2021新高考生物人教版一轮学案：选择性必修部分模块3第2单元第3讲　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理

第3讲　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理
问题及生态工程
考纲研读备考定位
考纲要求
核心素养
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
4.转基因生物的安全性
5.生物武器对人类的威胁
6.生物技术中的伦理问题
7.简述生态工程的原理
8.生态工程的实例
1.生命观念——理解胚胎发育的基本过程及胚胎工程的应用，理解生命的发生、发展物种多样性原理、系统学和工程学原理。
2.科学思维——深入分析转基因生物的安全性，生物技术的伦理问题，学会理性对待科学技术与社会发展的关系。
3.社会责任——讨论生物武器对人类的威胁，担当应有的社会责任；了解环境问题，用生态工程的原理提出自己的见解，为环境建设尽力。
考点一　体内受精和早期胚胎发育

1．胚胎工程的概念
(1)操作对象：动物的早期胚胎或配子。
(2)技术：体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
2．精子和卵子的发生
(1)精子的发生
①场所：睾丸的曲细精管。
②时间：初情期→生殖机能衰退。
③过程
(2)卵子的发生
①场所：卵巢。
②时间：胎儿期和初情期后。

3．受精
(1)场所：输卵管。
(2)过程：

4．早期胚胎发育



易错整合，判断正误。
(1)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力(　√　)
(2)卵子受精的标志是在卵细胞和透明带的间隙出现两个极体(　√　)
(3)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障(　√　)
(4)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大(　×　)
(5)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加(　×　)

　如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图分析：

(1)A、B、C的名称分别是什么？
(2)图中的4和7两个空腔是同一个结构吗？
(3)细胞分化开始出现于哪个时期？1部分的细胞将来形成什么结构？
(4)早期胚胎的发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？
[提示](1)桑椹胚、囊胚、原肠胚。
(2)不是，分别是囊胚腔和原肠腔。
(3)细胞分化开始出现于B(囊胚)时期，l部分的细胞将来形成胎膜和胎盘。
(4)卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，总的体积基本不变或略有缩小。

1．精子和卵子的发生
项目
精子的发生
卵子的发生
不同点
场所
睾丸的曲细精管
卵巢(减数第一次分裂)、输卵管(减数第二次分裂)
时间
初情期到生殖机能衰退
①卵泡的形成和在卵巢内的储备：出生前(即胎儿时期)
②排卵：初情期
过程


特点
①减数第一次分裂和减数第二次分裂连续
②需要变形
①减数第一次分裂和减数第二次分裂不连续
②不需要变形
相同点
①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂
②生殖细胞的成熟为减数分裂；成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半
2.受精
第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质；透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。
第二步：精子进入卵细胞膜。卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。
第三步：原核形成。雄原核和雌原核形成。
第四步：配子结合。雌、雄原核融合形成合子(受精卵)。
3．胚胎发育


　　■
关于体内受精的五点提醒
(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
(3)防止多精入卵的机制包括：第一道屏障：透明带反应；第二道屏障：卵细胞膜反应。
(4)受精标志和受精完成的标志
受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。
(5)卵裂期细胞体积、数量及胚胎总体积的变化
细胞体积缩小，细胞数量增加，胚胎总体积不变或略有缩小。

例1 关于体内受精的顺序，正确的是(　D　)
①第一次卵裂开始　②释放第二极体　③顶体反应　④穿越透明带　⑤雌、雄原核的形成　⑥核膜消失
A．①②③④⑤⑥　　　　 B．③②④⑤⑥①
C．④⑤②①③⑥ 　 D．③④②⑤⑥①
[解析]　受精过程包括精、卵相遇，发生顶体反应，精子穿越放射冠；精子接触透明带；精子穿越透明带，接触卵细胞膜；精子头膨胀，同时卵子完成减数第二次分裂，释放第二极体；雌、雄原核形成，核膜消失，两个原核融合；第一次卵裂即将开始。
〔对应训练〕
1．请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：
(1)精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。
(2)某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于初级卵母细胞阶段。当该细胞发育至减数第二次分裂中期时，才具备受精能力。若在卵细胞膜和透明带之间看到两个极体，则表明受精已完成。
(3)动物的早期胚胎移植到同种且生理状态与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫作胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用促性腺激素对供体进行处理，其目的是获得更多的卵母细胞，经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞的细胞膜对物质的吸收具有选择性。
(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹胚或囊胚阶段的早期胚胎进行胚胎分割处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于冷冻(或液氮)条件下。

考点二　体外受精和早期胚胎培养和胚胎工程的应用

　1.体外受精
(1)卵母细胞的采集和培养

(2)精子的采集和获能

(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。
2．胚胎的早期培养
(1)目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。
(2)培养液成分巧记
(3)胚胎处理：受体移植或冷冻保存。
3．胚胎工程的应用及前景
(1)胚胎移植
①概念剖析
A．供体：能提供早期胚胎的雌性动物。
B．受体：同种的、生理状态相同的其他雌性动物。
②基本程序

③意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
④生理学基础
A．移入：排卵后，供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
B．收集：早期胚胎处于游离状态。
C．存活：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
D．遗传性：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不受任何影响。
(2)胚胎分割
①概念
A．方法：机械方法。
B．分割份数：将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等。
C．目的：获得同卵双胎或多胎。
②特点：动物无性繁殖或克隆的方法之一。
③材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
④要求：将内细胞团均等分割。
(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

易错整合，判断正误。
(1)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎(　√　)
(2)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割(　×　)
(3)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(　×　)

(4)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(　√　)
(5)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点(　×　)

　请仔细分析下图，并回答：

(1)试管婴儿与设计试管婴儿培育程序分别包含上面的哪些序号？
(2)试管婴儿与设计试管婴儿在技术环节上的主要差异是什么？
(3)在胚胎移植时下列①～④中哪一项没有必要进行？
①对供体动物和受体动物进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应。
②用激素对供体动物做超数排卵处理。
③对供体、受体动物进行选择，并用激素进行同期发情处理。
④冲卵后，对胚胎进行质量检查。
[提示](1)、(2)图示过程中①②③是试管婴儿的培育过程，①②④⑤是设计试管婴儿培育的过程。后者比前者多了胚胎移植前的“遗传学诊断”。
(3)①胚胎移植时，经同期发情处理后，受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，故①不必进行。




1．胚胎分割


2．胚胎干细胞

　　■
(1)滋养层≠饲养层
①滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。
②饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
(2)不同动物胚胎移植的时间不同
①牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段。
②小鼠、家兔在桑椹胚前。
③几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。
3．试管动物与克隆动物的比较
比较项目
试管动物
克隆动物
技术基础
体外受精、胚胎移植
核移植技术、细胞培养、胚胎(分割)移植
实例
试管牛
多利羊
过程


生殖方式
有性生殖
无性繁殖
遗传物质
遗传物质来自两个个体
遗传物质大部分来自供核生物体
意义
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期
加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等

例2 (江苏卷，11)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是(　B　)

A．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割
B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液
D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
[解析]　图中步骤甲是指体外受精，步骤乙是指胚胎移植，A项错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，促性腺激素只能作用于性腺，B项正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于受精卵中的细胞质，C项错误；体外受精可以在获能溶液或专用的受精溶液中进行，与早期胚胎培养液成分并非基本相同，D项错误。
技巧点拨
早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较
项目
早期胚胎培养液
动物细胞培养液
盐类
无机盐、有机盐
无机盐、微量元素
营养物质
氨基酸、核苷酸
糖、氨基酸
调节物质
维生素、激素
促生长因子
特有成分
血清
血清、血浆
〔对应训练〕
2．(2019·安徽省江南十校高三二模)由于环境污染问题日益严重，导致由于不能体内受孕而无法“生儿育女”的现象越来越普遍，“试管婴儿”技术应运而生。试管婴儿至今已发展几代，但基本原理都是一样的，即将精子和卵子在体外完成受精，待受精卵发育到早期胚胎，再移入子宫继续发育成新个体。回答下列相关问题：
(1)在精子形成过程中，细胞中的高尔基体将发育成顶体， 中心体将发育成精子的尾。体外受精时，从父方采集的精子需先进行一定处理才能与卵子结合，该处理过程称为精子获能。受精卵需在体外培养到8～16个细胞，才能移植到母体子宫继续发育。对接受胚胎的母体是(填“是”或“否”)，要用激素进行类似于牛胚胎移植的同期发情处理。
(2)2000年9月，一位名叫玛尼的女孩患上了一种致命的贫血病，需要进行造血干细胞移植，其父母通过体外受精获得早期胚胎，在植入母体前将胚胎的一个细胞取出，进行遗传学诊断确认符合要求后将胚胎植入体内，生出一位名叫安蒂的男婴，医生用其脐带血中造血干细胞挽救了玛尼的生命。若所用的遗传学诊断是基因检测，则采用的是DNA分子杂交技术。没有给玛尼移植父亲或母亲骨髓以获取造血干细胞来治疗贫血病，是因为子代对来自父亲或母亲骨髓的造血干细胞的免疫排斥比较严重，而对于来自同胞兄妹脐带血中造血干细胞，则更容易成功。获得男婴安蒂的过程涉及的技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植(答出两种即可)。


考点三　生物技术的安全性和伦理问题

1．转基因生物的安全性
(1)
(2)
(3)理性看待生物技术
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制定政策和法规，最大限度保证转基因技术和产品的安全性。

2．关注生物技术的伦理问题

反对
支持
克隆人
伦理方面
违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆
中国不反对治疗性克隆
技术方面
技术不成熟，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高
可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题
设计试管婴儿
胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”
提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤
基因检测
技术方面
很难用在具体医疗中
有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施
道德方面
可能引起基因歧视
通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法，解决基因歧视问题
3.禁止生物武器
(1)生物武器的种类(连线)
　种类　　　　　　 　 实例
①致病菌、病毒　　 a．重组流感病毒、新型鼠痘病毒
②生化毒剂 　　 b．鼠疫菌、炭疽杆菌
③基因重组的致病菌　　 c．肉毒杆菌毒素
[提示]①—b__②—c__③—a
(2)我国政府观点
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。

1．试管婴儿与克隆人的比较

一般过程
实质
说明
试管婴儿
体外受精、体外一定程度的胚胎发育、胚胎移植到子宫内继续发育
有性生殖
与人类正常生殖情况相比，主要是改变了受精和初期发育的场所
克隆人
将体细胞的核物质移到去核的卵母细胞中，将重组胚胎移植到子宫内，逐渐发育为新个体
体细胞繁殖，属于无性生殖
克隆过程证明了动物细胞核的全能性
2.治疗性克隆与生殖性克隆的比较
类型
项目　　
治疗性克隆
生殖性克隆
区别
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
都属无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同
3.设计试管婴儿技术与试管婴儿技术的比较

设计试管婴儿
试管婴儿
技术手段
多了胚胎移植前进行遗传学诊断这一环节
不需进行遗传学诊断
实践应用
用于白血病、贫血病等疾病的治疗
解决不孕不育
二者都是体外受精、体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，从生殖方式上都为有性生殖
　　■
(1)设计试管婴儿和基因检测在应用方面并非完全不同，两者都可用于避免遗传病患儿的出生，从而降低人类遗传病发病率。
(2)试管婴儿和克隆人的形成过程并不相同：前者进行减数分裂和受精作用，而后者只进行有丝分裂。

例3 (2019·山西太原重点中学检测)下列关于生物技术安全性和伦理问题的叙述，错误的是(　C　)
A．可设计试管婴儿，但单纯选择胎儿性别是违法的
B．克隆人会冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念
C．如果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
D．利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞救治病人是合乎道德规范的
[解析]　可设计试管婴儿，但单纯选择胎儿性别是违法的，A正确；克隆人可冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念，B正确；转基因植物的抗除草剂基因来源于自然界，但可能通过花粉传播而进入杂草中，存在安全性问题，C错误；利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞救治病人是合乎道德规范的，D正确。

〔对应训练〕
3．试管婴儿是通俗名词，在专业文献中称为体外受精及胚胎移植。试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行的，并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育4～6天，形成胚胎(如图所示)，然后将胚胎移植到子宫腔内，使之能在子宫腔内发育，最后出生的一种生育方法，这是科学技术要求非常高的一种方法。它的成功和发展，不仅给不孕不育夫妇带来了希望，而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题，有不可估量的积极作用。

(1)试管婴儿技术在生物学上所依据的原理是受精作用，该图示时期是胚胎发育的囊胚期。
(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，并进而形成器官和系统，从细胞水平看，卵裂的分裂方式是有丝分裂。
(3)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子需要事先经过获能处理，卵子要培养到减数第二次分裂中期(时期)。除此之外还用到早期胚胎培养、胚胎移植(填两种)技术。
(4)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病；后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断。
(5)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德。
[解析]　受精前，精子需要进行获能处理，卵子需要培养到减数第二次分裂中期才能受精。受精之后，受精卵进行有丝分裂，使细胞数目增多。观察题图可知，该图中有囊胚腔，是典型的囊胚期图。试管婴儿技术主要用于解决不孕不育问题，而设计试管婴儿主要可以治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病等。大多数人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死，及滥用设计试管婴儿技术，如设计婴儿性别等导致性别比例失调，违反了伦理道德。


考点四　生态工程的基本原理和实例

1．建设目的
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。
2．特点
少消耗、多效益、可持续的工程体系。
3．基本原理
(1)物质循环再生原理：物质在生态系统中循环往复、分层分级利用。
(2)物种多样性原理：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。
(3)协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。
(4)整体性原理：进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
(5)系统学和工程学原理：包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。
4．生态工程的实例(连线)


易错整合，判断正误。
(1)生态工程是无消耗、多效益的工程(　×　)
(2)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(　×　)
(3)某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制，体现了物种多样性原理和协调与平衡原理(　√　)
(4)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(　×　)
(5)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理(　×　)

　如图为生态工程的相关原理示意图。请据图思考下列问题：


(1)以上两图所体现的生态工程的原理分别是什么？
(2)以下几种做法分别能体现哪种生态工程原理？
①单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害；
②草原确定合理载畜量，不能过度放牧；引种考虑适应环境；
③林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题。
[提示](1)甲图体现的是物质循环再生原理，乙图体现的是整体性原理。
(2)①物种多样性原理；②协调与平衡原理；③整体性原理。


1．生态工程所遵循的基本原理
基本原理
项目
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
生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力
“三北”防护林建设中的问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与平衡原理
生物与环境的协调与平衡
生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏
太湖富营养化问题
整体性原理
社会、经济、自然复合系统
统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定
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
改善和优化系统的结构以改善功能
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.生态工程的实例和原理
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：沼气工程为中心
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
小流域综合治理生态工程
整体性原理、协调与平衡原理、因地制宜原理
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
湿地生态恢复工程
协调与平衡原理、整体性原理
①湿地被誉为地球的“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、协调与平衡原理
植被恢复措施是植树种草
城市环境生态工程
协调与平衡原理、整体性原理
①城市大气污染主要来源是汽车尾气。禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、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

例4 (2019·广东江门调研测试)阅读有关我国水稻育种的新成果：
材料甲：中国工程院院士、“杂交水稻之父”袁隆平宣布了一项剔除水稻中重金属镉的新成果。该技术通过把水稻亲本中促进吸镉的基因“敲掉”，从而减少水稻种子中的镉含量。此项技术培育的新型水稻将扭转我国部分农作物重金属含量超标的趋势。
材料乙：中科院夏新界培育的巨型稻生长周期与青蛙、泥鳅生长周期同步，可同时管理，节约人力与资金成本，通过采取“巨型稻＋青蛙＋泥鳅＋鱼”的生态种养新模式，实现一亩多收，粮渔共赢。
回答下列问题：
(1)材料甲中采用的技术与传统基因工程有所区别，但是也需要在构建表达载体后采用农杆菌转化法将载体导入水稻愈伤组织，愈伤组织再经再分化过程形成新型水稻植株。经检测，新型水稻的稻米镉含量不但比对照组稻米镉含量低_，而且远低于稻米镉含量的国际和国内安全标准。
(2)材料乙中的青蛙在该生态系统的成分属于消费者。建设该类生态种养新模式的目的是遵循自然界物质循环的规律，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、系统学和工程学原理等。
〔对应训练〕
4．我国珠江三角洲地区，为了充分利用土地，创造了一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统——桑基鱼塘，如图所示。据图回答有关问题：

(1)生态工程遵循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、系统学和工程学原理等。
(2)该生态工程能将蚕沙、蔗叶、滤泥等变成鱼类的饵料，塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物，为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养，这一过程不但实现了废弃物的资源化，而且体现了生态经济的“循环经济”原则。
(3)蚕沙是蚕食桑叶后排泄出来的粪便，蚕沙富含粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维等营养物质，是上等的肥料，也是猪、鱼、羊的理想饲料。某种鱼专以蚕沙为食，假设某一时间段蚕从上一个营养级固定的能量为1.5×105 kJ，那么这部分能量最多有0kJ被这种鱼所同化。
(4)该生态系统向外输出的物质主要有蚕丝、鱼、糖等。
(5)该生态系统与一般的自然生态系统相比较，抵抗力稳定性较低，所以需要人们不断输入物质与能量。
(6)桑基鱼塘的生产方式与改造前的传统耕作方式比较，主要的优点有减轻水患、提高经济效益、减少环境污染等(合理即可)(至少答2点)。

课末总结

1．〔思维导图〕

2．〔简答题常考长句分析〕
1．防止多精入卵的两道屏障是：透明带反应和卵细胞膜反应。
2．胚胎发育过程：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官分化→幼体。囊胚开始出现细胞分化，原肠胚出现胚层分化。
3．胚胎移植的基本程序：对供、受体的选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎移植→移植后检查。
4．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良动物的繁殖潜力。
5．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处理供体使其超数排卵。
6．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。
3．〔探究高考·明确考向〕
1．(2017·江苏卷，14)下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是(　C　)
A．精子在获能液中于37 ℃、5% CO2条件下培养的目的是使精子获能
B．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用
C．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异
D．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
[解析]　精子在获能液中于适宜条件下培养可以使精子获能，A项正确；小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射促性腺激素能促进其超数排卵，B项正确；分割的胚胎细胞虽有相同的遗传物质，但由于生物的性状还受环境等因素的影响，故发育成的个体会存在形态学差异，C项错误；胚胎干细胞可以发育成组织、器官，注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育，D项正确。
2．(重庆卷，8)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。
(1)拟进行如下杂交：
♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)→C
选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常生长发育或胚胎发育。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是隐性性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是♂A×♀C，后代中出现这种母牛的概率是1/8(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。
(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。

精子要具有受精能力，需对其进行获能或增强活力处理；卵子的成熟在过程③中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖，其作用是供能。为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的性别、高产奶和适应生长的基因。子代母牛的优良性状与过程②的基因重组有关。
(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。
[解析]　(1)由于B是具有适宜本地生长基因的纯合子，故选择B作为母本，可使胚胎在母体内正常生长发育。让B与纯合的具有高产奶基因的A杂交得到C，C牛的产奶量并未提高，可推知高产奶是隐性性状，而C为杂合子。因引进的是含高产奶基因的纯种公牛，故可选用♂A×♀C杂交组合，后代中高产奶且适宜本地生长的母牛的概率为1/4×1/2＝1/8。
(2)精子受精前需进行获能处理，卵子的减Ⅱ分裂在受精作用即过程③中才得以完成；体外培养胚胎时，需在培养液中提供葡萄糖等物质以保证充足的能量供应。为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的性别，以及是否具有高产奶和适应生长等优良基因，子代母牛的优良性状与过程②的基因重组有关。
(3)利用胚胎分割和胚胎移植技术，可同时获得多个基因型相同的后代，提高了已有胚胎的利用率。
3．(2019·江苏卷，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：

(1)对1号猪使用 促性腺激素处理，使其超数排卵，收集并选取处在减数第二次分裂中期时期的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块，用胰蛋白酶(胶原蛋白酶)处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是 维持培养液的pH。
(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行分割。产出的基因编辑猪的性染色体来自2号猪。
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有①④(填序号)。
①DNA测序　　 ②染色体倍性分析
③体细胞结构分析　　 ④抗原－抗体杂交
[解析]　(1)利用促性腺激素使雌性个体超数排卵，可得到较多的卵母细胞，将获得的卵母细胞培养到减数第二次分裂中期时，才可以进行核移植。(2)采集组织块是为了得到组织细胞，利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织块可将组织细胞分散开；对组织细胞进行培养时，培养箱中CO2的作用是维持培养液的pH。(3)为了获得更多的基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行分割。通过核移植技术获得的个体，其性染色体来自提供细胞核的个体，应为2号猪。(4)检测病毒外壳蛋白基因是否导入受体细胞的方法是DNA分子杂交或DNA测序，检测目的基因是否在受体内表达常用的方法是抗原—抗体杂交。
4．(2019·江苏卷，20)为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如下图。下列叙述正确的是(　D　)

A．过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中
B．过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化
C．过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生
D．原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性
[解析]　过程①是制备原生质体，获得的原生质体若悬浮在30%的蔗糖溶液中会失水皱缩，A项错误。过程②是植物组织培养的再分化过程，需提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化，B项错误。秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，且脱分化形成的愈伤组织细胞已经具备细胞壁，故过程③不需要用秋水仙素处理，C项错误。原生质体虽无细胞壁，但含有细胞核，细胞核中含有个体发育所需的全部遗传信息，故原生质体仍保持细胞的全能性，D项正确。