛋白质。靶向FtsZ蛋白的抑制剂可有效抑制细菌的分裂。

(1)持续用抗生素杀灭病原菌，易使病原菌产生______，但使用靶向FtsZ蛋白抑制剂不易产生，原因是FtsZ蛋白__________________________。

(2)为减少家畜养殖过程中抗生素的使用，科学家合成了可抑制FtsZ蛋白合成的sula蛋白基因，并通过下列方法培育出转sula基因奶牛。

①根据sula蛋白中氨基酸序列化学合成了多个目的基因，则这些目的基因的碱基序列及控制的性状是______(A.一种、相同性状　B．一种、不同性状　C．多种、相同性状　D．多种、不同性状)。

②未受精的卵母细胞去除细胞核时常用的物理方法是__________。核移植时需借助精密的显微操作仪和高效率的________法，得到重组细胞。

③重组细胞培养至胚胎过程中，________(填“需要”或“不需要”)在培养基中添加饲养层。为提高胚胎的利用率，可对所得胚胎进行________。

答案　(1)耐药性　是细菌正常分裂必须合成的蛋白质

(2)①C　②紫外线处理　细胞融合　③不需要　胚胎分割

解析　(1)持续利用抗生素杀灭病原菌，容易使病原菌产生耐药性，而FtsZ蛋白是细菌正常分裂必须合成的蛋白质，利用靶向FtsZ蛋白抑制剂可以抑制细菌的分裂，从而达到灭菌的效果。(2)①由于密码子的简并性，一种氨基酸可以由一种或者多种密码子决定，所以根据sula蛋白质中的氨基酸序列化学合成的目的基因有多种，但是控制的性状只有一种。②未受精的卵母细胞去除细胞核常用的物理方法是紫外线处理；核移植时需要借助精密的显微操作仪和高效率的细胞融合法，得到重组细胞。③重组细胞培养至胚胎的过程中，不需要在培养基中添加饲养层；为了提高胚胎的利用率，可对胚胎进行胚胎分割。

9．如图为某农户通过种植农作物，养殖猪、鸭，兴建沼气池等措施构建的新型农业生态系统。请回答下列问题：

(1)该系统有效促进了物质循环、能量流动和__________的畅通，经济、生态环境和社会效益的同步发展。使用化肥能在短期内提高农作物产量，但过量使用会降低农作物的产量和质量，降低经济效益，还会导致环境的破坏和____________的下降，进而影响农业生产的可持续发展。用动物粪便和农作物秸秆，通过发酵技术产生沼气为农户提供能源，利用了农业生态工程技术的________________________________技术。

(2)利用未知序列的抗虫基因培育抗害虫的转基因番茄，通常采用________(A.建立基因文库的方法　B．化学合成方法　C．逆转录法　D．PCR技术)获取抗虫基因，再用相同的限制性核酸内切酶分别切割抗虫基因和Ti质粒，形成__________________，然后在DNA连接酶的作用下，形成重组DNA分子，通过农杆菌导入番茄细胞，进而培育成转基因抗虫番茄。这种利用基因工程和植物克隆技术相结合培育新品种的方法，就是______________技术的应用。

(3)农户在果酒、果醋和泡菜的生产过程，没有进行严格的灭菌也能制作成功，其原因是

________________________________________________________________________。

答案　(1)信息流动　土壤肥力　洁净可再生的新能源开发　(2)A　相同的粘性末端　植物细胞工程　(3)发酵菌种在短时间内大量繁殖，并产生大量代谢产物，抑制杂菌的生长繁殖

解析　(1)该新型农业生态系统有效促进了物质循环、能量流动和信息流动的畅通，经济、生态环境和社会效益的同步发展。过量使用化肥会降低农作物的产量和质量，降低经济效益，还会导致环境的破坏和土壤肥力的下降。用动物粪便和农作物秸秆，通过发酵技术产生沼气为农户提供能源，利用了农业生态工程技术中的洁净可再生的新能源开发技术。(2)抗虫基因序列未知，通常采用建立基因文库的方法获取抗虫基因，再用相同的限制性核酸内切酶分别切割抗虫基因和Ti质粒，形成相同的粘性末端，然后在DNA连接酶的作用下，形成重组质粒，通过农杆菌导入番茄细胞，进而培育成转基因抗虫番茄。由细胞培育成完整的植物，就是植物细胞工程技术的应用。(3)发酵菌种在短时间内大量繁殖，并产生大量代谢产物，抑制杂菌的生长繁殖，因此在果酒、果醋和泡菜的生产过程中，没有进行严格的灭菌也能制作成功。