第一篇：高中生物選修三課后題答案和提示

高中生物選修三《現(xiàn)代生物科技專題》課后題答案和提示

專題一 基因工程

1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具

（一）思考與探究

1.限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎？以下是四種不同限制酶切割形成的DNA片段：(1)?CTGCA(2)?AC(3)GC? ?G ?TG CG?（4）?G(5)G?(6)?GC ?CTTAA ACGTC? ?CG(7)GT?(8)AATTC? CA? G? 你是否能用DNA連接酶將它們連接起來？ 答：2和7能連接形成?ACGT?

?TGCA?； 4和8能連接形成?GAATTC?

?CTTAAG?； 3和6能連接形成?GCGC?

?CGCG?； 1和5能連接形成?CTGCAG?

?GACGTC?。

2.聯(lián)系你已有的知識，想一想，為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？

提示：迄今為止，基因工程中使用的限制酶絕大部分都是從細(xì)菌或霉菌中提取出來的，它們各自可以識別和切斷DNA上特定的堿基序列。細(xì)菌中限制酶之所以不切斷自身DNA，是因為微生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機制，對于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在長期演化過程中，含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。

3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？

提示：基因工程中作為載體使用的DNA分子很多都是質(zhì)粒（plasmid），即獨立于細(xì)菌擬核處染色體DNA之外的一種可以自我復(fù)制、雙鏈閉環(huán)的裸露的DNA分子。是否任何質(zhì)粒都可以作為基因工程載體使用呢？其實不然，作為基因工程使用的載體必需滿足以下條件。

（1）載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。

（2）載體DNA必需具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。（3）載體DNA必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組子的篩選。

（4）載體DNA必需是安全的，不會對受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。（5）載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進(jìn)行操作，太大就不便操作。

實際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。

嗎？若想將一個抗病基因?qū)雴巫尤~植物，如小麥，從理論上說，你應(yīng)該如何做？

提示：農(nóng)桿菌可分為根瘤農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌，在植物基因工程中以根瘤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化最多。根瘤農(nóng)桿菌廣泛存在于雙子葉植物中。據(jù)不完全統(tǒng)計，約有93屬643種雙子葉植物對根瘤農(nóng)桿菌敏感。裸子植物對該菌也敏感。當(dāng)這些植物被該菌侵染后會誘發(fā)腫瘤。近年來，也有報道該菌對單子葉植物也有侵染能力。

根瘤農(nóng)桿菌侵染植物是一個非常復(fù)雜的過程。根瘤農(nóng)桿菌具有趨化性，即植物的受傷組織會產(chǎn)生一些糖類和酚類物質(zhì)吸引根瘤農(nóng)桿菌向受傷組織集中。研究證明，主要酚類誘導(dǎo)物為乙酰丁香酮和羧基乙酰丁香酮，這些物質(zhì)主要在雙子葉植物細(xì)胞壁中合成，通常不存在于單子葉植物中，這也是單子葉植物不易被根瘤農(nóng)桿菌侵染的原因。近年來還發(fā)現(xiàn)一些中性糖，如L-阿拉伯糖、D-木糖等也有誘導(dǎo)作用。酚類物質(zhì)和糖類物質(zhì)既可以作為根瘤農(nóng)桿菌的趨化物，又可以作為農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上Vir區(qū)（毒性區(qū)）基因的誘導(dǎo)物，使Vir區(qū)基因活化，導(dǎo)致T-DNA的加工和轉(zhuǎn)移，從而侵染植物細(xì)胞。

需要注意的是農(nóng)桿菌中不同的菌株，侵染能力有差別，在基因工程中需要加以選擇使用。利用農(nóng)桿菌侵染單子葉植物進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化時，是需要加上述酚類物質(zhì)的，同時單子葉植物種類不同，農(nóng)桿菌侵染進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化的效果也有很大差異。

如果想將一個抗病毒基因轉(zhuǎn)入小麥，也可以用農(nóng)桿菌，但要注意兩點：①要選擇合適的農(nóng)桿菌菌株，因為不是所有的農(nóng)桿菌菌株都可以侵染單子葉植物；②要加趨化和誘導(dǎo)的物質(zhì)，一般為乙酰丁香酮等，目的是使農(nóng)桿菌向植物組織的受傷部位靠攏（趨化性）和激活農(nóng)桿菌的Vir區(qū)（誘導(dǎo)）的基因，使T-DNA轉(zhuǎn)移并插入到染色體DNA上。

3.利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素，聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能的知識，結(jié)合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生產(chǎn)人的糖蛋白，可以用大腸桿菌嗎？

提示：有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價結(jié)合的糖鏈，這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細(xì)胞中，大腸桿菌不存在這兩種細(xì)胞器，因此，在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的。

4.β-珠蛋白是動物血紅蛋白的重要組成成分。當(dāng)它的成分異常時，動物有可能患某種疾病，如鐮刀形細(xì)胞貧血癥。假如讓你用基因工程的方法，使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的β-珠蛋白，想一想，應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計？

提示：基本操作如下：

（1）從小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的編碼序列（cDNA）。

（2）將cDNA前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環(huán)素的基因，構(gòu)建成一個表達(dá)載體。（3）將表達(dá)載體導(dǎo)入無四環(huán)素抗性的大腸桿菌中，然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌。如果表達(dá)載體未進(jìn)入大腸桿菌中，大腸桿菌會因不含有抗四環(huán)素基因而死掉；如果培養(yǎng)基上長出大腸桿菌菌落，則表明β-珠蛋白基因已進(jìn)入其中。

（4）培養(yǎng)進(jìn)入了β-珠蛋白基因的大腸桿菌，收集菌體，破碎后從中提取β-珠蛋白。

（二）求異思維

你能推測出由mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNA的過程大致分為哪些步驟嗎？

提示：1970年，特明（H.M.Temin）和巴爾的摩（D.Baltimore）證實了RNA病毒中含有一種能將RNA轉(zhuǎn)錄成DNA的酶，這種酶被稱為依賴RNA的DNA聚合酶，由于與中心法則中的從DNA到RNA的轉(zhuǎn)錄是反向的，所以稱為反轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase）。

反轉(zhuǎn)錄酶既可以利用DNA又可以利用RNA作為模板合成與之互補的DNA鏈。像其他DNA聚合酶一樣，反轉(zhuǎn)錄酶也以5′→3′方向合成DNA（圖1-3）。

當(dāng)于天然產(chǎn)品的十分之一，雖然在大腸桿菌中合成的β-干擾素量很多，但多數(shù)是以無活性的二聚體形式存在。為什么會這樣？如何改變這種狀況？研究發(fā)現(xiàn)，β-干擾素蛋白質(zhì)中有3個半胱氨酸（第17位、31位和141位），推測可能是有一個或幾個半胱氨酸形成了不正確的二硫鍵。研究人員將第17位的半胱氨酸，通過基因定點突變改變成絲氨酸，結(jié)果使大腸桿菌中生產(chǎn)的β-干擾素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β-干擾素的貯存穩(wěn)定性高很多。

在基礎(chǔ)理論研究方面，蛋白質(zhì)工程是研究多種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、蛋白質(zhì)折疊、蛋白質(zhì)分子設(shè)計等一系列分子生物學(xué)基本問題的一種新型的、強有力的手段。通過對蛋白質(zhì)工程的研究，可以深入地揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)和生命活動的規(guī)律。

2.蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？

答：基因工程是遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)→折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。3.你知道酶工程嗎？絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，酶工程與蛋白質(zhì)工程有什么區(qū)別？

提示：酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學(xué)的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方面的一門科學(xué)技術(shù)。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用兩方面組成的。酶工程的應(yīng)用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖異構(gòu)酶這三個酶連續(xù)作用于淀粉，就可以代替蔗糖生產(chǎn)出高果糖漿；蛋白酶用于皮革脫毛膠以及洗滌劑工業(yè)；固定化酶還可以治療先天性缺酶病或是器官缺損引起的某些功能的衰竭等。至于我們?nèi)粘Ｉ钪兴姷降募用赶匆路?、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的體現(xiàn)了。通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點則在于對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會應(yīng)用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。

（二）正文中討論題

某多肽鏈的一段氨基酸序列是：?—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—? 討論：（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？

答：（1）每種氨基酸都有對應(yīng)的三聯(lián)密碼子，只要查一下遺傳密碼子表，就可以將上述氨基酸序列的編碼序列查出來。但是由于上述氨基酸序列中有幾個氨基酸是由多個三聯(lián)密碼子編碼，因此其堿基排列組合起來就比較復(fù)雜，至少可以排列出16種，可以讓學(xué)生根據(jù)學(xué)過的排列組合知識自己排列一下。首先應(yīng)該根據(jù)三聯(lián)密碼子推出mRNA序列為GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C），再根據(jù)堿基互補配對規(guī)律推出脫氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。

（2）確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因庫中獲取。

（三）異想天開

能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計相應(yīng)的基因，導(dǎo)入合適的細(xì)菌中，讓細(xì)菌生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？

提示：理論上講可以，但目前還沒有真正成功的例子。一些報道利用細(xì)菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)往往都是自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是人工設(shè)計出來而自然不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使功能知之甚少，很難設(shè)計出一個嶄新而又具有生命功能作用的蛋白質(zhì)，而且一個嶄新的蛋白質(zhì)會帶來什么危害也是人們所擔(dān)心的。

（二）正文中討論題 【實驗 胡蘿卜的組織培養(yǎng)】

1.在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？

提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。

造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。

2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進(jìn)行驗證嗎？

提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難?？梢宰寣W(xué)生參考利用胡蘿卜根進(jìn)行組織培養(yǎng)的實驗，嘗試設(shè)計出利用胡蘿卜的莖、葉、花進(jìn)行組織培養(yǎng)的實驗流程。3.請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。

提示：

提示：針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。4.高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學(xué)展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。

提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細(xì)胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。國內(nèi)外許多實驗室開展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的11種植物現(xiàn)都在進(jìn)行組織培養(yǎng)。ESC Agenetics公司宣布他們用細(xì)胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的2～5倍。國內(nèi)外在分化細(xì)胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對細(xì)胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響?，F(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實現(xiàn)通過細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標(biāo)。2.2 動物細(xì)胞工程

2.2.1動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

（一）思考與探究

1.幼齡與老齡動物的組織細(xì)胞比較，分化程度低的與分化程度高的組織細(xì)胞比較，哪一種更易于培養(yǎng)？思考一下，這是什么道理？

提示：細(xì)胞的衰老與動物機體的衰老有著密切的關(guān)系，細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)，幼齡動物細(xì)胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物則相反。所以，一般來說幼年動物的組織細(xì)胞比老年動物的組織細(xì)胞易于培養(yǎng)。同樣，組織細(xì)胞的分化程度越低，則增殖能力越強，所以更容易培養(yǎng)。2.動物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎？為什么？

提示：脫分化又稱去分化，是指分化細(xì)胞失去特有的結(jié)構(gòu)和功能變?yōu)榫哂形捶只?xì)胞特性的過程。植物的任何一部分，甚至單個細(xì)胞都具有長成完整植株的能力。但要發(fā)育成完整植株，必須先脫分化，脫分化的細(xì)胞具有發(fā)育成任何組織的能力，然后進(jìn)行再分化，形成完整植株。植物細(xì)胞培養(yǎng)主要用于農(nóng)林生產(chǎn)中的作物、苗木育種，快速繁育種苗、培育無病毒植株等，這就要求植物的組織或細(xì)胞先進(jìn)行脫分化。動物細(xì)胞的培養(yǎng)有各種用途，一般而言，動物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因高度分化的動物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個體的能力，所以，動物細(xì)胞也就沒有類似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時的脫分化過程了。要想使培養(yǎng)的動物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動物干細(xì)胞，使其分化成所需要的組織或器官。

3.1997年，美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達(dá)（Lucinda）的奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8 t，創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀(jì)錄。目前世界各國高產(chǎn)奶牛場奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為3～4 t。

（1）能利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)嗎？請說明理由。

提示：可以用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)。盧辛達(dá)的產(chǎn)奶量很高，說明它有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ)，利用盧辛達(dá)的體細(xì)胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基本上全部來自該奶牛，其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內(nèi)推廣，克隆牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖，可得到很多高產(chǎn)的后代，從而加快奶牛改良進(jìn)程。

但同時需注意，該克隆牛不能無限制地推廣，其數(shù)量不宜過多，尤其是在小范圍內(nèi)不能無限的繁殖，以避免奶牛群出現(xiàn)近親繁殖而引起種質(zhì)衰退。

（2）如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)的任務(wù)交給你，你將如何對它進(jìn)行克?。?/p>

提示：首先從盧辛達(dá)耳朵（也可用別的組織、器官，耳朵在活體上容易?。┥霞羧∫恍K組織，在體外培

是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的基本成分，其中有些氨基酸動物細(xì)胞本身不能合成（稱為必需氨基酸），必須由培養(yǎng)液提供。血清激素有胰島素、生長激素等及多種生長因子（如表皮生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子、類胰島素生長因子等）；血清還含有多種未知的促細(xì)胞生長因子、促貼附因子及其他活性物質(zhì)，能促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖和貼附。因此，細(xì)胞培養(yǎng)時，要保證細(xì)胞能夠順利生長和增殖，一般需添加10%～20%的血清。2.2.2動物細(xì)胞融合與單克隆抗體 思考與探究

1.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)與動物細(xì)胞融合技術(shù)有什么不同？

提示：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)與動物細(xì)胞融合技術(shù)基本相同，不同的是植物體細(xì)胞融合前需去掉細(xì)胞壁，然后再融合；動物細(xì)胞融合是兩個體細(xì)胞直接融合。

2.制備單克隆抗體時，為什么要選用B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成雜交瘤細(xì)胞？

提示：哺乳動物感染抗原后，其體內(nèi)會形成相應(yīng)的B淋巴細(xì)胞，B淋巴細(xì)胞能分泌相應(yīng)的抗體凝聚或殺死這些抗原。動物在免疫反應(yīng)的過程中，每一種B淋巴細(xì)胞能分泌一種特異性抗體，要想獲得大量的特異性抗體，必須使能分泌該單一抗體的B淋巴細(xì)胞大量增殖。B淋巴細(xì)胞具有產(chǎn)生單一抗體的能力，但不能在體外增殖；骨髓瘤細(xì)胞是一種癌細(xì)胞，它能在體外培養(yǎng)條件下無限增殖，但不能產(chǎn)生抗體。因此，把一種B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞融合，產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞，它會兼有兩個親本細(xì)胞的特性──在體外培養(yǎng)條件下能不斷增殖，同時能產(chǎn)生出某種特異性的抗體。

專題三 胚胎工程

3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育

（一）思考與探究

1.以精子的運行途徑為線索，設(shè)計一幅簡圖，來說明哺乳動物的受精過程。

提示：哺乳動物的受精過程主要包括精子穿越放射冠、透明帶、進(jìn)入卵黃膜、原核形成和配子融合等步驟（詳見教材中的受精過程）。

2.哺乳動物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點或不同點？

相似之處：細(xì)胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（M I和M II）才能形成精子或卵子。

不同之處：由一個精原細(xì)胞分裂最后可產(chǎn)生多個精子；一個卵原細(xì)胞最后只能生成一個卵子。精子的形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。多數(shù)哺乳動物卵子的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是在胎兒出生前完成。

3.當(dāng)你了解到精子需要獲能，受精過程中有防止多精入卵的現(xiàn)象時，你是否提出過這樣的問題：精子在雌性生殖道內(nèi)是如何獲能的？防止多精入卵的兩道防線的形成機制究竟是什么？

精液由精子和精清（精漿）兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有當(dāng)交配后精液進(jìn)入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質(zhì)解除對精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動物生殖道內(nèi)獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。

防止多精入卵主要通過透明帶反應(yīng)和卵黃膜封閉作用兩道屏障。在受精過程中，當(dāng)精子穿越透明帶觸及卵黃膜時，透明帶會立即封閉，阻止后來的精子進(jìn)入透明帶，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黃膜會立即拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，可看作是防止多精受精的第二道屏障。其生理、生化機制，請參閱有關(guān)專著。

（二）正文中討論題 【精子的發(fā)生】

1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結(jié)合，這能說是一種浪費嗎？怎樣理

1答：① 對供、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理；③ 配種或人工授精；④ 收集胚胎；⑥ 胚胎移植；⑦ 對受體母畜進(jìn)行是否妊娠的檢查。

（2）應(yīng)該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在②中，為什么要用促性腺激素處理供體母牛，在促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理？

答：供體公、母牛應(yīng)該是具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個體，而受體母牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素處理供體母牛是為了引起超數(shù)排卵，這樣就可以獲得較多的胚胎；在促性腺激素處理供體母牛前，對供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理，才能使它們的生理條件達(dá)到同步或一致，使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件。

（3）在右側(cè)的流程圖中，哪一步需要進(jìn)行沖卵？沖卵是把母畜的卵子沖出來嗎？

答：第④步需要進(jìn)行沖卵，沖卵是指將供體母畜體內(nèi)的受精卵沖出來，而不是把卵子沖出來。（4）用胚胎移植繁育良種種畜具有哪些實用意義？

提示：胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)秀個體的繁殖潛力。具體表現(xiàn)為：縮短了供體本身的繁殖周期，同時通過超數(shù)排卵處理和胚胎移植可獲得比自然繁殖多十幾倍到幾十倍的后代。

可在短期大幅度增加優(yōu)良個體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴大良種畜群，加速育種和品種改良工作。經(jīng)冷凍保存的胚胎可進(jìn)行國內(nèi)和國際交換，代替活畜的引種或進(jìn)出口。

通過胚胎移植可以人為生產(chǎn)雙胎或多胎?？梢酝ㄟ^保存胚胎來保存品種資源和瀕危動物。

（二）正文中討論題

1.在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同或相似嗎？

答：應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達(dá)到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。因此，必須做到供、受體母畜的發(fā)情時間一致。同時還要做到移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮角對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。

2.胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎？

答：胚胎移植成功率的高低與供、受體生理環(huán)境條件一致性密切相關(guān)。只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。所以我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。這樣的概括是正確的。

（三）旁欄思考題

對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，為什么要將內(nèi)細(xì)胞團均等分割？

提示：內(nèi)細(xì)胞團一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞，其他細(xì)胞為滋養(yǎng)細(xì)胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。

專題四 生物技術(shù)的安全性和倫理問題

4.1 轉(zhuǎn)基因生物的安全性

（一）正文中討論題

【論壇1】3.我國為了保證轉(zhuǎn)基因食物的安全性，都采取了哪些監(jiān)控和預(yù)防措施？

答：（1）立法是監(jiān)控農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全的有力措施。例如，中國已制定了《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實施辦法》（1996年）、《轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品安全管理臨時措施》（2002年）和《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識管理辦法》（200

2-13【熱點問題討論1】

2.倫理學(xué)家和科學(xué)家看待克隆人的角度有什么不同？

提示：倫理學(xué)家主要是從倫理學(xué)、社會學(xué)和心理學(xué)角度看問題，而科學(xué)家更多的是從科學(xué)的可行性和科學(xué)意義的角度看問題。

4.你愿意被科學(xué)家克隆嗎？為什么？

提示：參見教科書中的內(nèi)容，可以從科學(xué)角度、倫理角度和社會需求角度討論，現(xiàn)在不宜克隆人。我國明確禁止生殖性克隆人，一再重申的四不原則，體現(xiàn)了中國大多數(shù)人的價值觀取向。5.克隆人如果真的來到人間，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣正確對待他們？

提示：到時候我們恐怕并沒有必要去追究他是出于什么目的被克隆出來的，也沒有必要去爭論該成果有什么科學(xué)價值，而應(yīng)該把克隆人當(dāng)作我們社會中的一個普通成員，尊重他的人權(quán)、人格。要用他做實驗時，必須征得他自愿同意，絕不能傷害他的身心健康。社會應(yīng)該以平常心態(tài)看待克隆人，使克隆人獲得和我們一樣的生存和發(fā)展的條件。目前，克隆動物還那么困難，克隆人更加不易，當(dāng)世界上有那么幾個克隆人來到人間時，他們并不會破壞我們正常的生活秩序?！緹狳c問題討論2】

1.你是否支持設(shè)計試管嬰兒？為什么？

提示：設(shè)計試管嬰兒只是在特定背景下的一種應(yīng)急措施，需要經(jīng)過國家有關(guān)部門嚴(yán)格審批。它不宜推廣，并要嚴(yán)防濫用。

2.為什么捐出一部分骨髓救治他人，不會給捐獻(xiàn)者的身體健康造成損傷？你愿意為救人一命而捐獻(xiàn)自己一部分骨髓嗎？為什么？

提示：（1）所謂捐獻(xiàn)骨髓，實際上醫(yī)生只是從你的骨髓中分離出一部分造血干細(xì)胞供移植。因為造血干細(xì)胞在人的骨髓中相對較多，而在外周血液中卻很少。

（2）干細(xì)胞的一個重要特點是自我更新能力很強，被分離走的那部分造血干細(xì)胞，很快就會被“補齊”。因此捐獻(xiàn)骨髓不會影響捐獻(xiàn)者身體健康。

（3）醫(yī)生只是在醫(yī)學(xué)公認(rèn)的安全條件下，分離出捐獻(xiàn)者有限數(shù)量的造血干細(xì)胞，而且整個抽取、分離過程，都是在設(shè)備良好的大醫(yī)院中進(jìn)行的，一般不會對捐獻(xiàn)者造成意外傷害。

（4）捐獻(xiàn)有限造血干細(xì)胞救人一命，對個人來說是一種美德、一種欣慰和快樂，是一種高尚的人道主義表現(xiàn)?！緹狳c問題討論3】

1.你愿意獲得一張自己的基因身份證嗎？為什么？

提示：（1）現(xiàn)在要對個人所有基因進(jìn)行檢測，是不現(xiàn)實的。因為現(xiàn)在有不少基因還沒得到確定。即使只是對個別或少數(shù)基因進(jìn)行檢測，也并不是每個人都需要的。現(xiàn)在西方國家對某幾種致病基因進(jìn)行篩檢時，接受測定的人也只是有這類遺傳病家族史的個人，或這類疾病的高危個人。目的是使他們能及早采取防范措施，如養(yǎng)成良好生活習(xí)慣、定期檢查身體、適時手術(shù)等。

（2）有某種致病基因，并不一定就會患病?；寄撤N疾病，往往不是由單一原因引起的。況且已知人的很多疾病是多基因病，它是由遺傳因素和環(huán)境因素共同決定的。如果有良好的生活習(xí)慣等，往往可以使人避免患上某些遺傳性疾病。

（3）有許多疾病，測定其致病基因是相當(dāng)困難的。因此科學(xué)家認(rèn)為不如測定其所表達(dá)的蛋白質(zhì)更為快捷、有效。

（4）基因檢測給受試者造成的心理負(fù)擔(dān)或壓力必須考慮到。特別是給出似是而非的結(jié)論之后，往往會使受試者無所適從。

5提示：根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。

直接原因：1998年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導(dǎo)致的溫度升高、氣候異常有關(guān)。解決長江洪水泛濫的措施有：我國政府提出的“積極營造長江中上游水源涵養(yǎng)林和水土保持林”計劃，即以生物措施為主，結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。

在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時，要考慮到怎樣解決農(nóng)村（尤其是湖區(qū)或山區(qū)的遷出人員）的能源來源問題以及如何提高農(nóng)民的經(jīng)濟收入。

2.洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟發(fā)展模式存在什么問題？

提示：傳統(tǒng)的經(jīng)濟發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。

【“關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)”資料分析2】 1.你對“石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的？

提示：“石油農(nóng)業(yè)”大量使用化肥、農(nóng)藥和機械的生產(chǎn)方式，因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾囆远妹?。它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生物過程，變成了簡單的機械過程和化學(xué)過程。由于其投入高，產(chǎn)出也高，對糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同時它所產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日益嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問題。2.你能舉出一些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對人體健康以及環(huán)境造成危害的實例嗎？

提示：除日常生活中能夠發(fā)現(xiàn)的實例外，農(nóng)業(yè)活動對環(huán)境和人類健康造成危害的實例中，世界上影響較大的有藍(lán)嬰病。1973年，美國內(nèi)布拉斯加州首次出現(xiàn)幼兒高鐵血紅蛋白癥（藍(lán)嬰?。?。其原因是飲用水中硝酸鹽含量超過10 mg/L，這時過多的硝酸鹽會與紅細(xì)胞中的血色素結(jié)合，形成高鐵血紅蛋白。高鐵血紅蛋白不能為細(xì)胞和組織運輸足夠的氧。患兒的臨床癥狀是在口、手或腳等部位出現(xiàn)時斷時續(xù)的藍(lán)色或淡紫色，呼吸困難、腹瀉、嘔吐、抽搐，嚴(yán)重的會失去知覺，甚至死亡。硝酸鹽來源于點源污染，如下水道、畜禽養(yǎng)殖場等，或非點源污染，如對農(nóng)田、公園、草地等的施肥。3.如何理解“污染物是放錯地方的資源”這句話？

提示：對環(huán)境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術(shù)，就能夠進(jìn)行回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費。例如，對廢污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進(jìn)行回收再利用。因此說污染物是放錯了地方?jīng)]有被利用的資源。4.石油農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？

提示：在不同的國家有不同的改進(jìn)措施。例如，在我國，人多地少，應(yīng)該大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。實施的具體措施包括：可以根據(jù)田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥，多施有機肥，提高作物對水、肥等資源的利用效率，對作物秸稈和畜禽糞便進(jìn)行再利用，實現(xiàn)物質(zhì)的多級利用，等等。一方面要不斷提高土地的產(chǎn)出水平；另一方面要減少農(nóng)業(yè)活動對環(huán)境的污染，促進(jìn)社會的可持續(xù)發(fā)展?！尽拔锓N多樣性原理”資料分析】

1.為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？

提示：純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會導(dǎo)致了樹林的毀壞。

珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。

7提示： 21世紀(jì)是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵歷史階段，現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)應(yīng)該是高效的生態(tài)農(nóng)業(yè)。沼氣工程把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)、資源高效利用融為一體，不僅較好地解決了農(nóng)村的能源來源問題，而且實現(xiàn)了廢棄物的再循環(huán)利用和資源化，創(chuàng)造了新的生態(tài)產(chǎn)業(yè)，如沼氣設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)，促進(jìn)了以農(nóng)牧結(jié)合為中心的多種經(jīng)營，從而為農(nóng)村剩余勞動力提供了就業(yè)機會，促進(jìn)了農(nóng)村的綜合發(fā)展。2.目前沼氣工程還有哪些亟待解決的問題？

提示：目前沼氣工程存在的問題有：北方地區(qū)沼氣產(chǎn)氣在冬天不穩(wěn)定，需要加熱；沼氣的一次性投資較大，相當(dāng)部分的農(nóng)民財力有困難；對沼氣的研究較薄弱，例如，對發(fā)酵過程中有關(guān)微生物及一些酶的研究。應(yīng)當(dāng)加強這方面的研究，以促進(jìn)沼氣工程的推廣。5.2 生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景 答案與提示

（一）思考與探究

1.分析朝鮮三八線的資料（具體資料見教材），說明它所蘊涵的意義。

提示：生態(tài)工程的恢復(fù)作用是有限的，不能認(rèn)為只要有了生態(tài)工程，就可以先污染，后治理。人類迄今尚沒有能力完全模擬出自然的生態(tài)系統(tǒng)。自然生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)過幾十億年的進(jìn)化，每平方公里每年的無形服務(wù)價值高達(dá)6.4萬美元，而為了達(dá)到同樣的效果，用人工制造和模擬的辦法，人類至少要花費10億美元還不盡如人意。

另一方面，自然生態(tài)系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)淖晕一謴?fù)能力，我們在生態(tài)工程建設(shè)中應(yīng)該積極利用自然生態(tài)系統(tǒng)的這種能力，以節(jié)省投資。

2.在我國北方地區(qū)，由于冬天氣溫很低，會導(dǎo)致農(nóng)作物不能生長，家畜生長緩慢，甚至停止，沼氣池不能正常產(chǎn)氣；而農(nóng)民要解決蔬菜的不間斷生產(chǎn)問題。很顯然，大量使用造價昂貴、并用燃料加熱的玻璃溫室是不符合我國國情的。你能用所學(xué)知識，設(shè)計一種生態(tài)工程，來較好地解決上述問題嗎？請在畫出其物質(zhì)和能量結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上，說明你所依據(jù)的生態(tài)工程原理。

提示：（以下為參考答案，可讓同學(xué)們進(jìn)行其他設(shè)計）

教材中“四位一體”的圖所示為近年來出現(xiàn)在我國北方農(nóng)區(qū)的一種生態(tài)工程類型，它較好地解決了習(xí)題中所述問題。“四位”指沼氣池、豬禽舍、廁所及日光溫室四部分，是庭院經(jīng)濟與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合的一種生產(chǎn)模式。它的運行原理為：日光溫室的增溫效應(yīng)可使蔬菜等作物在冬天也能正常生長；同時也使豬禽免受嚴(yán)寒而快速生長；溫室內(nèi)的植物為動物提供氧氣，同時吸收二氧化碳；人、豬、禽的糞尿及蔬菜廢棄物和秸稈等物質(zhì)投入沼氣池產(chǎn)氣，同時溫室的高溫也提高了沼氣在冬天的產(chǎn)氣穩(wěn)定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于減少蔬菜的病蟲害，提高蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。

“四位一體”充分應(yīng)用了物質(zhì)循環(huán)和生物多樣性等原理，提高了單位土地面積的產(chǎn)出，同時減少了環(huán)境污染，大大提高了農(nóng)業(yè)的綜合效益。“四位一體”的物質(zhì)循環(huán)見下圖：

9恢復(fù)植被；山腰、荒地等土壤，雖然水分條件較好，但是仍不適宜種植農(nóng)作物，對于這樣的地方可以自然恢復(fù)，也可以人為種植適宜的林木、草或果樹等，加快植被恢復(fù)速度，這樣既能降低土壤侵蝕，又能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益；對溝底而言，應(yīng)建設(shè)堤壩系統(tǒng)，它可以蓄水和淤積土地，還能夠減少山體的崩塌和滑坡，保證人民的生命財產(chǎn)安全；對坡地和山腳農(nóng)田來說，土壤、水分條件良好，交通也較方便，土地生產(chǎn)力高，適宜種植農(nóng)作物來解決人們的糧食和收入等問題，但是在坡地上要水平梯田種植，以減少水土流失。根據(jù)不同的地形采取不同的措施，既要考慮到生態(tài)效益，又要考慮到人們的生活和收入問題，這體現(xiàn)了生態(tài)工程協(xié)調(diào)與平衡、因地制宜的原理和思想。

3.從這一案例看，當(dāng)?shù)厥窃趺醋龅浇?jīng)濟效益與生態(tài)效益相統(tǒng)一的？這一模式在其他小流域能夠照搬嗎？

提示：上題分析中已解答了經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的統(tǒng)一問題。這種模式在其他小流域不能照搬，還是要因地制宜地進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)，不同氣候帶、不同自然條件和不同經(jīng)濟發(fā)展水平的地區(qū)，其生態(tài)工程的模式應(yīng)各具特色。

【大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程──“三北”防護(hù)林案例】

1.國家為什么投入巨大的人力和物力興建三北防護(hù)林工程？這一工程為什么需要如此漫長的時間？

提示：三北防護(hù)林跨越中國13個省、直轄市、自治區(qū)，對我國具有重要的意義：生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量關(guān)系到這一地區(qū)人民的生產(chǎn)和生活問題，對維護(hù)社會穩(wěn)定具有重要意義；更重要的是，這一地區(qū)的生態(tài)環(huán)境關(guān)系到下游地區(qū)人民的生產(chǎn)、生活和經(jīng)濟發(fā)展，如黃河上游的水土流失容易導(dǎo)致下游地區(qū)的洪水泛濫，而危害巨大的沙塵暴的發(fā)生也與這一地區(qū)的土地沙漠化關(guān)系密切；同時這里自然礦產(chǎn)資源豐富，對我國的經(jīng)濟發(fā)展和國家安全具有重要戰(zhàn)略意義。

這一地區(qū)區(qū)域廣闊，氣候、自然條件復(fù)雜，總體經(jīng)濟發(fā)展水平較低等情況也決定了這個工程需要較長的時間，非一朝一夕之功。

2.這一工程橫跨多個省區(qū)，根據(jù)協(xié)調(diào)與平衡原理和生物多樣性原理，不同地區(qū)在造林設(shè)計上應(yīng)當(dāng)注意什么問題？

提示：首先應(yīng)考慮樹種的生態(tài)適應(yīng)性問題，種植適宜品種，宜林則林，宜灌則灌，宜草則草；其次要考慮樹種的多樣性，保證防護(hù)林體系的穩(wěn)定性；不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r采取不同的策略，如條件惡劣的地區(qū)應(yīng)該結(jié)合自然恢復(fù)力，而農(nóng)區(qū)的防護(hù)林中農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)可能占較大比重?！緷竦厣鷳B(tài)恢復(fù)工程案例】 1.當(dāng)初人們?yōu)槭裁匆獓焯铮?/p>

提示：主要原因：我國歷來人多地少，在“以糧為綱”的年代，圍湖造田，種植農(nóng)作物，以生產(chǎn)更多的糧食；片面強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展，沒有認(rèn)識到湖泊的巨大生態(tài)調(diào)節(jié)功能也是重要原因。

2.為什么說“退耕還湖”是一項巨大的系統(tǒng)工程？實施這一工程面臨的主要困難是什么？

提示：退耕還湖不僅包括退耕地為湖區(qū)，還包括退耕后湖區(qū)上游以及湖區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作；更重要的是原耕地上居民的遷移，要解決遷出居民的生活和就業(yè)等問題，這是退耕還湖工程的主要困難。3.地處湖區(qū)上游的人們對濕地恢復(fù)生態(tài)工程負(fù)有什么責(zé)任？

提示：保護(hù)環(huán)境，減少水土流失和水污染。例如,減少工廠、生活污水往水體中的排放，農(nóng)田中減少化肥和農(nóng)藥的施用量等。

【礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程案例】

1.在這一案例中，恢復(fù)植被的措施是植樹和種草，為什么不是種植農(nóng)作物？

提示：礦區(qū)土壤條件惡劣，不適宜農(nóng)作物的生長，因此代之以適應(yīng)性強，耐旱的灌木、草和樹。2.怎樣合理地籌劃養(yǎng)殖肉牛的數(shù)量？

第二篇：高中生物選修三

《基因工程》專題

1.基因工程技術(shù)引起的生物變異屬于（）

A．染色體變異 B．基因突變 C．基因重組 D． 不可遺傳的變異 2.在基因工程中，把選出的目的基因（共1000個脫氧核苷酸對，其中腺嘌呤脫氧核苷酸是460個）放入DNA擴增儀中擴增4代，那么，在擴增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是（）

A．540個

B．8100個

C．17280個

D．7560個 3.基因工程的操作步驟：①使目的基因與運載體相結(jié)合，②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求，④提取目的基因。正確的操作順序是（）

A．③②④①

B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② 4.我國科學(xué)家運用基因工程技術(shù)，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞并成功表達(dá)，培育出了抗蟲棉。下列敘述不正確的是（）A．抗蟲基因的提取和運輸都需要專用的工具和運載體

B．重組DNA分子中增加一個堿基對，不一定導(dǎo)致毒蛋白的毒性喪失

C．抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞到近緣作物，從而造成基因污染 D．轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花對抗生素抗性來確定的

5.當(dāng)前醫(yī)學(xué)上，蛋白質(zhì)工程藥物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白質(zhì)類替代治療劑，則基因工程藥物與蛋白質(zhì)工程藥物的區(qū)別是（）A．都與天然產(chǎn)物完全相同 B．都與天然產(chǎn)物不相同

C．基因工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同，蛋白質(zhì)工程藥物與天然產(chǎn)物不相同 D．基因工程藥物與天然產(chǎn)物不相同，蛋白質(zhì)工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同 6．下列不屬于動物細(xì)胞工程應(yīng)用的是()． A．大規(guī)模生產(chǎn)干擾素．用于抵抗病毒引起的感染 B．為大面積燒傷的病人提供移植的皮膚細(xì)胞 C．大規(guī)模生產(chǎn)食品添加劑、殺蟲劑等

D．利用胚胎移植技術(shù)，加快優(yōu)良種畜的繁殖

7．用動物細(xì)胞工程技術(shù)獲取單克隆抗體，下列實驗步驟中錯誤的是()．． A．將抗原注入小鼠體內(nèi)，獲得能產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞 B．用胰蛋白酶處理培養(yǎng)過程中的雜交髓瘤細(xì)胞

C．用聚乙二醇（PEG）作誘導(dǎo)劑，促使能產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞與小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合 D．篩選雜交資金積累細(xì)胞，并從中選出能產(chǎn)生所需抗體的細(xì)胞群，培養(yǎng)后提取單克隆抗體

8．在進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中的某種化合物被 3H標(biāo)記。一段時間后，發(fā)現(xiàn) 3H只集中在愈傷組織細(xì)胞的細(xì)胞核、線粒體和葉綠體。則培養(yǎng)基中被標(biāo)記的化合物最可能是()． A.氨基酸 B．核苷酸 C．葡萄糖 D．水

9．下圖為植物組織培養(yǎng)的基本過程，則制作人工種子，及生產(chǎn)治療燙傷、割傷的藥物紫草素，應(yīng)分別選用編號是的（）

A．④② B．③② C．③④ D．④③ 10．下面關(guān)于植物細(xì)胞工程的敘述，正確的是（）

A.葉肉細(xì)胞脫分化后可形成無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞

B．葉肉細(xì)胞經(jīng)再分化過程可形成愈傷組織 C.融合植物葉肉細(xì)胞時，應(yīng)先去掉細(xì)胞膜

D．葉肉細(xì)胞離體培養(yǎng)時，可以表現(xiàn)出全能性

11．下列關(guān)于細(xì)胞工程的有關(guān)敘述，不正確的是（）

A．利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株，從紫草的愈傷組織中提取紫草素，利用細(xì)胞工程培育“番茄-馬鈴薯”雜種植株，都利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，而利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株沒有采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)

B．在進(jìn)行組織培養(yǎng)時，由根尖細(xì)胞形成愈傷組織的過程中，可能會發(fā)生細(xì)胞脫分化，染色體變異或基因突變，而不可能發(fā)生細(xì)胞分化和基因重組

C．動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交相比，誘導(dǎo)融合的方法，所用的技術(shù)手段，所依據(jù)的原理均相同，都能形成雜種細(xì)胞和雜種個體

D．“試管嬰兒”實質(zhì)上就是“體外受精”和“胚胎移植”的“產(chǎn)物”，不能使不能產(chǎn)生精子或卵細(xì)胞的夫婦能得到自己的孩子；單克隆抗體的制備采用了動物細(xì)胞融合技術(shù)和動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

12．用純種的高桿(D)抗銹(T)小麥與矮桿(d)易染銹病(t)小麥培育矮桿抗銹病小麥新品種的方法如下：

高桿抗銹病×矮桿易銹病

Fl

雄配子

幼苗

選出符合要求的品種下列有關(guān)此種育種方法的敘述中，正確的是()A．這種育種方法叫雜交育種 B．過程④必須使用生長素處理 C．這種方法的最大優(yōu)點是縮短育種年限 D．③過程必須經(jīng)過受精作用 13.精子的變形過程中（）演變?yōu)榫拥奈?/p>

A.高爾基體 B.細(xì)胞核 C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng) D.中心體 14.當(dāng)卵細(xì)胞達(dá)到（）時期時，才具備與精子受精的能力

A.減數(shù)第二次分裂后期 B.減數(shù)第一次分裂末期

C.減數(shù)第二次分裂中期 D.減數(shù)第二次分裂結(jié)束成熟

15.供、受體母牛選擇好后，要用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理的原因是（）A、防止受體牛不愿意接受胚胎

B、只有受體與供體的生理狀態(tài)相同，被移植的胚胎才能繼續(xù)正常發(fā)育 C、只要發(fā)情排卵后，各階段時間內(nèi)的變化，供、受體生理狀態(tài)完全相同 D、同期發(fā)情處理后，卵細(xì)胞和精子受精結(jié)合能力強

16.英國科學(xué)家維爾穆特首次用羊的體細(xì)胞（乳腺細(xì)胞）成功地培育出一只小母羊，取名“多利”，這一方法被稱之為“克隆”，以下四項中與此方法在本質(zhì)上最相近的是（）

A將兔的早期胚胎分割后，分別植入兩只母兔的子宮內(nèi)，并最終發(fā)育成兩只一樣的兔子

B將人抗病毒基因嫁接到煙草DNA分子上，培育出具有抗病毒能力的煙草新品種 C將鼠骨髓瘤細(xì)胞與經(jīng)過免疫的脾細(xì)胞融合成雜交瘤細(xì)胞

D將人的精子與卵細(xì)胞在體外受精，待受精卵在試管內(nèi)發(fā)育到囊胚期時，再植入女性子宮內(nèi)發(fā)育成“試管嬰兒”

17.下列屬于精子、卵子發(fā)生上的區(qū)別的是()A．細(xì)胞的分裂方式 B．卵子在卵巢內(nèi)的儲備 C．成熟細(xì)胞的染色體數(shù)量 D．細(xì)胞遺傳物質(zhì)的變化 18．受精過程的順序為()①第一次卵裂開始 ②釋放第二極體 ③頂體反應(yīng) ④穿越透明帶

⑤雌、雄原核的形成 ⑥核膜消失，雌、雄原核融合

A．①②③④⑤⑥ B．③②④⑤⑥① C．④⑤②①③⑥ D．③④②⑤⑥① 19．中科院動物所和福州大熊貓研究中心合作，通過將大熊貓的細(xì)胞核植人去核后的兔子卵細(xì)胞中，在世界上最早克隆出一批大熊貓早期胚胎，這表明我國的大熊貓人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有關(guān)克隆大熊貓胚胎的敘述中，錯誤的是()A．在形成早期胚胎的過程中，依次經(jīng)歷了卵裂、囊胚、原腸胚等幾個階段 B．兔子卵細(xì)胞質(zhì)的作用是激發(fā)大熊貓細(xì)胞核的全能性 C．克隆出的早期胚胎中，各細(xì)胞間具有相同的遺傳信息 D．在形成早期胚胎的過程中，尚未出現(xiàn)細(xì)胞的分化

20．胚胎干細(xì)胞功能特性不包括()A．具有發(fā)育的全能性 B．體外培養(yǎng)可以分化成各種組織、器官 C．冷凍保存可以進(jìn)行遺傳改造 D．可以進(jìn)行增殖

21．一般情況下，下列的細(xì)胞中分化程度由高到低的順序依次是()①卵細(xì)胞 ②受精卵 ③胚胎干細(xì)胞 ④造血干細(xì)胞 ⑤神經(jīng)細(xì)胞 A．⑤①②③④ B．⑤③①②④ C．⑤①④②③ D．⑤①④③② 22．“試管嬰兒”技術(shù)是解決不孕癥的有效手段，1978年世界上誕生了第一例“試管嬰兒”。這項技術(shù)實際上是指受精卵在體外培養(yǎng)3~5天，形成胚胎后移植回母體子宮，著床著繼續(xù)發(fā)育形成胎兒直至分娩，請判斷“試管嬰兒”技術(shù)在生物學(xué)上依據(jù)的原理是（）

A．有性生殖 B．無性生殖 C．克隆技術(shù) D．基因工程 23．接種過疫苗的人，在遇到同樣的生物戰(zhàn)劑（用于戰(zhàn)爭的病原微生物或毒素）時，仍然要再次接種疫苗，原因是（）A．這些人已喪失免疫力

B．這些人體內(nèi)沒形成記憶細(xì)胞 C．原來的接種不成功

D．這些病原微生物突變快，變異性強

二、解答題

1．2008年諾貝爾化學(xué)獎授予了三位在研究綠色熒光蛋白（GFP）方面做出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。綠色熒光蛋白能在藍(lán)光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光，這樣借助GFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部的移動情況，幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。下圖為我國首例綠色熒光蛋白（GFP）轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示意圖，據(jù)圖回答：

注：圖中通過過程①、②形成重組質(zhì)粒，需要限制性內(nèi)切酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制性內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點是—GGATCC—，限制性內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是—GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶Ⅱ的切點?！?/p>

↓（1）在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來，理由是：。

（2）過程③將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬胎兒成纖維細(xì)胞時，采用最多的方法是。

（3）如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達(dá)的基因一起構(gòu)建到載體上，GFP基因可以作為基因表達(dá)載體上的標(biāo)記基因，其作用是。獲得的轉(zhuǎn)基因克隆豬，可以解決的醫(yī)學(xué)難題是，可以避免。

（4）目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍(lán)色熒光蛋白，黃色熒光蛋白等，采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍(lán)色熒光蛋白過程的正確順序是：（用數(shù)字表示）。①推測藍(lán)色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸②藍(lán)色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計序列③藍(lán)色熒光蛋白基因的修飾（合成）④表達(dá)出藍(lán)色熒光蛋白。

目前所用的質(zhì)粒載體主要是以天然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒，pBR322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體，其主要結(jié)構(gòu)如圖所示。

(1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時要有抗性基因，以便于。

(2)pBR322分子中有單個EcoR I限制酶作用位點，EcoR 1只能識別序列一GAATTC一，并只能在G與A之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1個EcoR I的切點，請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoR I切割后所形成的黏性末端。(2分)

(3)pBR322分子中另有單個的BamHI限制酶作用位點，現(xiàn)將經(jīng)BamHI處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶BgIⅡ處理得到的目的基因，通過DNA連接酶作用恢復(fù)______ 鍵，成功的獲得了重組質(zhì)粒。

(4)為了檢測上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無ampR和tetR的大腸桿菌，將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖二的菌落。再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖三的結(jié)果(空圈表示與圖二對照無菌落的位置)。與圖三空圈相對應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)型是________，圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是_____。

2.（1）野生馬鈴薯品種的植株具有較強的抗病、抗蟲、抗鹽堿、抗寒能力，但塊莖不能食用。俄、德、芬蘭專家共同做實驗研究，用野生馬鈴薯與馬鈴薯的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，培育出了生活能力強的雜交系馬鈴薯。

①專家在實驗中，需用到的酶主要有 和 酶等。②專家在實驗中，需要用到聚乙二醇（PEG），其目的是。

③對于農(nóng)民，種植雜交系馬鈴薯除可獲得較高的收成外，還有什么優(yōu)點？（要求寫出兩點）（2分）。④運用此植物體細(xì)胞雜交法可使本來存在著生殖隔離的物種進(jìn)行雜交，培育出兼有兩物種品質(zhì)的優(yōu)良物種，最好用下列哪種方法？（）

A、單倍體育種法 B、雜交育種法 C、植物組織培養(yǎng)法 D、花藥離體培養(yǎng)法

（2）一種重癥聯(lián)合免疫缺陷病（簡稱SCID），這種患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細(xì)菌或病毒感染，就會發(fā)病死亡。經(jīng)研究證實，SCID病人細(xì)胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶（簡稱ADA）的基因ada發(fā)生了突變。目前，人們已經(jīng)找到了治療該疾病的方案。如下圖：

（1）運載體必須具備的條件是（）（2分）

A．能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并保存 B．具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接 C．具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選 D．是環(huán)狀形態(tài)的DNA分子

（2）在此圖過程中用到的基因操作工具分別是。（2分）

（3）研究人員將ada注入淋巴細(xì)胞，而不是其他細(xì)胞，其原因是什么？。（2分）

（4）圖中的治療方法是_______（體內(nèi)或體外）基因治療法，這是___________生物技術(shù)的應(yīng)用。請列舉除了在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，該生物技術(shù)在其他領(lǐng)域的一些成就。

（5）可用SCID病人的血液來作為實驗“DNA粗提取”的實驗材料嗎？為什么？(2分)

3.2n/4n 嵌合體胚胎是指用四倍體(4n)胚胎與二倍體胚胎(2n)或胚胎干細(xì)胞(ES 細(xì)胞)進(jìn)行聚合，形成由二倍體和四倍體細(xì)胞組成的嵌合體。2n/4n 嵌合體胚胎的構(gòu)

建 常用方法如下圖，請據(jù)圖分析回答：

（1）受精卵是胚胎發(fā)育的開端，圖中的卵細(xì)胞達(dá)到 時期，才具備受精的能力，而精子需經(jīng)過 過程才能和卵細(xì)胞結(jié)合。

（2）2N的ES細(xì)胞來自胚胎發(fā)育過程的 期，本實驗中從功能上說明了該細(xì)胞

（3）2n/4n 嵌合體胚胎的構(gòu)建用到的現(xiàn)代生物工程技術(shù)主要有：

（4）ES細(xì)胞經(jīng)嵌合體方法培育的動物與核移植方法培育的動物相比，遺傳物質(zhì)來源的區(qū)別主要是什么？（2分）

2.一對健康夫婦生下一男嬰，一歲時腦出血死亡，二年后女方懷孕6個月時，經(jīng)羊水及臍帶血診斷為男孩且患血友病，遂引產(chǎn)。于是夫婦倆到廣州中山醫(yī)附屬一院做試管嬰兒。醫(yī)生培養(yǎng)7個活體胚胎，抽取每個胚胎1-2個細(xì)胞檢查后，選兩個胚胎移植，最后一個移植成功，出生了一健康女嬰，她是我國第三代試管嬰兒。請回答：

（1）試管嬰兒技術(shù)作為現(xiàn)代生物技術(shù)和母親正常懷孕生產(chǎn)的過程的相同之處是，不同點在于_______________________________。

（2）如果B、b表示血友病基因或正?；?，則父、母親的基因型分別是___________、_________。如果該夫婦再生一男孩，患血友病的概率是_________。

（3）醫(yī)生抽取活體胚胎的1或2個細(xì)胞后，可通過觀察____________判斷早期胚胎的性別，你認(rèn)為醫(yī)生應(yīng)選用____________性胚胎進(jìn)行移植，應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)，現(xiàn)在人們已能夠選取最理想的胚胎，其基因型應(yīng)該是____________。自然狀態(tài)下，出現(xiàn)這樣的胚胎的概率是____________。該實例體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于社會和人類生活的重要意義。

（4）供體器官的短缺和排斥反應(yīng)是制約器官移植的兩個重要問題。而治療性克隆能最終解決這兩個問題。下圖是治療性克隆的過程圖解：

Ⅰ.請在上圖中橫線上填上適當(dāng)?shù)男g(shù)語：①

；②

Ⅱ.上圖中的③④表示的生理過程是

Ⅲ.我國禁止生殖性克隆，但不反對治療性克隆的研究，而美國國會反對治療性克隆。請你談?wù)劄槭裁匆磳寺∪?？?分）

選擇題 1-10 CBCDC CBBBA 11-20 CCDCB ABDDB 21-24DADB 1.共12分 1.(6分)（1）可以連接 因為由兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或

是 可以互補的）

（2）顯微注射技術(shù)

（3）為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因;發(fā)生免疫排斥反應(yīng)

（4）②①③④ 2.(6分)(1)篩選(鑒別目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞)(2)-------------(2分)

(3)磷酸二酯鍵

(4)能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素pBR322質(zhì)粒

2.（17分）1（1）（6分）

①纖維素酶 果膠酶 ②誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合

③可少施農(nóng)藥；可在鹽堿地區(qū)種植-----------------------(2分)。④C 2（1分)（1）ABC--------（2分）

（2）限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、運載體（3）腺苷酸脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，而淋巴細(xì)胞才能產(chǎn)生抗體等免疫物質(zhì)----------------（2分）

（4）體外 基因工程 舉基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域外的應(yīng)用即可，如有抗蟲轉(zhuǎn)基因植物，抗逆轉(zhuǎn)基因植物等。

（5）不能，因為人屬于哺乳動物，成熟的紅細(xì)胞中不含細(xì)胞核、線粒體，所以幾乎不含DNA，很難提取到DNA。---(2分)

3.（21分）1（7分）（1）減數(shù)第二次分裂中期 精子獲能

（2）囊胚 具有發(fā)育的全能性

（3)動物細(xì)胞的培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合和胚胎移植（寫對2個得1分）

（4）用ES細(xì)胞經(jīng)嵌合體方法克隆的動物是完全的復(fù)制體，而用核移植方法克隆 的動物只是核型一致，但胞質(zhì)類型卻不一定相同。---------------（2分）2（14分）．(1)雙親生殖細(xì)胞都融合為合子 試管嬰兒是體外受精,胚胎移植的產(chǎn)物

1BBb(2)XY XY 2

1BB(3)性染色體形態(tài) 女 XX 4

（4）Ⅰ．①細(xì)胞核

②內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞 Ⅱ．細(xì)胞分化

Ⅲ．-------------------------（答案合理即可，任意答對兩點給2分）

①嚴(yán)重違反了人類倫理道德

②沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念

③是在人為地制造心理上和社會地位上都不健全的人

④克隆技術(shù)尚不成熟，可能克隆出有嚴(yán)重生理缺陷的孩子

第三篇：高中生物選修3教材課后習(xí)題答案

高中生物選修3教材答案

?1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具

（一）思考與探究

1.限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎？以下是四種不同限制酶切割形成的DNA片段：

(1)…CTGCA(2)…AC(3)GC…（4）…G

…G …TG CG… …CTTAA(5)G…(6)…GC(7)GT…(8)AATTC…

ACGTC… …CG CA… G… 你是否能用DNA連接酶將它們連接起來？ 答：2和7能連接形成…ACGT… …TGCA…；

4和8能連接形成…GAATTC… …CTTAAG…；

3和6能連接形成…GCGC…

…CGCG…； 1和5能連接形成…CTGCAG…

…GACGTC…。

2.聯(lián)系你已有的知識，想一想，為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？

提示：迄今為止，基因工程中使用的限制酶絕大部分都是從細(xì)菌或霉菌中提取出來的，它們各自可以識別和切斷DNA上特定的堿基序列。細(xì)菌中限制酶之所以不切斷自身DNA，是因為微生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機制，對于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在長期演化過程中，含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵（本題不要求學(xué)生回答的完全，教師可參考教師用書中的提示，根據(jù)學(xué)生的具體情況，給予指導(dǎo)。上述原則也應(yīng)適用于其他章節(jié)中有關(guān)問題的回答）。

3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？

提示：基因工程中作為載體使用的DNA分子很多都是質(zhì)粒（plasmid），即獨立于細(xì)菌擬核DNA之外的一種可以自我復(fù)制、雙鏈閉環(huán)的裸露的DNA分子。是否任何質(zhì)粒都可以作為基因工程載體使用呢？其實不然，作為基因工程使用的載體必需滿足以下條件。（1）載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位臵，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。

（2）載體DNA必需具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。

（3）載體DNA必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組子的篩選。

生物選修3教材答案

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共26頁

（4）載體DNA必需是安全的，不會對受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。

（5）載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進(jìn)行操作，太大就不便操作。實際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。

4.網(wǎng)上查詢：DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領(lǐng)嗎？

提示：迄今為止，所發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力，至于原因，現(xiàn)在還不清楚，也許將來會發(fā)現(xiàn)可以連接單鏈DNA的酶。

（二）尋根問底

1.根據(jù)你所掌握的知識，你能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？ 提示：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。2.DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？

答：不是一回事?；蚬こ讨兴玫倪B接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為E·coliDNA連接酶。另一種是從T4噬菌體中分離得到，稱為T4DNA連接酶。這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA的缺口（nick），而不能連接單鏈DNA。DNA連接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯鍵（在相鄰核苷酸的3位碳原子上的羥基與5位碳原子上所連磷酸基團的羥基之間形成），那么，二者的差別主要表現(xiàn)在什么地方呢？（1）DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。

（2）DNA聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補的DNA鏈；而DNA連接酶是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。因此DNA連接酶不需要模板。

此外，二者雖然都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。

（三）模擬制作討論題

1.你模擬插入的DNA片段能稱得上一個基因嗎？ 提示：不能。因為一般基因有上千個堿基對。

2.如果你操作失誤，堿基不能配對?？赡苁鞘裁丛蛟斐傻?？ 提示：可能是剪切位點或連接位點選得不對（也可能是其他原因）。

（四）旁欄思考題

想一想，具備什么條件才能充當(dāng)“分子運輸車”？

提示：能自我復(fù)制、有一個或多個切割位點、有標(biāo)記基因位點及對受體細(xì)胞無害等。

?1.2 基因工程的基本操作程序

（一）思考與探究

1.作為基因工程表達(dá)載體，只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么？

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答：不可以。因為目的基因在表達(dá)載體中得到表達(dá)并發(fā)揮作用，還需要有其他控制元件，如啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。必須構(gòu)建上述元件的主要理由是：

（1）生物之間進(jìn)行基因交流，只有使用受體生物自身基因的啟動子才能比較有利于基因的表達(dá)；

（2）通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動子，只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無法轉(zhuǎn)錄；

（3）目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標(biāo)記；

（4）為了增強目的基因的表達(dá)水平，往往還要增加一些其他調(diào)控元件，如增強子等；（5）有時需要確定目的基因表達(dá)的產(chǎn)物存在于細(xì)胞的什么部位，往往要加上可以標(biāo)識存在部位的基因（或做成目的基因與標(biāo)識基因的融合基因），如綠色熒光蛋白基因等。2.根據(jù)農(nóng)桿菌可將目的基因?qū)腚p子葉植物的機理，你能分析出農(nóng)桿菌不能將目的基因?qū)雴巫尤~植物的原因嗎？若想將一個抗病基因?qū)雴巫尤~植物，如小麥，從理論上說，你應(yīng)該如何做？

提示：農(nóng)桿菌可分為根瘤農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌，在植物基因工程中以根瘤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化最多。根瘤農(nóng)桿菌廣泛存在于雙子葉植物中。據(jù)不完全統(tǒng)計，約有93屬643種雙子葉植物對根瘤農(nóng)桿菌敏感。裸子植物對該菌也敏感。當(dāng)這些植物被該菌侵染后會誘發(fā)腫瘤。近年來，也有報道該菌對單子葉植物也有侵染能力。

根瘤農(nóng)桿菌侵染植物是一個非常復(fù)雜的過程。根瘤農(nóng)桿菌具有趨化性，即植物的受傷組織會產(chǎn)生一些糖類和酚類物質(zhì)吸引根瘤農(nóng)桿菌向受傷組織集中。研究證明，主要酚類誘導(dǎo)物為乙酰丁香酮和羧基乙酰丁香酮，這些物質(zhì)主要在雙子葉植物細(xì)胞壁中合成，通常不存在于單子葉植物中，這也是單子葉植物不易被根瘤農(nóng)桿菌侵染的原因。近年來還發(fā)現(xiàn)一些中性糖，如L-阿拉伯糖、D-木糖等也有誘導(dǎo)作用。酚類物質(zhì)和糖類物質(zhì)既可以作為根瘤農(nóng)桿菌的趨化物，又可以作為農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上Vir區(qū)（毒性區(qū)）基因的誘導(dǎo)物，使Vir區(qū)基因活化，導(dǎo)致T-DNA的加工和轉(zhuǎn)移，從而侵染植物細(xì)胞。需要注意的是農(nóng)桿菌中不同的菌株，侵染能力有差別，在基因工程中需要加以選擇使用。利用農(nóng)桿菌侵染單子葉植物進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化時，是需要加上述酚類物質(zhì)的，同時單子葉植物種類不同，農(nóng)桿菌侵染進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化的效果也有很大差異。

如果想將一個抗病毒基因轉(zhuǎn)入小麥，也可以用農(nóng)桿菌，但要注意兩點：①要選擇合適的農(nóng)桿菌菌株，因為不是所有的農(nóng)桿菌菌株都可以侵染單子葉植物；②要加趨化和誘導(dǎo)的物質(zhì)，一般為乙酰丁香酮等，目的是使農(nóng)桿菌向植物組織的受傷部位靠攏（趨化性）和激活農(nóng)桿菌的Vir區(qū)（誘導(dǎo)）的基因，使T-DNA轉(zhuǎn)移并插入到染色體DNA上。3.利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素，聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能的知識，結(jié)合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生產(chǎn)人的糖蛋白，可以用大腸桿菌嗎？

提示：有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價結(jié)合的糖鏈，這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細(xì)胞中，大腸桿菌不存在這兩種細(xì)胞器，因此，在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的。4.β-珠蛋白是動物血紅蛋白的重要組成成分。當(dāng)它的成分異常時，動物有可能患某種疾病，如鐮刀形細(xì)胞貧血癥。假如讓你用基因工程的方法，使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的β-珠蛋白，想一想，應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計？

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提示：基本操作如下：

（1）從小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的編碼序列（cDNA）。

（2）將cDNA前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環(huán)素的基因，構(gòu)建成一個表達(dá)載體。

（3）將表達(dá)載體導(dǎo)入無四環(huán)素抗性的大腸桿菌中，然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌。如果表達(dá)載體未進(jìn)入大腸桿菌中，大腸桿菌會因不含有抗四環(huán)素基因而死掉；如果培養(yǎng)基上長出大腸桿菌菌落，則表明β-珠蛋白基因已進(jìn)入其中。

（4）培養(yǎng)進(jìn)入了β-珠蛋白基因的大腸桿菌，收集菌體，破碎后從中提取β-珠蛋白。

（二）求異思維

你能推測出由mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNA的過程大致分為哪些步驟嗎？

提示：1970年，特明（H.M.Temin）和巴爾的摩（D.Baltimore）證實了RNA病毒中含有一種能將RNA轉(zhuǎn)錄成DNA的酶，這種酶被稱為依賴RNA的DNA聚合酶，由于與中心法則中的從DNA到RNA的轉(zhuǎn)錄是反向的，所以稱為反轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase）。反轉(zhuǎn)錄酶既可以利用DNA又可以利用RNA作為模板合成與之互補的DNA鏈。像其他DNA聚合酶一樣，反轉(zhuǎn)錄酶也以5′→3′方向合成DNA（圖1-3）。

圖1-3 由mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNA的過程

cDNA合成過程是：第一步，反轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板合成一條與RNA互補的DNA單鏈，形成RNA-DNA雜交分子。第二步，核酸酶H使RNA-DNA雜交分子中的RNA鏈降解，使之變成單鏈的DNA。第三步，以單鏈DNA為模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一條互補的DNA鏈，形成雙鏈DNA分子。

（三）尋根問底

1.為什么要構(gòu)建基因文庫？直接從含有目的基因的生物體內(nèi)提取不行嗎？

提示：構(gòu)建基因文庫是獲取目的基因的方法之一，并不是惟一的方式。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通過PCR方式從含有該基因的生物的DNA中，直接獲得，也可以通過反轉(zhuǎn)錄，用PCR方式從mRNA中獲得，不一定要構(gòu)建基因文庫。但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想從一種生物體內(nèi)獲得許多基因，或者想知道這種生物與另一種生物之間有多少基因不同，或者想知道一種生物在個體發(fā)育的不同階段表達(dá)的基因有什么不同，或者想得到一種生物的全基因組序列，往往就需要構(gòu)建基因文庫。

2.將目的基因直接導(dǎo)入受體細(xì)胞不是更簡便嗎？如果這么做，結(jié)果會怎樣？

提示：有人采用總DNA注射法進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，即將一個生物中的總DNA提取出來，通過注射或花粉管通道法導(dǎo)入受體植物，沒有進(jìn)行表達(dá)載體的構(gòu)建，這種方法針對性差，完全靠運氣，也無法確定什么基因?qū)肓耸荏w植物。此法目前爭議頗多，嚴(yán)格來講不算基因工程。

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?1.3 基因工程的應(yīng)用 思考與探究

根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，試概括寫出基因工程解決了哪些生活、生產(chǎn)中難以解決的問題。提示：基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物，如胰島素、干擾素等。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗蟲棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進(jìn)入商品化生產(chǎn)，上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過高。

?1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起

（一）思考與探究

1.蛋白質(zhì)工程是應(yīng)怎樣的需求而崛起的？

提示（供教師在教學(xué)中參考）：蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要。而結(jié)構(gòu)生物學(xué)對大量蛋白質(zhì)分子的精確立體結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜的生物功能的分析結(jié)果，為設(shè)計改造天然蛋白質(zhì)提供了藍(lán)圖。分子遺傳學(xué)的以定點突變?yōu)橹行牡幕虿僮骷夹g(shù)為蛋白質(zhì)工程提供了手段。

在已研究過的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性，但在工業(yè)生產(chǎn)中沒有活性或活性很低。這是因為工業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會有酸、堿或有機溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會很快變性失活。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個非常重要的課題。一般來說，提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性包括：延長酶的半衰期，提高酶的熱穩(wěn)定性，延長藥用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失等。

下面舉一個如何通過蛋白質(zhì)工程來提高重組β-干擾素專一活性和穩(wěn)定性的例子。干擾素是一種抗病毒、抗腫瘤的藥物。將人的干擾素的cDNA在大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)，產(chǎn)生的干擾素的抗病毒活性為106 U/mg，只相當(dāng)于天然產(chǎn)品的十分之一，雖然在大腸桿菌中合成的β-干擾素量很多，但多數(shù)是以無活性的二聚體形式存在。為什么會這樣？如何改變這種狀況？研究發(fā)現(xiàn)，β-干擾素蛋白質(zhì)中有3個半胱氨酸（第17位、31位和141位），推測可能是有一個或幾個半胱氨酸形成了不正確的二硫鍵。研究人員將第17位的半胱氨酸，通過基因定點突變改變成絲氨酸，結(jié)果使大腸桿菌中生產(chǎn)的β-干擾素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β-干擾素的貯存穩(wěn)定性高很多。

在基礎(chǔ)理論研究方面，蛋白質(zhì)工程是研究多種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、蛋白質(zhì)折疊、蛋白質(zhì)分子設(shè)計等一系列分子生物學(xué)基本問題的一種新型的、強有力的手段。通過對蛋白質(zhì)工程的研究，可以深入地揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)和生命活動的規(guī)律。2.蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？

答：基因工程是遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)→折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。

3.你知道酶工程嗎？絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，酶工程與蛋白質(zhì)工程有什么區(qū)別？ 提示：酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學(xué)的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方面的一門科學(xué)技術(shù)。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)生物選修3教材答案

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和應(yīng)用兩方面組成的。酶工程的應(yīng)用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖異構(gòu)酶這三個酶連續(xù)作用于淀粉，就可以代替蔗糖生產(chǎn)出高果糖漿；蛋白酶用于皮革脫毛膠以及洗滌劑工業(yè)；固定化酶還可以治療先天性缺酶病或是器官缺損引起的某些功能的衰竭等。至于我們?nèi)粘Ｉ钪兴姷降募用赶匆路?、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的體現(xiàn)了。通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點則在于對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會應(yīng)用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。

（二）正文中討論題

某多肽鏈的一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—… 討論：（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？ 答：（1）每種氨基酸都有對應(yīng)的三聯(lián)密碼子，只要查一下遺傳密碼子表，就可以將上述氨基酸序列的編碼序列查出來。但是由于上述氨基酸序列中有幾個氨基酸是由多個三聯(lián)密碼子編碼，因此其堿基排列組合起來就比較復(fù)雜，至少可以排列出16種，可以讓學(xué)生根據(jù)學(xué)過的排列組合知識自己排列一下。首先應(yīng)該根據(jù)三聯(lián)密碼子推出mRNA序列為GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C），再根據(jù)堿基互補配對規(guī)律推出脫氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。（2）確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因庫中獲取。

（三）異想天開

能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計相應(yīng)的基因，導(dǎo)入合適的細(xì)菌中，讓細(xì)菌生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？

提示：理論上講可以，但目前還沒有真正成功的例子。一些報道利用細(xì)菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)往往都是自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是人工設(shè)計出來而自然不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使功能知之甚少，很難設(shè)計出一個嶄新而又具有生命功能作用的蛋白質(zhì)，而且一個嶄新的蛋白質(zhì)會帶來什么危害也是人們所擔(dān)心的。

（四）旁欄思考題

1.你知道人類蛋白質(zhì)組計劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系？我國科學(xué)家承擔(dān)了什么任務(wù)？

提示：人類蛋白質(zhì)組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域一項重大的科學(xué)命題。2001年，國際人類蛋白質(zhì)組組織宣告成立。之后，該組織正式提出啟動了兩項重大國際合作行動：一項是由中國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃”；另一項是以美國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質(zhì)組計劃”，由此拉開了人類蛋白質(zhì)組計劃的帷幕。

“人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃”是國際上第一個人類組織／器官的蛋白質(zhì)組計劃，由我國賀福初院士牽頭，這是中國科學(xué)家第一次領(lǐng)銜的重大國際科研協(xié)作計劃，總部設(shè)在北京，目前生物選修3教材答案

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有16個國家和地區(qū)的80多個實驗室報名參加。它的科學(xué)目標(biāo)是揭示并確認(rèn)肝臟的蛋白質(zhì)，為重大肝病預(yù)防、診斷、治療和新藥研發(fā)的突破提供重要的科學(xué)基礎(chǔ)。人類蛋白質(zhì)組計劃的深入研究將是對蛋白質(zhì)工程的有力推動和理論支持。

2.對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？

答：毫無疑問應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：

（1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。

（2）對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。

?2.1 植物細(xì)胞工程

?2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

（一）思考與探究

1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？ 提示：1978年，梅爾徹斯（Melchers）等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的屬間體細(xì)胞雜種。他們將培育的二倍體馬鈴薯品系和番茄葉片細(xì)胞進(jìn)行融合，所產(chǎn)生的雜交株被稱為“馬鈴薯番茄”。像大多數(shù)雜種一樣，雜交株同時具有馬鈴薯和番茄的形態(tài)特征。其中一些植株形成了“類似塊莖的生殖根”，但是沒有產(chǎn)生可結(jié)實的花、果實以及真正意義上的塊莖。到目前為止“馬鈴薯—番茄”一類的體細(xì)胞雜交植物還不能產(chǎn)生經(jīng)濟效益，但是其研究價值不可忽視。

至于馬鈴薯—番茄沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。

2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物──眼蟲，說明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動物細(xì)胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛?xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。

提示：根據(jù)眼蟲的特點，動物細(xì)胞和植物細(xì)胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜交的。具體的實驗方案可以設(shè)計如下：

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（二）正文中討論題

【實驗 胡蘿卜的組織培養(yǎng)】

1.在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？

提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。

造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。

2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進(jìn)行驗證嗎？

提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難?？梢宰寣W(xué)生參考利用胡蘿卜根進(jìn)行組織培養(yǎng)的實驗，嘗試設(shè)計出利用胡蘿卜的莖、葉、花進(jìn)行組織培養(yǎng)的實驗流程。

3.請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。提示：

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?2.1.2 植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用

（一）思考與探究

1.通過查閱資料，請你再列舉出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在我們生活中的另外一些應(yīng)用。提示：a.拯救瀕危植物； b.提供食品制作的原料；

c.利用愈傷組織進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作。

2.請查閱植物人工種子制備技術(shù)的詳細(xì)過程，設(shè)計出制備技術(shù)的主要流程圖。提示：誘導(dǎo)植物愈傷組織

↓

體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)

↓

體細(xì)胞胚的成熟

↓

體細(xì)胞胚的機械化包裹

↓

貯藏或種植

3.請查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計出一種植物花藥組織培養(yǎng)和染色體加倍的實驗流程。

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提示： 花藥花粉細(xì)胞培養(yǎng)正常植株

（二）正文中討論題

1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進(jìn)行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項技術(shù)的哪些特點？

提示：植物“微型”繁殖技術(shù)具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型”繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢。利用植物“微型”繁殖技術(shù)我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。2.人工種子之所以神奇，是由于它具有天然種子不可比擬的特點，想一想它們具有哪些優(yōu)點？

提示：人工種子的優(yōu)點：

（1）天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產(chǎn)上也不受季節(jié)的限制。（2）試管苗的大量貯藏和運輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運輸。3.人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關(guān)鍵部分，請?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？

提示：針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。

4.高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學(xué)展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。

提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細(xì)胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。國內(nèi)外許多實驗室開展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的11種植物現(xiàn)都在進(jìn)行組織培養(yǎng)。ESC Agenetics公司宣布他們用細(xì)胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的2～5倍。國內(nèi)外在分化細(xì)胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對細(xì)胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響。現(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實現(xiàn)通過細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標(biāo)。

?2.2動物細(xì)胞工程

?2.2.1動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

（一）思考與探究

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愈傷組織分化出小植株單倍體幼苗1.幼齡與老齡動物的組織細(xì)胞比較，分化程度低的與分化程度高的組織細(xì)胞比較，哪一種更易于培養(yǎng)？思考一下，這是什么道理？

提示：細(xì)胞的衰老與動物機體的衰老有著密切的關(guān)系，細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)，幼齡動物細(xì)胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物則相反。所以，一般來說幼年動物的組織細(xì)胞比老年動物的組織細(xì)胞易于培養(yǎng)。同樣，組織細(xì)胞的分化程度越低，則增殖能力越強，所以更容易培養(yǎng)。

2.動物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎？為什么？

提示：脫分化又稱去分化，是指分化細(xì)胞失去特有的結(jié)構(gòu)和功能變?yōu)榫哂形捶只?xì)胞特性的過程。植物的任何一部分，甚至單個細(xì)胞都具有長成完整植株的能力。但要發(fā)育成完整植株，必須先脫分化，脫分化的細(xì)胞具有發(fā)育成任何組織的能力，然后進(jìn)行再分化，形成完整植株。植物組織培養(yǎng)主要用于農(nóng)林生產(chǎn)中的作物、苗木育種，快速繁育種苗、培育無病毒植株等，這就要求植物的組織或細(xì)胞先進(jìn)行脫分化。動物細(xì)胞的培養(yǎng)有各種用途，一般而言，動物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因高度分化的動物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個體的能力，所以，動物細(xì)胞也就沒有類似植物組織培養(yǎng)時的脫分化過程了。要想使培養(yǎng)的動物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動物干細(xì)胞，使其分化成所需要的組織或器官。

3.1997年，美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達(dá)（Lucinda）的奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8 t，創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀(jì)錄。目前世界各國高產(chǎn)奶牛場奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為3～4 t。（1）能利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)嗎？請說明理由。

提示：可以用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)。盧辛達(dá)的產(chǎn)奶量很高，說明它有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ)，利用盧辛達(dá)的體細(xì)胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基本上全部來自該奶牛，其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內(nèi)推廣，克隆牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖，可得到很多高產(chǎn)的后代，從而加快奶牛改良進(jìn)程。

但同時需注意，該克隆牛不能無限制地推廣，其數(shù)量不宜過多，尤其是在小范圍內(nèi)不能無限的繁殖，以避免奶牛群出現(xiàn)近親繁殖而引起種質(zhì)衰退。

（2）如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)的任務(wù)交給你，你將如何對它進(jìn)行克??？

提示：首先從盧辛達(dá)耳朵（也可用別的組織、器官，耳朵在活體上容易?。┥霞羧∫恍K組織，在體外培養(yǎng)獲得該組織（如軟骨組織）的細(xì)胞。從屠宰場取廢棄的牛卵巢，抽取卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)成熟。用顯微針去除卵母細(xì)胞的核，再將耳細(xì)胞注入卵母細(xì)胞，用電刺激方法使卵母細(xì)胞與體細(xì)胞融合，這時供體核就進(jìn)入了受體卵母細(xì)胞，再用電刺激或化學(xué)物質(zhì)激活注入了體細(xì)胞核的卵母細(xì)胞，使其完成減數(shù)分裂和發(fā)育過程。核移植胚胎在體外短時間培養(yǎng)后，挑選正常卵裂的胚胎植入經(jīng)同期發(fā)情處理的受體母牛體內(nèi)。4.體細(xì)胞核移植技術(shù)在研究和應(yīng)用上還存在什么問題？請你查閱資料，了解這方面的前沿動態(tài)。

提示：在研究方面，克隆動物基因組重新編程的機制尚不清楚，克隆技術(shù)效率低，克隆動物畸形率高、死亡率高、易出現(xiàn)早衰等問題。這些問題尚在研究中。在應(yīng)用上，生產(chǎn)克隆動物費用昂貴，距大規(guī)模應(yīng)用還有一定距離。

（二）正文中討論題

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【討論1】

多細(xì)胞動物和人體的細(xì)胞都生活在內(nèi)環(huán)境中，根據(jù)你所學(xué)的內(nèi)環(huán)境的知識，思考并討論以下問題：

1.體外培養(yǎng)細(xì)胞時需要提供哪些物質(zhì)？

提示：充足的營養(yǎng)供給、適宜的溫度、適宜的pH和氣體環(huán)境。2.體外培養(yǎng)的細(xì)胞需要什么樣的環(huán)境條件？ 提示：無菌、無毒的環(huán)境?！居懻?】

1.在體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到受體卵母細(xì)胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細(xì)胞的核？ 提示：為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細(xì)胞，在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移至受體細(xì)胞之前，必須將受體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐摹?/p>

2.用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，想一想，這是為什么？

提示：培養(yǎng)的動物細(xì)胞一般當(dāng)傳代至10～50代左右時，部分細(xì)胞核型可能會發(fā)生變化，其細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細(xì)胞核移植中，為了保證供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)，通常采用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。

3.你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細(xì)胞供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？

提示：克隆動物絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細(xì)胞。所以，用教材中所述的方法克隆的動物不是供核動物完全相同的復(fù)制。

此外，即便動物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動物的一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，核供體動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其形成的行為、習(xí)性也不可能和核供體動物完全相同，從這一角度看，克隆動物不會是核供體動物100%的復(fù)制。

（三）尋根問底

胰蛋白酶真的不會把細(xì)胞消化掉嗎？為什么？

提示：胰蛋白酶除了可以消化細(xì)胞間的蛋白外，長時間的作用也會消化細(xì)胞膜蛋白，對細(xì)胞有損傷作用，因此必須控制好胰蛋白酶的消化時間。

（四）旁欄思考題

1.進(jìn)行動物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？

提示：用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當(dāng)pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。胰蛋白酶作用的適宜環(huán)境pH為7.2～8.4。多數(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶適宜用于細(xì)胞培養(yǎng)時的消化。

2.為什么對動物細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)時通常要添加血清？

提示：血清中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白質(zhì)主要為白蛋白和球蛋生物選修3教材答案

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白。氨基酸有多種，是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的基本成分，其中有些氨基酸動物細(xì)胞本身不能合成（稱為必需氨基酸），必須由培養(yǎng)液提供。血清激素有胰島素、生長激素等及多種生長因子（如表皮生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子、類胰島素生長因子等）；血清還含有多種未知的促細(xì)胞生長因子、促貼附因子及其他活性物質(zhì)，能促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖和貼附。因此，細(xì)胞培養(yǎng)時，要保證細(xì)胞能夠順利生長和增殖，一般需添加10%～20%的血清。?2.2.2 動物細(xì)胞融合與單克隆抗體 思考與探究

1.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)與動物細(xì)胞融合技術(shù)有什么不同？

提示：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)與動物細(xì)胞融合技術(shù)基本相同，不同的是植物體細(xì)胞融合前需去掉細(xì)胞壁，然后再融合；動物細(xì)胞融合是兩個體細(xì)胞直接融合。

2.制備單克隆抗體時，為什么要選用B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成雜交瘤細(xì)胞？ 提示：哺乳動物感染抗原后，其體內(nèi)會形成相應(yīng)的B淋巴細(xì)胞，B淋巴細(xì)胞能分泌相應(yīng)的抗體凝聚或殺死這些抗原。動物在免疫反應(yīng)的過程中，每一種B淋巴細(xì)胞能分泌一種特異性抗體，要想獲得大量的特異性抗體，必須使能分泌該單一抗體的B淋巴細(xì)胞大量增殖。B淋巴細(xì)胞具有產(chǎn)生單一抗體的能力，但不能在體外增殖；骨髓瘤細(xì)胞是一種癌細(xì)胞，它能在體外培養(yǎng)條件下無限增殖，但不能產(chǎn)生抗體。因此，把一種B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞融合，產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞，它會兼有兩個親本細(xì)胞的特性──在體外培養(yǎng)條件下能不斷增殖，同時能產(chǎn)生出某種特異性的抗體。

?3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育

（一）思考與探究

1.以精子的運行途徑為線索，設(shè)計一幅簡圖，來說明哺乳動物的受精過程。

提示：哺乳動物的受精過程主要包括精子穿越放射冠、透明帶、進(jìn)入卵黃膜、原核形成和配子融合等步驟（詳見教材中的受精過程）。

2.哺乳動物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點或不同點？

答：相似之處：細(xì)胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加生殖原細(xì)胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次減數(shù)分裂（M I和M II）才能形成精子或卵子。

不同之處：由一個精原細(xì)胞分裂最后可產(chǎn)生多個精子；一個卵原細(xì)胞最后只能生成一個卵子。精子的形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。多數(shù)哺乳動物卵子的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是在胎兒出生前完成。

3.當(dāng)你了解到精子需要獲能，受精過程中有防止多精入卵的現(xiàn)象時，你是否提出過這樣的問題：精子在雌性生殖道內(nèi)是如何獲能的？防止多精入卵的兩道防線的形成機制究竟是什么？

答：精液由精子和精清（精漿）兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有當(dāng)交配后精液進(jìn)入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質(zhì)解除對精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動物生殖道內(nèi)獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。

防止多精入卵主要通過透明帶反應(yīng)和卵黃膜封閉作用兩道屏障。在受精過程中，當(dāng)精子穿越透明帶觸及卵黃膜時，透明帶會立即封閉，阻止后來的精子進(jìn)入透明帶，可看作是生物選修3教材答案

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防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黃膜會立即拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，可看作是防止多精受精的第二道屏障。其生理、生化機制，請參閱有關(guān)專著。

（二）正文中討論題

【精子的發(fā)生】

1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結(jié)合，這能說是一種浪費嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？

提示：不是?？梢詮膬煞矫嬲f明這一問題：其一，在自然繁殖的條件下，為了使母畜排出的1個或幾個卵子完成受精，公畜一次射出幾億到幾十億的精子到發(fā)情母畜的生殖道內(nèi)，可以說是動物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機制；其二，在自然條件下，精子從射精部位運行到受精部位，在通過母畜生殖道的過程中，復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)和生理環(huán)境將對精子進(jìn)行篩選，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量損耗。最后到達(dá)受精部位（輸卵管）的精子只剩百余個，與卵子完成受精的只有一個。2.精子細(xì)胞變成精子的過程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會消失，而細(xì)胞核和線粒體都保留下來，對這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？

提示：細(xì)胞核和線粒體都是精子結(jié)構(gòu)中的重要部分。其中，細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的場所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是精子進(jìn)行有氧呼吸分解營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生運動能量的場所。精子的線粒體在精子形成過程中，集中于尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和運動能量的“動力工廠”或“發(fā)動機”?！韭炎拥陌l(fā)生】

1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？

答：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？ 答：是指卵子從卵泡中排出。

3.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精子受精？

答：剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成第一次減數(shù)分裂，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到第二次減數(shù)分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。【資料分析】

1.表中哪種動物的胚胎在進(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高？

答：比較而言，馬的胚胎進(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高，其次為小鼠。2.將體外培養(yǎng)的馬胚胎移植到母馬子宮時，應(yīng)選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？

答：馬應(yīng)選擇囊胚階段的胚胎。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。

3.為什么說關(guān)于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請結(jié)合本節(jié)內(nèi)容舉例說明。

提示：胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)生物選修3教材答案

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上實現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動物體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點和規(guī)律，人們正是在認(rèn)識了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)胞能在體外成熟；精子能在體外完成獲能；獲能精子和成熟卵母細(xì)胞能在試管內(nèi)完成受精；體外受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等，這些都有賴于體內(nèi)自然條件下的基礎(chǔ)研究成果。

（三）旁欄思考題

進(jìn)行體外受精時，將卵母細(xì)胞取出后，是否應(yīng)當(dāng)將它置于與輸卵管中相似的環(huán)境，讓它進(jìn)一步成熟？

答：是的。從卵巢上取出的卵母細(xì)胞還沒有成熟，尚未完成第一次減數(shù)分裂。應(yīng)在體外人工模擬輸卵管環(huán)境進(jìn)行培養(yǎng)，才能使其成熟，即達(dá)到受精前的成熟階段。

?3.2 體外受精和早期胚胎培養(yǎng) ?3.3 胚胎工程的應(yīng)用及前景

（一）思考與探究

1.右圖是同學(xué)們到某良種場進(jìn)行參觀后，看到的胚胎移植繁育良種奶牛的技術(shù)流程示意圖。請看圖思考并討論以下各題。（1）用文字完成下面的流程圖。

答：① 對供、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理；③ 配種或人工授精；④ 收集胚胎；⑥ 胚胎移植；⑦ 對受體母畜進(jìn)行是否妊娠的檢查。（2）應(yīng)該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在②中，為什么要用促性腺激素處理供體母牛，在促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理？ 答：供體公、母牛應(yīng)該是具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個體，而受體母牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素處理供體母牛是為了引起超數(shù)排卵，這樣就可以獲得較多的胚胎；在促性腺激素處理供體母牛前，對供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理，才能使它們的生理條件達(dá)到同步或一致，使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件。

（3）在右側(cè)的流程圖中，哪一步需要進(jìn)行沖卵？沖卵是把母畜的卵子沖出來嗎？ 答：第④步需要進(jìn)行沖卵，沖卵是指將供體母畜體內(nèi)的早期胚胎沖出來，而不是把卵子沖出來。

（4）用胚胎移植繁育良種種畜具有哪些實用意義？

提示：胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)秀個體的繁殖潛力。具體表現(xiàn)為：縮短了供體本身的繁殖周期，同時通過超數(shù)排卵處理和胚胎移植可獲得比自然繁殖多十幾倍到幾十倍的后代。

可在短期大幅度增加優(yōu)良個體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴大良種畜群，加速育種和品種改良工作。

經(jīng)冷凍保存的胚胎可進(jìn)行國內(nèi)和國際交換，代替活畜的引種或進(jìn)出口。通過胚胎移植可以人為生產(chǎn)雙胎或多胎?？梢酝ㄟ^保存胚胎來保存品種資源和瀕危動物。

（二）正文中討論題

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1.在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同或相似嗎？

答：應(yīng)對供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達(dá)到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。因此，必須做到供、受體母畜的發(fā)情時間一致。同時還要做到移入受體子宮胚胎的位臵應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位臵相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮角對應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。

2.胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎？

答：胚胎移植成功率的高低與供、受體生理環(huán)境條件一致性密切相關(guān)。只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。所以我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位臵的轉(zhuǎn)移。這樣的概括是正確的。

（三）旁欄思考題

對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，為什么要將內(nèi)細(xì)胞團均等分割？

提示：內(nèi)細(xì)胞團一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞，其他細(xì)胞為滋養(yǎng)細(xì)胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。

?4.1 轉(zhuǎn)基因生物的安全性

（一）正文中討論題 【論壇1】

3.我國為了保證轉(zhuǎn)基因食物的安全性，都采取了哪些監(jiān)控和預(yù)防措施？ 答：（1）立法是監(jiān)控農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全的有力措施。例如，中國已制定了《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實施辦法》（1996年）、《轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品安全管理臨時措施》（2002年）和《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識管理辦法》（2002年）等法規(guī)。請進(jìn)入網(wǎng)站了解更多內(nèi)容：http://004km.cn ［農(nóng)業(yè)部，中國農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)→行業(yè)網(wǎng)站（科技教育）→農(nóng)業(yè)科技信息網(wǎng)→政策法規(guī)→政策法規(guī)分類（5.轉(zhuǎn)基因管理）］。

（2）多環(huán)節(jié)監(jiān)控。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研究、從實驗室走向大田試驗各階段，以及產(chǎn)品商品化都有相應(yīng)法規(guī)或規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，只有在每一階段試驗獲得認(rèn)可證書后，才可進(jìn)入下一階段。比如，大田試驗就分為：①中間試驗階段，種植面積不超過0.27 hm2（4畝），范圍不超過兩省，每省不超過3個種植點，試驗時限1～2年；②環(huán)境釋放階段，種植面積可以擴大到0.27～2 hm2(4～30畝)，范圍仍不超過兩省，每省7個種植點，試驗時限1～2年。這一階段要考察外源基因會不會發(fā)生生物間轉(zhuǎn)移，會不會對種植區(qū)周圍動物、植物、土壤造成危害等；③生產(chǎn)試驗階段，種植面積可擴大到20 hm2以上，范圍仍為兩省，試驗點不超過5個。

（3）安全評價內(nèi)容具體而嚴(yán)格。食物安全性評價內(nèi)容：營養(yǎng)成分是否改變？是否存在抗?fàn)I養(yǎng)因子？是否存在毒性、過敏性蛋白等。環(huán)境安全評價內(nèi)容：轉(zhuǎn)基因植物是否變得易生物選修3教材答案

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得病？對周圍植物有什么影響？是否可能變成雜草？會不會把外源基因轉(zhuǎn)移給其他生物等。【論壇3】

1.轉(zhuǎn)基因生物會不會影響生態(tài)系統(tǒng)中原有的動態(tài)平衡？

2.轉(zhuǎn)基因生物會不會加劇環(huán)境污染？會不會危害其他動植物生存或人體的健康？ 提示：這兩道題答案的基本點是一樣的：可能性不大，但要提高警惕。

這僅是一種可能性，爭論的雙方提出的不同見解都有一定的根據(jù)，不能斷言誰是誰非，但是需要人們提高警惕，這是能為大家接受的共識。隨著時間的推移，人們發(fā)現(xiàn)這類危險似乎不大，因為科學(xué)家轉(zhuǎn)入的僅是有限的一種或幾種基因；而轉(zhuǎn)入的基因是否可能會對其他生物或環(huán)境造成危害，都是經(jīng)過認(rèn)真分析、實踐的，一旦發(fā)現(xiàn)有害后果，科學(xué)家就會停止實驗；轉(zhuǎn)基因生物從實驗室到自然界釋放，都要經(jīng)過一系列安全評價、審批。此外，還有相關(guān)法規(guī)監(jiān)控。但是，為了對公眾健康負(fù)責(zé)、對社會負(fù)責(zé)，我們對于轉(zhuǎn)基因生物可能影響生態(tài)系統(tǒng)中的原有動態(tài)平衡，或者加劇環(huán)境污染，或者危害其他動植物、人體的健康的危險,仍要提高警惕。

（二）尋根問底

你能舉出兩個外來物種入侵的實例嗎？為什么外來物種入侵會造成嚴(yán)重的危害？ 提示：（1）外來物種進(jìn)入新的生態(tài)系統(tǒng)之后，由于沒有天敵，極易造成生長失控，破壞生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。比如，外來的植物瘋長，可以對本地一年生和多年生植物的結(jié)構(gòu)比例造成嚴(yán)重影響，通過對植被的生長和結(jié)構(gòu)的影響，從而造成物質(zhì)循環(huán)和能量流動的改變。又如，外來的動物種類，由于它們的選擇性覓食和破壞，也會造成物質(zhì)循環(huán)和能量流動的改變。物質(zhì)循環(huán)和能量流動的改變會對生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，比如，有人將美洲食人鯧引入，這一入侵物種就可能會對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)造成長久性的破壞。

（2）外來物種在新的生態(tài)系統(tǒng)中，通過與當(dāng)?shù)匚锓N競爭營養(yǎng)或食物、分泌釋放化學(xué)物質(zhì)、形成大面積單優(yōu)勢群落等方式，直接影響本地物種的生存，加速某些生活力較弱的物種的消失。在全世界瀕危植物名錄中，大約有35%～46%是由外來物種入侵所造成的。即入侵的外來物種可能會造成生物多樣性減少。

（3）外來物種進(jìn)入新的生態(tài)系統(tǒng)后，作為掠奪者、寄生者或病原體，會使受害者和寄主的數(shù)量發(fā)生變化。尤其是外來物種在適宜的生態(tài)和氣候條件下，往往會對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)或林業(yè)帶來嚴(yán)重的損害，即所謂的爆發(fā)生物災(zāi)害。

（4）有些外來植物產(chǎn)生的花粉，是當(dāng)?shù)鼐用駨奈唇佑|過的物質(zhì)，從而可能成為對人類健康造成威脅的新過敏源。比如，日本引種的杉樹，大面積栽種后，杉樹產(chǎn)生的花粉已經(jīng)成了日本人產(chǎn)生過敏反應(yīng)的重要過敏源。又如豚草，它已在包括中國在內(nèi)的許多國家泛濫成災(zāi)，而豚草的花粉是重要的過敏源。豚草花粉引起的過敏反應(yīng)稱為“枯草熱”，它已給許多國家人民的身體健康帶來了嚴(yán)重的危害。

?4.2 關(guān)注生物技術(shù)的倫理問題

（一）正文中討論題

【熱點問題討論1】

2.倫理學(xué)家和科學(xué)家看待克隆人的角度有什么不同？

生物選修3教材答案

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提示：倫理學(xué)家主要是從倫理學(xué)、社會學(xué)和心理學(xué)角度看問題，而科學(xué)家更多的是從科學(xué)的可行性和科學(xué)意義的角度看問題。4.你愿意被科學(xué)家克隆嗎？為什么？

提示：參見教科書中的內(nèi)容，可以從科學(xué)角度、倫理角度和社會需求角度討論，現(xiàn)在不宜克隆人。我國明確禁止生殖性克隆人，一再重申的四不原則，體現(xiàn)了中國大多數(shù)人的價值觀取向。

5.克隆人如果真的來到人間，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣正確對待他們？

提示：到時候我們恐怕并沒有必要去追究他是出于什么目的被克隆出來的，也沒有必要去爭論該成果有什么科學(xué)價值，而應(yīng)該把克隆人當(dāng)作我們社會中的一個普通成員，尊重他的人權(quán)、人格。要用他做實驗時，必須征得他自愿同意，絕不能傷害他的身心健康。社會應(yīng)該以平常心態(tài)看待克隆人，使克隆人獲得和我們一樣的生存和發(fā)展的條件。目前，克隆動物還那么困難，克隆人更加不易，當(dāng)世界上有那么幾個克隆人來到人間時，他們并不會破壞我們正常的生活秩序?！緹狳c問題討論2】

1.你是否支持設(shè)計試管嬰兒？為什么？

提示：設(shè)計試管嬰兒只是在特定背景下的一種應(yīng)急措施，需要經(jīng)過國家有關(guān)部門嚴(yán)格審批。它不宜推廣，并要嚴(yán)防濫用。

2.為什么捐出一部分骨髓救治他人，不會給捐獻(xiàn)者的身體健康造成損傷？你愿意為救人一命而捐獻(xiàn)自己一部分骨髓嗎？為什么？

提示：（1）所謂捐獻(xiàn)骨髓，實際上醫(yī)生只是從你的骨髓中分離出一部分造血干細(xì)胞供移植。因為造血干細(xì)胞在人的骨髓中相對較多，而在外周血液中卻很少。

（2）干細(xì)胞的一個重要特點是自我更新能力很強，被分離走的那部分造血干細(xì)胞，很快就會被“補齊”。因此捐獻(xiàn)骨髓不會影響捐獻(xiàn)者身體健康。

（3）醫(yī)生只是在醫(yī)學(xué)公認(rèn)的安全條件下，分離出捐獻(xiàn)者有限數(shù)量的造血干細(xì)胞，而且整個抽取、分離過程，都是在設(shè)備良好的大醫(yī)院中進(jìn)行的，一般不會對捐獻(xiàn)者造成意外傷害。

（4）捐獻(xiàn)有限造血干細(xì)胞救人一命，對個人來說是一種美德、一種欣慰和快樂，是一種高尚的人道主義表現(xiàn)。【熱點問題討論3】

1.你愿意獲得一張自己的基因身份證嗎？為什么？

提示：（1）現(xiàn)在要對個人所有基因進(jìn)行檢測，是不現(xiàn)實的。因為現(xiàn)在有不少基因還沒得到確定。即使只是對個別或少數(shù)基因進(jìn)行檢測，也并不是每個人都需要的?，F(xiàn)在西方國家對某幾種致病基因進(jìn)行篩檢時，接受測定的人也只是有這類遺傳病家族史的個人，或這類疾病的高危個人。目的是使他們能及早采取防范措施，如養(yǎng)成良好生活習(xí)慣、定期檢查身體、適時手術(shù)等。

（2）有某種致病基因，并不一定就會患病?；寄撤N疾病，往往不是由單一原因引起的。況且已知人的很多疾病是多基因病，它是由遺傳因素和環(huán)境因素共同決定的。如果有良好的生活習(xí)慣等，往往可以使人避免患上某些遺傳性疾病。

（3）有許多疾病，測定其致病基因是相當(dāng)困難的。因此科學(xué)家認(rèn)為不如測定其所表達(dá)的生物選修3教材答案

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蛋白質(zhì)更為快捷、有效。

（4）基因檢測給受試者造成的心理負(fù)擔(dān)或壓力必須考慮到。特別是給出似是而非的結(jié)論之后，往往會使受試者無所適從。

（5）現(xiàn)在記錄有個人某些遺傳信息的“身份證”已經(jīng)出現(xiàn)，但僅僅是試驗性質(zhì)的。至于說拿著它去看病，起碼在可以預(yù)見的將來是言過其實。

（6）將“基因身份證”上記錄的信息和它的作用等問題弄清楚之后，才能決定要不要它。比如，現(xiàn)在有的試驗性基因身份證僅僅記錄個人特有的某一對或某幾對等位基因信息，它可能在驗明正身方面起更大的作用，這類基因身份證要它也無妨。

（二）旁欄思考題

1.你知道中國大陸第一例試管嬰兒是在什么時候出生的嗎？

答：中國大陸第一例試管嬰兒是于1988年在北京出生的。

2.為解決不孕夫婦的生育問題而出現(xiàn)的試管嬰兒，與本文所說“設(shè)計試管嬰兒”有什么區(qū)別？

答：所謂“設(shè)計試管嬰兒”，實際上就是指體外受精形成的胚胎（幾個細(xì)胞期）在植入母體孕育前，根據(jù)人們的需要，將胚胎的一個細(xì)胞取出，進(jìn)行某些基因檢測。當(dāng)檢測結(jié)果符合人們需要時，再把胚胎植入母體孕育。一般我們所說的做試管嬰兒，不必經(jīng)過基因檢測這一步驟。?4.3禁止生物武器 ?5.1 生態(tài)工程的基本原理

（一）思考與探究

P113 3.?；~塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。試分析?；~塘的物質(zhì)和能量流動途徑。

提示：?；~塘系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動是相互聯(lián)系的，能量的流動包含在物質(zhì)的循環(huán)利用過程中，隨著食物鏈的延伸逐級遞減。

能量的多級利用和物質(zhì)的循環(huán)利用：桑葉用于喂蠶，蠶可以生產(chǎn)蠶絲；桑樹的凋落物和蠶沙（糞）落到魚塘中，作為魚的飼料，經(jīng)過魚塘內(nèi)的食物鏈過程，可以促進(jìn)魚的生長；甘蔗可以榨糖，糖渣用來喂豬，豬的排泄物也進(jìn)入魚塘；魚的排泄物及其他未被利用的有機物和底泥經(jīng)過微生物的分解，又可以作為桑和甘蔗的有機肥料。?；~塘巧妙地利用了很難利用的大片低濕地，發(fā)展了多種經(jīng)營，為農(nóng)民創(chuàng)造了多種收入的門路，完全符合“無廢棄農(nóng)業(yè)”的要求。?；~塘系統(tǒng)物質(zhì)、能量流動示意圖見圖5-1。

生物選修3教材答案

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圖5-1桑基魚塘系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動示意圖

（二）正文中討論題

【“關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)”資料分析1】

1.導(dǎo)致1998年長江洪水泛濫的主要原因是什么？

提示：根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。直接原因：1998的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導(dǎo)致的溫度升高、氣候異常有關(guān)。

解決長江洪水泛濫的措施有：我國政府提出的“積極營造長江中上游水源涵養(yǎng)林和水土保持林”計劃，即以生物措施為主，結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。

在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時，要考慮到怎樣解決農(nóng)村（尤其是湖區(qū)或山區(qū)的遷出人員）的能源來源問題以及如何提高農(nóng)民的經(jīng)濟收入。

2.洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟發(fā)展模式存在什么問題？

提示：傳統(tǒng)的經(jīng)濟發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價?！尽瓣P(guān)注生態(tài)工程建設(shè)”資料分析2】 1.你對“石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的？

提示：“石油農(nóng)業(yè)”大量使用化肥、農(nóng)藥和機械的生產(chǎn)方式，因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾囆远妹Ｋ艳r(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生物過程，變成了簡單的機械過程和化學(xué)過程。由于其投入高，產(chǎn)出也高，對糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同時它所產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日益嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問題。

2.你能舉出一些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對人體健康以及環(huán)境造成危害的實例嗎？ 提示：除日常生活中能夠發(fā)現(xiàn)的實例外，農(nóng)業(yè)活動對環(huán)境和人類健康造成危害的實例中，世界上影響較大的有藍(lán)嬰病。1973年，美國內(nèi)布拉斯加州首次出現(xiàn)幼兒高鐵血紅蛋白癥（藍(lán)嬰?。Ｆ湓蚴秋嬘盟邢跛猁}含量超過10 mg/L，這時過多的硝酸鹽會與紅細(xì)胞生物選修3教材答案

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中的血色素結(jié)合，形成高鐵血紅蛋白。高鐵血紅蛋白不能為細(xì)胞和組織運輸足夠的氧。患兒的臨床癥狀是在口、手或腳等部位出現(xiàn)時斷時續(xù)的藍(lán)色或淡紫色，呼吸困難、腹瀉、嘔吐、抽搐，嚴(yán)重的會失去知覺，甚至死亡。硝酸鹽來源于點源污染，如下水道、畜禽養(yǎng)殖場等，或非點源污染，如對農(nóng)田、公園、草地等的施肥。3.如何理解“污染物是放錯地方的資源”這句話？

提示：對環(huán)境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術(shù)，就能夠進(jìn)行回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費。例如，對廢污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進(jìn)行回收再利用。因此說污染物是放錯了地方?jīng)]有被利用的資源。

4.石油農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？

提示：在不同的國家有不同的改進(jìn)措施。例如，在我國，人多地少，應(yīng)該大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。實施的具體措施包括：可以根據(jù)田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥，多施有機肥，提高作物對水、肥等資源的利用效率，對作物秸稈和畜禽糞便進(jìn)行再利用，實現(xiàn)物質(zhì)的多級利用，等等。一方面要不斷提高土地的產(chǎn)出水平；另一方面要減少農(nóng)業(yè)活動對環(huán)境的污染，促進(jìn)社會的可持續(xù)發(fā)展。【“物種多樣性原理”資料分析】 1.為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？

提示：純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會導(dǎo)致了樹林的毀壞。珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。

2.從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結(jié)論？你認(rèn)為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？

提示：只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。生物多樣性的破壞有人為因素，而且往往作用巨大?！尽皡f(xié)調(diào)與平衡原理”資料分析】

“西部大開發(fā)”是國家為振興西部而提出的宏觀決策，其中很重要的一項內(nèi)容就是生態(tài)工程建設(shè)。從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時，應(yīng)選擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問題？ 提示：幾種西北地區(qū)特別適宜樹種的介紹

（1）沙棘，俗稱“酸柳”、“酸刺”、“黑刺”，屬于胡頹子科，為落葉喬木或灌木。植株表面具有棘刺，葉呈條形或條狀被針形，兩端趨尖，背面密被淡白色鱗片，葉柄極短。沙棘花先于枝葉開放，雌雄異株；果實為肉質(zhì)花被筒包圍，近于球形，直徑5～10 mm。沙棘喜陽，粗壯的枝干抗風(fēng)沙。沙棘葉、皮、果實及種子在醫(yī)藥上有著廣泛的應(yīng)用價值。沙棘的嫩枝、嫩葉是牛、羊的精飼料，被譽為“鐵桿牧草”。沙棘果維生素含量極高，營養(yǎng)保健價值高，有利于增加種植者的收入。沙棘是半干旱黃土高原迅速綠化荒山、保持水土、調(diào)節(jié)生態(tài)平衡和促進(jìn)農(nóng)林牧業(yè)發(fā)展的良好樹種。內(nèi)蒙古鄂爾多斯等地區(qū)，實施沙棘生物選修3教材答案

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生態(tài)工程，大面積種植沙棘，有效地控制了溝道水土流失，每年可減少流入黃河泥沙2 100萬噸。

（2）山杏，主要指西伯利亞杏，它抗寒、耐旱，適應(yīng)性強，是我國北方最普遍的果樹之一，是綠化荒山、水土保持、防治風(fēng)沙的先鋒樹種。山杏果仁營養(yǎng)豐富，含有大量維生素、微量元素和人體必需的氨基酸，是加工飲料的優(yōu)質(zhì)原料。

（3）刺槐，屬落葉喬木，適應(yīng)性強，在年降水量200 mm左右、年平均氣溫不低于3 ℃的地區(qū)都能生長。它不僅生長快，且耐鹽堿，有涵養(yǎng)水源和保持水土的作用。刺槐泌蜜豐富，蜜質(zhì)優(yōu)良，是主要蜜源植物之一。刺槐不僅可改善生態(tài)環(huán)境，還可用于發(fā)展畜牧業(yè)。

（4）錦雞兒（又稱擰條），豆科，多年生落葉灌木，根系發(fā)達(dá)，具根瘤，高1.5～3 m；耐干旱和寒冷，喜生沙地或半固定的沙丘上，不怕沙壓和風(fēng)蝕。此種植物廣泛分布于我國東北、內(nèi)蒙古、河北、山西、陜西、寧夏等地，可用于防風(fēng)固沙，保持水土。枝條可用于編筐，其枝葉是牛、羊等冬春季節(jié)主要的飼料之一。（5）杜梨，薔薇科梨屬落葉喬木，可高達(dá)10 m，原產(chǎn)于我國華北、西北及東北南部。耐寒，耐干旱、瘠薄，能在含鹽量0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的土壤中正常生長，且耐澇性也較強。（6）沙棗，胡頹子科胡頹子屬，落葉小喬木。分布于華北及西北等地，耐鹽堿力較強。（7）合歡，豆科合歡屬，落葉喬木，可高達(dá)20 m。分布于華北、西北及黃河以南等地區(qū)。耐鹽堿力較強，但不耐水澇。

（8）臭椿，苦木科臭椿屬，落葉喬木，可高達(dá)25 m。原產(chǎn)于華南、華北、西北各地?？剐詮姡L快，耐鹽堿力強。

西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過草地的承載量。針對公共草地的過度放牧問題，應(yīng)該實行草地承包，調(diào)動個人的管理積極性，減少過度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。

（三）旁欄思考題

你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎？

提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當(dāng)把它們分開時，兩者的生長都要受到損害。

（四）《實踐活動》思考題

1.為什么我國要大力發(fā)展沼氣工程？

提示： 21世紀(jì)是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵歷史階段，現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)應(yīng)該是高效的生態(tài)農(nóng)業(yè)。沼氣工程把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)、資源高效利用融為一體，不僅較好地解決了農(nóng)村的能源來源問題，而且實現(xiàn)了廢棄物的再循環(huán)利用和資源化，創(chuàng)造了新的生態(tài)產(chǎn)業(yè)，如沼氣設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)，促進(jìn)了以農(nóng)牧結(jié)合為中心的多種經(jīng)營，從而為農(nóng)村剩余勞動力提供了就業(yè)機會，促進(jìn)了農(nóng)村的綜合發(fā)展。

2.目前沼氣工程還有哪些亟待解決的問題？

提示：目前沼氣工程存在的問題有：北方地區(qū)沼氣產(chǎn)氣在冬天不穩(wěn)定，需要加熱；沼氣的一次性投資較大，相當(dāng)部分的農(nóng)民財力有困難；對沼氣的研究較薄弱，例如，對發(fā)酵過程中有關(guān)微生物及一些酶的研究。應(yīng)當(dāng)加強這方面的研究，以促進(jìn)沼氣工程的推廣。

生物選修3教材答案

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?5.2 生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景

（一）思考與探究

1.分析朝鮮三八線的資料（具體資料見教材），說明它所蘊涵的意義。

提示：生態(tài)工程的恢復(fù)作用是有限的，不能認(rèn)為只要有了生態(tài)工程，就可以先污染，后治理。人類迄今尚沒有能力完全模擬出自然的生態(tài)系統(tǒng)。自然生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)過幾十億年的進(jìn)化，每平方公里每年的無形服務(wù)價值高達(dá)6.4萬美元，而為了達(dá)到同樣的效果，用人工制造和模擬的辦法，人類至少要花費10億美元還不盡如人意。另一方面，自然生態(tài)系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)淖晕一謴?fù)能力，我們在生態(tài)工程建設(shè)中應(yīng)該積極利用自然生態(tài)系統(tǒng)的這種能力，以節(jié)省投資。

2.在我國北方地區(qū)，由于冬天氣溫很低，會導(dǎo)致農(nóng)作物不能生長，家畜生長緩慢，甚至停止，沼氣池不能正常產(chǎn)氣；而農(nóng)民要解決蔬菜的不間斷生產(chǎn)問題。很顯然，大量使用造價昂貴、并用燃料加熱的玻璃溫室是不符合我國國情的。你能用所學(xué)知識，設(shè)計一種生態(tài)工程，來較好地解決上述問題嗎？請在畫出其物質(zhì)和能量結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上，說明你所依據(jù)的生態(tài)工程原理。提示：（以下為參考答案，可讓同學(xué)們進(jìn)行其他設(shè)計）

教材中“四位一體”的圖所示為近年來出現(xiàn)在我國北方農(nóng)區(qū)的一種生態(tài)工程類型，它較好地解決了習(xí)題中所述問題?！八奈弧敝刚託獬亍⒇i禽舍、廁所及日光溫室四部分，是庭院經(jīng)濟與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合的一種生產(chǎn)模式。它的運行原理為：日光溫室的增溫效應(yīng)可使蔬菜等作物在冬天也能正常生長；同時也使豬禽免受嚴(yán)寒而快速生長；溫室內(nèi)的植物為動物提供氧氣，同時吸收二氧化碳；人、豬、禽的糞尿及蔬菜廢棄物和秸稈等物質(zhì)投入沼氣池產(chǎn)氣，同時溫室的高溫也提高了沼氣在冬天的產(chǎn)氣穩(wěn)定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于減少蔬菜的病蟲害，提高蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。

“四位一體”充分應(yīng)用了物質(zhì)循環(huán)再生和生物多樣性等原理，提高了單位土地面積的產(chǎn)出，同時減少了環(huán)境污染，大大提高了農(nóng)業(yè)的綜合效益。“四位一體”的物質(zhì)循環(huán)見圖5-2：

圖5-2“四位一體”生態(tài)工程物質(zhì)循環(huán)示意圖

（二）正文中討論題

【農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程案例】

生物選修3教材答案

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1.在這一案例中，主要運用了哪些生態(tài)工程的基本原理？

提示：物質(zhì)循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣性原理等。2.這一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有哪些特點？有哪些值得借鑒的做法？

提示：這個案例以沼氣工程為核心，農(nóng)林牧副漁各業(yè)全面發(fā)展，增加了勞動力就業(yè)機會，促進(jìn)了經(jīng)濟發(fā)展；同時又降低了環(huán)境污染，促進(jìn)了農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。

【小流域綜合治理生態(tài)工程案例】

分析甘肅省隴南縣的“九子登科”模式，在說明“九子”措施含義的基礎(chǔ)上，談?wù)勀銓π×饔蚓C合治理生態(tài)工程的理解。

補充資料──“九子登科”措施的具體意義

●山頂戴帽子：山頭實行封禁管理、營造水土保持林，保護(hù)和恢復(fù)植被；

●山腰系帶子：半山陡坡退耕還林還草，發(fā)揮林草攔蓄作用，減少徑流；

●坡地修臺子：坡耕地以坡改梯田為突破口，建設(shè)基本農(nóng)田，為調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供條件；

●地埂鎖邊子：充分利用地埂種植經(jīng)濟作物，既獲得經(jīng)濟效益，又保護(hù)地埂；

●荒地荒溝栽苗子：在荒山、荒溝、荒坡地建設(shè)薪炭林； ●山腳種果子：山腳發(fā)展經(jīng)濟林果園，促進(jìn)商品經(jīng)濟發(fā)展；

●溝底穿靴子：在干、支、毛溝溝底修建谷坊、攔擋壩，建設(shè)溝壩地，攔蓄泥沙，防止溝壑被水沖蝕而導(dǎo)致其不斷擴張；

●見縫插針釘扣子：利用田間地頭、房前屋后栽植林果，發(fā)揮零星作用，提高治理程度； ●秋田蓋罩子：在緩坡耕地改順坡種植為橫坡等高種植、實行地膜覆蓋等保土耕作措施。1.小流域的綜合治理，“綜合”表現(xiàn)在哪些方面？

提示： “綜合”表現(xiàn)在它一改以前的單純造林和蓄水、減沙等工程模式，同時考慮到了生態(tài)效益和經(jīng)濟效益：不但注重通過還林、還草、筑壩等措施達(dá)到蓄水、降低土壤侵蝕的生態(tài)效果；還考慮如何提高人們的生活水平。例如，不但種植農(nóng)作物，還同時種植經(jīng)濟作物來提高人們的收入；考慮到了種植薪柴林解決人們的燃料來源問題。各種措施的結(jié)果是建立一個穩(wěn)定、持久、高效的生態(tài)系統(tǒng)。

2.為什么要針對不同的地形采取不同的措施？這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理？

提示：山頂土壤條件、氣候條件惡劣，不宜蓄水，交通不便，改造成本高，適宜封山，依靠自然恢復(fù)力來恢復(fù)植被；山腰、荒地等土壤，雖然水分條件較好，但是仍不適宜種植農(nóng)作物，對于這樣的地方可以自然恢復(fù)，也可以人為種植適宜的林木、草或果樹等，加快植被恢復(fù)速度，這樣既能降低土壤侵蝕，又能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益；對溝底而言，應(yīng)建設(shè)堤壩系統(tǒng)，它可以蓄水和淤積土地，還能夠減少山體的崩塌和滑坡，保證人民的生命財產(chǎn)安全；對坡地和山腳農(nóng)田來說，土壤、水分條件良好，交通也較方便，土地生產(chǎn)力高，適宜種植農(nóng)作物來解決人們的糧食和收入等問題，但是在坡地上要水平梯田種植，以減少水土流失。根據(jù)不同的地形采取不同的措施，既要考慮到生態(tài)效益，又要考慮到人們的生活和收入問題，這體現(xiàn)了生態(tài)工程協(xié)調(diào)與平衡、因地制宜的原理和思想。3.從這一案例看，當(dāng)?shù)厥窃趺醋龅浇?jīng)濟效益與生態(tài)效益相統(tǒng)一的？這一模式在其他小流域能夠照搬嗎？

提示：上題分析中已解答了經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的統(tǒng)一問題。這種模式在其他小流域不生物選修3教材答案

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能照搬，還是要因地制宜地進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)，不同氣候帶、不同自然條件和不同經(jīng)濟發(fā)展水平的地區(qū)，其生態(tài)工程的模式應(yīng)各具特色?！敬髤^(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程──“三北”防護(hù)林案例】

1.國家為什么投入巨大的人力和物力興建三北防護(hù)林工程？這一工程為什么需要如此漫長的時間？

提示：三北防護(hù)林跨越中國13個省、直轄市、自治區(qū)，對我國具有重要的意義：生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量關(guān)系到這一地區(qū)人民的生產(chǎn)和生活問題，對維護(hù)社會穩(wěn)定具有重要意義；更重要的是，這一地區(qū)的生態(tài)環(huán)境關(guān)系到下游地區(qū)人民的生產(chǎn)、生活和經(jīng)濟發(fā)展，如黃河上游的水土流失容易導(dǎo)致下游地區(qū)的洪水泛濫，而危害巨大的沙塵暴的發(fā)生也與這一地區(qū)的土地沙漠化關(guān)系密切；同時這里自然礦產(chǎn)資源豐富，對我國的經(jīng)濟發(fā)展和國家安全具有重要戰(zhàn)略意義。

這一地區(qū)區(qū)域廣闊，氣候、自然條件復(fù)雜，總體經(jīng)濟發(fā)展水平較低等情況也決定了這個工程需要較長的時間，非一朝一夕之功。2.這一工程橫跨多個省區(qū)，根據(jù)協(xié)調(diào)與平衡原理和生物多樣性原理，不同地區(qū)在造林設(shè)計上應(yīng)當(dāng)注意什么問題？

提示：首先應(yīng)考慮樹種的生態(tài)適應(yīng)性問題，種植適宜品種，宜林則林，宜灌則灌，宜草則草；其次要考慮樹種的多樣性，保證防護(hù)林體系的穩(wěn)定性；不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r采取不同的策略，如條件惡劣的地區(qū)應(yīng)該結(jié)合自然恢復(fù)力，而農(nóng)區(qū)的防護(hù)林中農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)可能占較大比重?！緷竦厣鷳B(tài)恢復(fù)工程案例】

1.當(dāng)初人們?yōu)槭裁匆獓焯铮?/p>

提示：主要原因：我國歷來人多地少，在“以糧為綱”的年代，圍湖造田，種植農(nóng)作物，以生產(chǎn)更多的糧食；片面強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展，沒有認(rèn)識到湖泊的巨大生態(tài)調(diào)節(jié)功能也是重要原因。

2.為什么說“退耕還湖”是一項巨大的系統(tǒng)工程？實施這一工程面臨的主要困難是什么？ 提示：退耕還湖不僅包括退耕地為湖區(qū)，還包括退耕后湖區(qū)上游以及湖區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作；更重要的是原耕地上居民的遷移，要解決遷出居民的生活和就業(yè)等問題，這是退耕還湖工程的主要困難。

3.地處湖區(qū)上游的人們對濕地恢復(fù)生態(tài)工程負(fù)有什么責(zé)任？

提示：保護(hù)環(huán)境，減少水土流失和水污染。例如,減少工廠、生活污水往水體中的排放，農(nóng)田中減少化肥和農(nóng)藥的施用量等?！镜V區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程案例】

1.在這一案例中，恢復(fù)植被的措施是植樹和種草，為什么不是種植農(nóng)作物？

提示：礦區(qū)土壤條件惡劣，不適宜農(nóng)作物的生長，因此代之以適應(yīng)性強，耐旱的灌木、草和樹。

2.怎樣合理地籌劃養(yǎng)殖肉牛的數(shù)量？

提示：首先要考慮到牧草的產(chǎn)量，以草定畜；從外地調(diào)運飼料要考慮飼養(yǎng)成本；更重要的是要考慮到土地對糞肥的承載力,以及對糞肥的加工或利用情況，要保持在承載力范圍以內(nèi)，以免養(yǎng)殖規(guī)模過大，糞肥數(shù)量巨大而造成新的污染。

生物選修3教材答案

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3.除煤礦外，你知道還有哪些礦區(qū)嗎？這些礦區(qū)的恢復(fù)工程與煤礦是否有不同之處？ 提示：除煤礦外，還有金礦、鐵礦等。這些生態(tài)恢復(fù)工程最重要的是改良表土，恢復(fù)植被，但要因地制宜。

【城市生態(tài)工程】

1.汽車尾氣是城市大氣污染的主要來源之一，汽車噪聲又是城市噪聲污染的主要來源。你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)限制城市居民購買汽車嗎？為什么？如果不限制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施來減少由汽車造成的污染？

提示：減少污染的措施：制定法律法規(guī)，禁止市區(qū)內(nèi)鳴笛，禁止使用含鉛汽油，鼓勵使用電力、天然氣等無污染能源的新型汽車，以及對其的研究和應(yīng)用等。

2.城市的水污染問題應(yīng)當(dāng)采取哪些措施來解決？每一個城市居民應(yīng)當(dāng)在這方面承擔(dān)什么責(zé)任和義務(wù)？

提示：減少或禁止工廠的污水排放；進(jìn)行污水凈化回收利用；實行雨水和污水分流。每一個城市居民都應(yīng)該樹立節(jié)水意識、宣傳節(jié)水的意義，家庭生活中應(yīng)該使用無磷洗衣粉和洗滌劑，制止或減少生活中的水污染行為。

（三）旁欄思考題

發(fā)達(dá)國家與我國的生態(tài)工程建設(shè)強調(diào)的重點有所不同，為什么？

提示：發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟發(fā)展水平較高，人均土地、水等資源占有量較多，所以這些國家的生態(tài)工程往往注重生態(tài)恢復(fù)，而較少注重經(jīng)濟效益。而我國人口較多，人均土地、水資源和能源占有量少，所以在進(jìn)行生態(tài)工程時，一定要注重生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。

鳴謝

哈三中2013屆南崗高三2班協(xié)助校稿同學(xué)： 宋子璇

楊明磊

向釗

吳瑜瞳

馬連裕

潘可涵

（排名不分先后）

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生物選修3教材答案

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第四篇：高中生物選修三總結(jié)

四、胚胎工程：早期胚胎或配子水平

（一）體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育：

1、精子的發(fā)生：睪丸的曲細(xì)精管內(nèi)，初情期開始

變形：細(xì)胞核—精子頭，高爾基體—頂體，中心體—尾，線粒體—尾的基部的線粒體鞘，其他物質(zhì)—原生質(zhì)滴向后脫落

2、卵子的發(fā)生：卵巢及輸卵管

胎兒性別分化后：卵原細(xì)胞有絲分裂，并變成初級卵母細(xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡

卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備在出生前（胎兒時期完成）

初情期后：初級卵母細(xì)胞——次級卵母細(xì)胞和第一極體——減二中期停——卵子、極體

馬狗排卵豬牛羊排卵受精

卵子是否受精的標(biāo)志：卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體

3、受精：輸卵管內(nèi)完成（1）精子獲能

（2）卵子的準(zhǔn)備：達(dá)到減數(shù)第二次分裂中期

（3）受精：

頂體反應(yīng)，釋放頂體內(nèi)酶，溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，穿越放射冠、透明帶，（精子觸及卵黃膜的瞬間）透明帶反應(yīng)，精子外膜和卵黃膜相互融合（標(biāo)志著精子入卵），卵黃膜的封閉作用&精子尾部脫離形成雄原核，卵子減二完成，排出第二極體，形成雌原核，比雄原核小，核融合（標(biāo)志受精卵的產(chǎn)生）

防止多精入卵：透明帶反應(yīng)卵黃膜的封閉作用

4、胚胎發(fā)育：卵裂期（透明帶內(nèi)，有絲分裂，胚胎的總體體積并不增加，或略有減?。?/p>

（1）桑椹胚：細(xì)胞數(shù)目32個，全能細(xì)胞

（2）囊胚：開始出現(xiàn)分化，內(nèi)細(xì)胞團（胎兒）；囊胚腔；滋養(yǎng)層細(xì)胞（胎膜胎盤）

孵化：透明帶破裂，胚胎伸展出來

（3）原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團—外胚層、內(nèi)胚層、中胚層，原腸腔

（二）體外：

1、體外受精：

（1）卵母細(xì)胞的采集：實驗動物、豬、羊—促性腺激素處理超數(shù)排卵，輸卵管中沖取

大牛：屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞；活體動物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞人工培養(yǎng)至減二中期

（2）精子的采集和獲能：假陰道法、手握法、電刺激法

獲能處理：培養(yǎng)法（人工配制的獲能液）；化學(xué)誘導(dǎo)法（一定濃度的肝素或鈣離子載體溶液）

（3）受精：獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤?/p>

2、胚胎的早期培養(yǎng)：

無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清

向受體移植或冷凍保存

3、胚胎移植：

（1）意義：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力；大大縮短了供體本身的繁殖周期；良種畜群迅速擴大，加速了育種工作和品種改良；不受時間地域限制，節(jié)省購買種畜費用；胚胎冷凍保存品種資源和瀕危物種

（2）基本程序：

①對供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體，有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體，供體和受體是同一物種。并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理，用促性腺激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理。②同種優(yōu)秀公牛配種或人工授精。

③把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(沖卵)，胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查，向受體移植或放入液氮中保存。④對受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。

（3）生理學(xué)基礎(chǔ)：

①同期發(fā)情處理，為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。

②早期胚胎在一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài)，不與母體子宮建立組織上聯(lián)系，可以胚胎收集。

③受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，胚胎可以在受體的存活。

④供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但遺傳特性在孕育過程中不受影響。

4、胚胎分割：

實體顯微鏡、顯微操作儀

發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚（內(nèi)細(xì)胞團均等分割）

5、胚胎干細(xì)胞（ES或EK細(xì)胞）:

來源于早期胚胎或原始性腺

具有胚胎細(xì)胞的特性：體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯；具有發(fā)育的全能性

體外誘導(dǎo)分化：（1）治療人類的某些頑癥

（2）培育出人造組織器官，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。

（3）飼養(yǎng)層細(xì)胞上或添加抑制劑的培養(yǎng)液中不分化，加入分化誘導(dǎo)因子（牛黃酸、丁酰環(huán)

腺苷酸），是在體外條件下研究細(xì)胞分化的理想材料。

第五篇：高中生物選修三百題訓(xùn)練

生物選修三

專題復(fù)習(xí)百題訓(xùn)練

1、基因工程的別名有哪些？

2、基因工程的基本工具有哪幾個？工具酶有幾個？作用于什么化學(xué)鍵？

3、基因工程的優(yōu)點是什么？

4、限制酶的全稱是什么？主要來源于什么生物？

5、限制酶的特點是什么？（兩個特定）

6、限制酶切割產(chǎn)生的末端分哪兩種？各舉一例

7、依據(jù)酶的來源不同，可將DNA連接酶分為哪兩種？這兩種酶的作用有何差別？

8、質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)特點是什么？

9、質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)特點是什么？

10、載體具備的條件有那些？

11、基因工程的基本操作程序包括哪四個步驟？其中核心是哪步？

12、獲取目的基因的方法有哪些？

13、基因組文庫與部分基因文庫有何區(qū)別？

14、PCR技術(shù)擴增目的基因的原理是什么？

前提是什么？

15、PCR技術(shù)擴增的過程是怎樣的？

16、什么樣的目的基因適合通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成？

17、基因表達(dá)載體組成包括那些？

18、啟動子的作用是什么？

19、標(biāo)記基因的作用是什么？

20、什么叫轉(zhuǎn)化？

21、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，采用最多的方法是什么？還有什么方法？

22、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法有何特點？（Ti質(zhì)粒T—DNA的特點）

23、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞，多采用什么方法？此方法的受體細(xì)胞多是什么？為什么？

24、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞時常用原核生物作為受體細(xì)胞的原因是什么？

25、將目的基因?qū)氪竽c桿菌時怎樣處理？處理后的細(xì)胞什么特點？

26、目的基因的檢測分幾步？分別用什么方法？

27、DNA分子雜交技術(shù)用什么做探針？

28、目的基因的檢測在什么水平上進(jìn)行？

鑒定在什么水平上進(jìn)行？

29、什么是基因治療？分哪兩種？ 30、蛋白質(zhì)工程與基因工程的根本區(qū)別是什么？它的基本途徑是什么？

31、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)有哪些？

32、為什么說每個生物細(xì)胞都具有全能性的特點？

33、簡述植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本過程？脫分化的 實質(zhì)是什么？再分化的實質(zhì)是什么？

34、植物組織培養(yǎng)技術(shù)有哪些實際應(yīng)用？

35、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的優(yōu)點是什么？

36、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的培養(yǎng)條件有哪些？（前提條件、培養(yǎng)基的條件）

37植物生長調(diào)節(jié)劑在組織培養(yǎng)中的作用有哪些？

38、植物組織培養(yǎng)技術(shù)是哪些生物技術(shù)的最后一道工序？

39、植物體細(xì)胞雜交的技術(shù)基礎(chǔ)是什么？ 40、簡述植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的過程？

41、常用的去除植物細(xì)胞壁的方法是什么？去壁后的植物細(xì)胞叫什么？

42、誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有哪些？

43、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的優(yōu)勢是什么？

44、動物細(xì)胞工程的基本技術(shù)有哪些？

45、動物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是什么？常用的什么樣的離體組織作陪養(yǎng)？

46、解離動物組織的方法是什么？

47、什么是原代培養(yǎng)？過程中會出現(xiàn)哪些現(xiàn)象？

48、什么是傳代培養(yǎng)？一般傳致多少代？10—50代會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

49、動物細(xì)胞需要滿足哪些條件？動物血清的作用是什么？ 50、哺乳動物核移植可以分為哪兩種？

51、動物細(xì)胞核移植的原理是什么？

52、選用去核卵母細(xì)胞作核移植受體的原因？

53、怎樣去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核？

54、動物細(xì)胞核移植技術(shù)中還包含哪些現(xiàn)代生物技術(shù)？

55、誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的特有方法是什么？

56、單克隆抗體的技術(shù)基礎(chǔ)是什么？

57、單克隆抗體制備時，選擇哪兩種細(xì)胞？如何獲取？

58、單克隆抗體制備過程中需要進(jìn)行幾次篩選？目的是什么？如何篩選？

59、雜交瘤細(xì)胞有何特點？

60、單克隆抗體有何特點？

61、單克隆抗體有哪些應(yīng)用？ 62、胚胎工程包括哪些技術(shù)？

63、胚胎工程的理論基礎(chǔ)是什么？試管苗、試管牛、克隆羊各屬于什么生殖？

64、哺乳動物精子發(fā)生的場所在哪兒？發(fā)生的時期

65、精子發(fā)生的過程大體可以分為哪幾個階段？

66、哺乳動物成熟精子分哪幾個部分？各結(jié)構(gòu)是怎樣演變來的？

67、精子和卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別是什么？

68、卵子發(fā)生場所在哪？一個卵泡中能形成幾個成熟卵子？

69、什么是排卵？排卵排出的是什么細(xì)胞？

70、判斷卵子是否受精的重要標(biāo)志是什么？

71、受精的場所是哪里？包括哪兩個階段？ 72、受精過程主要包括哪些？

73、防止多精子入卵的兩道屏障分別是什么？

74、胚胎發(fā)育的起點是什么？胚胎發(fā)育的場所是哪里？

75、早期發(fā)育的胚胎分為哪幾個階段？

76、什么細(xì)胞屬于全能細(xì)胞？

77、囊胚的結(jié)構(gòu)分為哪幾個部分？

78、什么叫孵化？

79、原腸胚的結(jié)構(gòu)分為哪幾個部分？

80、體外受精主要包括哪幾個步驟？

81、卵母細(xì)胞的采集方法有哪些？是否可以直接與獲能的精子受精？ 82、收集精子的方法有哪些？

83、精子體外獲能的方法有哪兩種？

84、體外完成受精用什么培養(yǎng)液？

85、胚胎的早期培養(yǎng)需要用什么培養(yǎng)液？成分有哪些？

86、胚胎的早期培養(yǎng)一般到什么階段可以將其取出向受體移植？還可以如何處理？

87、胚胎移植的實質(zhì)是什么？

88、同期發(fā)情的結(jié)果是什么？目的是什么？怎樣處理使供、受體同期發(fā)情？

89、如何選擇、處理供體和受體？

90、可從供體內(nèi)收集胚胎的生理學(xué)基礎(chǔ)是什么？

91、外來胚胎可以在受體內(nèi)存活的生理學(xué)基礎(chǔ)是什么？ 92、胚胎移植主要包括哪些步驟？（9個）

93、胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備有哪些？

94、胚胎分割應(yīng)選擇什么階段早期胚胎？

95、在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，需要注意什么？為什么？

96、取哪部分的組織細(xì)胞做DNA分析性別鑒定？

97、胚胎干細(xì)胞的來源是什么？簡稱什么細(xì)胞？

98、胚胎干細(xì)胞有哪些特征？（形態(tài)上、功能上、體外培養(yǎng)條件下）

99、ES細(xì)胞有哪些方面的應(yīng)用價值？

100、生態(tài)工程的基本原理是什么？特點是什么？生態(tài)經(jīng)濟主要實行什么原則？