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突破1 石油农业、生态农业与精确农业“石油农业”是指大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。
它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。
由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用。
但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。
生态农业是以生态学理论为依据，以环境与经济协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。
生态农业以保持生态系统内的生态平衡为主导思想，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。
精确农业(precisionagriculture，PA)，或称精细农业、精准农业，是大约20年前在美国明尼苏达大学的土壤学者倡导下开始探索的环境保护型农业的通称。
作为基于信息高科技的集约农业，PA将遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术与作物生长模型、作物—土壤养分动态等农学技术，以及传感技术、电脑控制喷洒施肥装置等农业机械技术结合起来。
突破体验1.建设社会主义新农村的关键是发展生态农业，走可持续发展之路。
如图是泰州某地尝试的生态农业模式图。
它利用雏鸭旺盛的杂食性吃掉稻田里的杂草和害虫；利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，既刺激了水稻生长，又促进了土壤中原有农药的分解；水稻的秸秆，用作养猪、养鸭、培育蘑菇、生产沼气，鸭粪、沼渣等肥田，从而生产出无污染大米与蛋肉类。
请据图回答有关问题：(1)该生态系统把很多单个生产系统通过优化组合有机地整合在一起，这体现了________________________________________________________________________原理。
(2)储存在生产者体内的能量最终去向是________________________________________________________。
1.3 基因工程的应用目标导航 1.举例说出植物基因工程取得的成果。
2.关注动物基因工程的应用前景。
3.了解基因工程药物和基因治疗。
重难点击基因工程在农业和医疗等方面的应用。
课堂导入方式一：基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的几十年间，得到了飞速的发展，目前已经成为生物科学的核心技术。
基因工程在实际应用领域——农牧业、工业、环境、能源和医疗卫生等方面，也展示出美好的前景。
我们今天就一起来分享一下它的成果吧！方式二：胰岛素是治疗糖尿病的特效药。
一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg 胰腺只能提取4～5 g胰岛素。
用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。
1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。
1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%～50%。
可以看出利用转基因微生物生产药物与传统的制药相比的优越性：无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品、降低生产成本，减少生产人员和管理人员，而且可以解决传统制药中原料来源不足的问题。
基因工程取得了哪些丰硕成果，还有哪些进展，让我们一起来学习吧。
一、植物基因工程成果1.抗虫转基因植物与抗病转基因植物2.抗逆转基因植物3.利用转基因改良植物的品质(1)方法：将优良性状基因导入植物，获得优良品质的植物。
(2)意义：改良植物的某些品质。
合作探究1.提高农作物的抗逆能力(1)转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？答案Bt毒蛋白基因；目的基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来的；不能，因为抗虫基因具有专一性。
(2)对于基因工程生产的抗虫棉是否取得最后的成功，最简单的检测方法是什么？这种检测属于哪一层次？答案让害虫去吃转基因棉花的植株，观察害虫的生存状况来鉴定植株是否具有相应的抗虫性状。
这属于个体水平上的检测。
人教版高中生物选修3细胞工程专题练习专题2细胞工程2.1植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术课下提能一、选择题1．人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。
人工种子的核心部分胚状体可以由悬浮培养的芽尖细胞制得，也可以用通过试管培养的花粉或胚囊制得，由此人们把胚状体分为“体细胞胚”和“花粉胚”。
请据此判断下列说法不正确的是()A．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难等问题B．培育胚状体运用了植物组织培养技术C．同一种植物的“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为1∶1D．该项技术的成功应用体现了细胞的全能性解析：选C体细胞胚是由植物的体细胞经脱分化和再分化形成的，花粉胚是由花粉经脱分化和再分化形成的。
因此同一种植物的“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为2∶1。
2．下列选项中没有采用植物组织培养技术的是()A．单倍体育种B．培育“番茄—马铃薯”杂种植株C．利用基因工程培育抗虫棉D．多倍体育种解析：选D单倍体育种包括花药离体培养(涉及植物组织培养技术)和人工诱导染色体加倍两个步骤，A错误；培育“番茄—马铃薯”杂种植株为植物体细胞杂交技术，先通过原生质体融合获得杂种细胞，再通过植物组织培养技术获得杂种植株，B错误；转基因成功的植物细胞要通过植物组织培养技术培育生产抗虫棉，C错误；多倍体育种是用人工方法(秋水仙素或低温)诱导萌发的种子或幼苗，使其有丝分裂受阻，从而导致染色体加倍，不涉及植物组织培养技术，D正确。
3．下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是()A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性解析：选B细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性，A错误；植物细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官，B正确；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C错误；种子发育成植株，是正常生命历程，未反映出全能性，D错误。
1.4 蛋白质工程的崛起目标导航 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.结合教材图1－29，简述蛋白质工程的基本原理及蛋白质工程的进展和前景。
重难点击蛋白质工程的基本原理。
课堂导入方式一：人类可以创造出自然界不存在的蛋白质吗？答案是肯定的。
例如：科学家已生产出一种以前必须从南极鱼类身体中提取的抗冻蛋白质。
这一技术可用于储存大量新鲜的动植物和人类的组织细胞，防止形成冰晶，破坏脆弱的细胞膜和细胞的内部结构。
你想了解这方面的知识吗？请跟着我一起学习：蛋白质工程的崛起。
方式二：基因工程的诞生，为克服远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望，并取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……，至此，人们也只是实现了自然界现有基因在转基因生物中的表达。
但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。
于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。
这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。
一、蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。
2.蛋白质工程(1)崛起缘由①基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
②天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
(2)实例改造①干扰素(半胱氨酸)――体外很难保存体外－70 ℃下可以保存半年②提高玉米赖氨酸含量―→改造天冬氨酸激酶(异亮氨酸)―→改造二氢吡啶二羧酸合成酶(异亮氨酸)(改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍)合作探究1.基因工程的优势与不足分别是什么？答案 (1)优势：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。
高二生物选修三细胞工程知识点与生物学习的12个好习惯高二生物选修三细胞工程知识点与生物学习的12个好习惯高二生物选修三细胞工程知识点(一)植物细胞工程1. 理论基础(原理)：细胞全能性全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞干细胞植物细胞动物细胞2. 植物组织培养技术(1)过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织试管苗植物体(2)用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
(3)地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
(二)动物细胞工程1. 动物细胞培养(1)概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
(2)动物细胞培养的流程：取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织) 剪碎用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培养瓶中进行原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
(3)细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
(4)动物细胞培养需要满足以下条件①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。
通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。
此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入血清、血浆等天然成分。
③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃+0.5℃;pH：7.2～7.4。
④气体环境：95%空气+5%CO2。
O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
(5)动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
2. 动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(比较容易)和体细胞核移植(比较难)。
2.1 植物细胞工程2.1.1 植物细胞工程的基本技术目标导航 1.以胡萝卜的组织培养为例，简述植物组织培养技术的原理和过程。
2.结合教材图2－5，描述植物体细胞杂交技术的原理和过程。
重难点击 1.植物组织培养技术的原理和过程。
2.植物体细胞杂交技术的原理和过程。
课堂导入方式一：“君子”兰的快速繁殖“春风欲擅秋风巧，催吐幽兰继落梅”，素有“天下第一香”之称的兰花，以其优美高雅的叶片和芳香艳丽的花朵，成为自古以来文人墨客吟诗作赋的对象。
但是，兰花在自然条件下播种繁殖的难度很大，需要较长时间才能获得少量幼苗。
如何才能满足人们对兰花的需求呢？科学家在细胞全能性的理论基础上发现了兰花快速繁殖的技术——植物组织培养。
植物组织培养是植物细胞工程的核心技术，植物细胞工程的基本技术还有哪些？这些基本技术的一般操作程序是怎样的？让我们通过本节来学习探讨吧！方式二：山东省金乡县是全国闻名的大蒜之乡。
该县农科所与中国农科院联合成功开发和培育出的品质好、产量高的新品种——脱毒大蒜，是植物细胞工程的又一成果。
什么是细胞工程？细胞工程是如何发展起来的？包括哪些基本技术？在哪些方面得到了应用？一、细胞工程和细胞的全能性1.细胞工程的含义2.细胞的全能性(1)定义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)表达时两个重要的过程①脱分化：让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
②再分化：脱分化产生的愈伤组织在一定的培养条件下，再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。
合作探究1.理论上每种植物的活细胞都具有全能性，原因是什么？答案正常的植物细胞具有发育成该物种个体所需的全部遗传物质。
2.配子(卵和精子)中染色体数比正常体细胞减少了一半，配子是否还有全能性？为什么？答案有。
因为体细胞中染色体成对存在，配子染色体数虽减半，但仍含有完整的染色体组，具有控制生物性状的全部基因。
突破1 几种重要酶的比较
注意在基因工程中反(逆)转录酶也常被使用。
反(逆)转录酶又称RNA指导的DNA聚合酶，是以RNA为模板合成DNA的酶。
反(逆)转录酶催化的反应叫反(逆)转录。
在这个过程中，遗传信息流动的方向是从RNA到DNA，正好与转录过程相反，故称反转录。
突破体验
1.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA 聚合酶、DNA连接酶、解旋酶、RNA聚合酶作用的正确顺序是( )
A.①②③⑤④
B.①②④③⑤
C.①④②③⑤
D.①④③⑤②
答案 C
解析图中①是限制性核酸内切酶切割DNA分子；②是DNA连接酶将两个DNA分子的缝隙缝合起来；③是在解旋酶的作用下DNA分子双链解开成单链；④为DNA复制时以解开的单链为模板，在DNA聚合酶的作用下合成脱氧核苷酸子链；⑤是以DNA的一条链为模板，在RNA 聚合酶作用下转录产生RNA。
突破2 易混概念辨析
基因工程的基本操作程序中存在多组易混的概念，它们是学习中的难点；只有把它们的区别和联系搞清楚，才能正确掌握关于基因工程的基本操作程序的知识。
下面是对几组易混概念的辨析。
1.基因文库、基因组文库、部分基因文库
(1)从定义上区分
①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
基因文库是指储存有某种生物基因的菌群的总称。
②基因组文库：如果基因文库中含有一种生物的所有基因，这种基因文库叫做基因组文库。
③部分基因文库：指含有一种生物的一部分基因的基因文库，如cDNA文库。
(2)从范围上区别：基因文库包含基因组文库和部分基因文库。
基因组文库有某一种生物的全部基因，它的范围要大于部分基因文库。
2.启动子、终止子、起始密码子、终止密码子
(1)从定义上区分
①启动子：位于编码区上游紧靠转录起点的位置。
它的主要功能是引导RNA聚合酶与基因的正确部位结合。
只有在启动子存在时，RNA聚合酶才能准确地从转录起点开始，沿着编码区正常地进行转录。
②终止子：位于编码区下游紧靠转录终点的位置。
它的特殊的碱基排列顺序能够阻碍RNA 聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来。
③密码子：指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
信使RNA上四种碱基的组合方式有64种，其中，决定氨基酸的密码子有61种，3种是终止密码子。
④终止密码子：是信使RNA上能够终止蛋白质合成的密码子。
⑤起始密码子：位于信使RNA上，是蛋白质合成开始的信号，有两种：AUG、GUG。
(2)从本质上区别：启动子和终止子都是DNA分子中具有调控作用的脱氧核苷酸序列，而起始密码子和终止密码子都位于信使RNA上，分别是翻译的起始位置和终止位置，终止密码子不能决定任何一种氨基酸。
对于相似或相关概念，通过比较分析的方法找出区别与联系，会加深对这些知识的理解与掌握。
突破体验
2.表达载体中启动子的作用是( )
A.使目的基因的导入更容易
B.具有RNA聚合酶的结合部位，启动转录过程
C.鉴别受体细胞是否导入目的基因
D.具有DNA聚合酶的结合部位，启动复制过程
答案 B
解析启动子在表达载体中位于目的基因的首端，具有RNA聚合酶的结合部位，可启动转录过程。
鉴别受体细胞是否导入目的基因是标记基因的作用。
故正确答案为B。
