届高考生物一轮复习第十一单元现代生物科技专题第37讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题学案Word文档格式.docx
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(3)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?
答案:
(1)合子和受精 ①④
(2)细胞分化开始出现于G(囊胚)时期。
1部分的细胞将来形成胎膜和胎盘。
(3)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。
考向1 配子的发生
1.(2018·
济南模拟)观察家畜卵子的发生和成熟示意图,思考并回答下面的问题:
(1)图中①②③表示的细胞名称依次是________________________________。
假设该动物体细胞内有染色体2N条,则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是________________________________________________________________________。
(2)图中a、b、c表示细胞分裂,依次为____________,在精子与卵子结合过程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。
图中的p、q表示的结构依次是______________________。
(3)a、b、c过程依次发生在个体发育的什么时期?
________________。
精子的发生与之不同的是整个过程都在________后完成。
(4)卵子的发生与成熟过程进行到图中________(填序号)时,即完成了受精。
(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞 2N、2N、N、2N
(2)有丝分裂、MⅠ分裂、MⅡ分裂 c 透明带、卵细胞膜 (3)胎儿期、初情期后、初情期后(受精时) 初情期 (4)④
受精过程中的“三大反应”和
防止多精入卵受精的“两道屏障”
(1)顶体反应:
精子膜和顶体膜发生的一系列改变,释放顶体酶。
(2)透明带反应:
在精子触及卵细胞膜的瞬间,会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应,它是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)卵细胞膜反应:
精子入卵后,卵细胞膜拒绝其他精子再进入卵内,这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
考向2 体内受精及早期胚胎发育过程分析
2.下列关于受精过程的叙述,错误的是( )
A.获能后的精子与卵子相遇后,释放顶体酶穿过透明带进入放射冠
B.透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障
C.精子与卵细胞膜相互融合,精子入卵
D.雄原核形成的同时,卵子完成减数第二次分裂
A
3.(高考江苏卷)下列关于蛙胚胎发育过程的叙述,正确的是( )
A.通过细胞分裂不断增加细胞数量,并在一定时期发生细胞分化
B.胚胎发育过程中细胞不断分裂,但不发生凋亡
C.随着细胞分裂次数的增加,蛙胚的有机物总量不断增加
D.发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加
解析:
选A。
A项,在蛙的胚胎发育过程中,通过细胞分裂增加细胞数量,在囊胚期细胞开始分化。
B项,胚胎发育过程中,既有细胞的分裂和分化,也有细胞的衰老和凋亡。
C项,在蛙胚胎发育的过程中,由于细胞呼吸的消耗,有机物的总量不断减少。
D项,蛙胚发育过程中需要从环境中获得氧气,但利用的营养物质是受精卵自身含有的。
胚胎发育过程
体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用
1.体外受精
2.早期胚胎培养
(1)培养液成分:
无机盐、有机盐(两盐);
维生素、激素(两素);
氨基酸、核苷酸(两酸),另外还有水、血清等。
(2)胚胎去向:
向受体移植或冷冻保存。
3.胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养
(1)胚胎移植
①地位:
胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
②主要过程
③意义:
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
(2)胚胎分割
①材料:
发育良好,形态正常的桑椹胚或囊胚。
②实质:
胚胎分割可增加动物后代,其实质是动物的无性繁殖或克隆。
③注意:
对囊胚分割时,注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(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:
形态上体积小、细胞核大、核仁明显;
功能上具有发育的全能性;
体外培养条件下可以增殖而不分化。
③培养过程
胚胎移植是胚胎工程中的核心技术,下图表示繁育良种奶牛的技术流程示意图。
请据图思考下列问题:
(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些?
选择标准是什么?
(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理?
(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎?
(1)供体牛是良种公、母牛;
受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。
选择标准:
供体是遗传性能和生产性能优良的个体,受体是健康、有繁殖能力的个体。
(2)对供体母牛进行超数排卵处理;
对供、受体母牛进行同期发情处理。
(3)桑椹胚或囊胚。
考向1 体外受精过程和早期胚胎培养
河南南阳一中月考)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。
据图回答下列问题:
(1)甲过程为________,该过程中可通过给母山羊注射________使其超数排卵。
(2)乙过程的操作之一是____________处理。
(3)乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同,乙过程的培养液为________或专用的受精溶液,丙过程的培养液为________。
(4)丁过程是________,是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的代孕母羊子宫内。
(1)卵母细胞的采集 促性腺激素
(2)对精子进行获能 (3)获能溶液 发育培养液 (4)胚胎移植
考向2 胚胎移植和胚胎分割的条件和过程
2.如图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程,其中①~⑤表示操作过程。
请回答以下问题:
(1)图中①过程涉及的精子需进行________处理;
防止多精入卵的两道屏障为__________________________。
(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是________________。
(3)图中②过程所用的方法是____________。
外源基因插入牛受精卵中的DNA上后,有的受精卵能发育成转基因牛,而有的会死亡,请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)图中b、c分别代表囊胚的________________________________________________________________________。
(5)图中④过程表示________________________________________________________________________,
由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为________。
(1)获能 透明带反应、卵细胞膜反应
(2)促使其超数排卵
(3)显微注射法 外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达(合理即可)
(4)囊胚腔、内细胞团
(5)胚胎分割和胚胎移植 100%
胚胎移植的三个关键环节
(1)移植的胚胎必须在原肠胚之前,但不能直接移植受精卵。
(3)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物,同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。
考向3 胚胎干细胞的应用及过程
3.(2018·
山东临沂调研)请据图分析回答下列问题:
(1)上图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从________或________中分离获取。
(2)过程Ⅰ是将胚胎干细胞置于经γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞构成的饲养层上,并加入动物血清、抗生素等物质培养,维持细胞不分化的状态。
在此过程中,饲养层能提供胚胎干细胞增殖所需的____________________,加入抗生素是为了____________________。
该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(3)过程Ⅱ是将带有遗传标记的ES细胞注入囊胚的囊胚腔,通过组织化学染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素,这项研究利用了胚胎干细胞具有______________的特点。
在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是________。
(4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠,将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体,目的是________________________________________________________________________
将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是
____________________。
(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。
实验时,必须去除小鼠的胸腺,使其存在免疫缺陷,其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
该过程研究的意义在于解决______________________________________________________问题。
(6)该研究中,包含的生物技术有________________________________(至少写出两种)。
(1)胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。
(2)饲养层细胞可为胚胎干细胞增殖提供所需的营养物质,而加入抗生素可防止杂菌的污染。
(3)胚胎干细胞具有发育的全能性。
哺乳动物的早期胚胎发育过程为受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。
(4)基因工程中最关键的步骤为构建基因表达载体,目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。
将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是显微注射法。
(5)为解决临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等问题,常用转基因动物作为器官移植的供体。
为解决免疫排斥问题,在实验时,必须去除小鼠的胸腺,使其不能形成T细胞,不发生细胞免疫,使移植组织细胞不会被排斥。
(6)该研究中,包含的生物技术有动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植等。
(1)早期胚胎 原始性腺
(2)营养物质 防止杂菌污染
(3)发育的全能性 原肠胚
(4)使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用 显微注射法
(5)去除胸腺后不能形成T细胞,不发生细胞免疫,使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等
(6)动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植(至少答出两项)
干细胞的分类及特点
专能干细胞
多能干细胞
全能干细胞
特点
只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
能分化成多种细胞或组织,但不能发育成完整个体
能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体
举例
上皮组织基底层的干细胞,成纤维细胞
造血干细胞
胚胎干细胞
生物技术的安全性及伦理问题
1.转基因生物的安全性
(1)转基因生物存在安全性问题的原因
①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。
②目的基因往往是异种生物的基因。
③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
(2)对转基因生物安全性的争论:
在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。
(3)理性对待转基因技术:
趋利避害,不能因噎废食。
2.生物技术中的伦理问题
(1)克隆
①治疗性克隆与生殖性克隆
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
都属于无性生殖;
产生新个体或新组织,遗传信息不变
②中国政府态度:
禁止生殖性克隆人,不反对治疗性克隆。
(2)试管婴儿与设计试管婴儿
试管婴儿与设计试管婴儿都要通过①体外受精,并进行②体外早期胚胎培养和③胚胎移植,不同的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行④遗传学诊断。
3.基因身份证
(1)否定的理由:
个人基因资讯的泄露造成基因歧视,势必造成遗传学失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等。
(2)肯定的理由:
一些遗传性疾病在后代中复现率很高,通过基因检测可以及早预防,适时治疗,达到挽救患者生命的目的。
4.生物武器
(1)种类:
致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌等。
(2)中国政府的态度:
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.阅读以下材料,回答问题:
材料 自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来,转基因鱼的研究取得很大进步。
如转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快,饵料转化率高,但鱼类易于逃逸、扩散,因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题,需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。
最近,我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
(1)转基因鱼培育成功的物质基础是__________________________________。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质,若将人的GH基因转移到鱼体内,则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是________个。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率,以致其生长速度快于非转基因鱼,蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。
其可能的原因是_________。
(4)鱼类易于逃逸、扩散,因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题,试分析引起生态安全性问题的原因是_______________________________________________________。
(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的,培育成功的三倍体“湘云鲫”,其形成过程是________________________________________________________________________
试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因是
(1)转基因技术就是通过基因拼接,把目的基因拼接到载体上,实质上是DNA之间的连接。
(2)GH是含有191个氨基酸的蛋白质,由于蛋白质、控制蛋白质合成的mRNA上的碱基数目及控制蛋白质合成的DNA上的碱基数目,三者的比值为1∶3∶6,所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是1146个。
(3)该转基因鱼转入的是生长激素基因,生长激素能促进生长,主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。
(4)转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点,当这种鱼扩散到其他环境中时,与其他种类的鱼杂交,被转入的基因就有可能转移到其他的鱼体内,造成基因污染;
同时,由于该种转基因鱼具有生长优势,使其捕食对象大量减少,与其他物种竞争时,优势明显,所以可能引起生态危机。
(5)三倍体鱼由于不能产生正常的生殖细胞,无法繁殖后代,因此不会造成生态危机。
(1)遗传物质都是DNA
(2)1146 (3)转基因鱼受体内合成了大量生长激素,生长激素能促进蛋白质合成 (4)转基因鱼与同种野生鱼杂交,使野生鱼带有转基因,具有生长优势,使其捕食对象大量减少,与其他物种竞争加剧,引起生态危机 (5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体,然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体 三倍体鱼不能繁殖,可以人工控制养殖数量和范围,避免发生杂交、竞争,引起生态危机
2.(2018·
合肥模拟)试管婴儿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”除了用到体外受精技术外,还用到_____________(填两种)技术。
(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,进而形成器官和系统,从细胞水平看,卵裂的分裂方式是________。
(3)下图所示时期是胚胎发育的________期。
(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________________________________________________________________________
(5)现在大多数人反对设计婴儿性别,其原因是________________________________________________________________________
(1)早期胚胎培养、胚胎移植
(2)有丝分裂
(3)囊胚 (4)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)可能破坏人类正常的性别比例
[清一清]
易错点1 误认为精子“获能”就是获得能量并认为排卵就是排出卵泡
[点拨]
(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。
易错点2 受精的标志≠受精完成的标志
[点拨] 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体;
而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
易错点3 滋养层≠饲养层
[点拨]
(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。
易错点4 人工授精≠体外受精
[点拨] 人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内,使精卵细胞结合;
体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。
这两者的本质都是两性生殖细胞的结合,只不过前者是在体内完成的,后者是在体外完成的。
易错点5 混淆克隆动物、试管动物与转基因动物
[点拨] 三类动物的比较如下:
克隆动物
试管动物
转基因动物
概念
用核移植
的方法获
得的动物
用体外受精
的方法获得
的动物
由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物
技术
核移植
体外受精
DNA重组技术
生殖
方式
无性繁殖
有性生殖
有性生殖或保持原生殖方式
遗传
特性
主要与供核
个体相同
具备双亲的
遗传性状
具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性
相同
点
三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术,且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎
[判一判]
(1)精子和卵子的发生都是从初情期开始的( )
(2)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( )
(3)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( )
(4)排卵是指卵泡从卵巢中排出( )
(5)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大( )
(6)在胚胎移植中,对供体母羊要用促性腺激素进行超数排卵处理( )
(7)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植( )
(8)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎( )
(9)在对囊胚进行分割时,要将滋养层细胞均等分割( )
(10)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁不明显和蛋白质合成旺盛等特点( )
(11)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性( )
(12)试管婴儿技术属于有性生殖,克隆技术属于无性生殖( )
(13)转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加( )
(14)中国反对生物武器,但中国在特殊情况下可以生产生物武器( )
(1)×
(2)×
(3)√ (4)×
(5)×
(6)√ (7)×
(8)√ (9)×
(10)×
(11)√ (12)√ (13)×
(14)×
(2017·
高考江苏卷)下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述,错误的是( )
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
选C。
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。
高考江苏卷)牛雄性胚胎中存在特异性HY抗原,可在牛早期胚胎培养液中添加HY单克隆抗体,筛选胚胎进行移植,以利用乳腺生物反应器进行生物制药。
下列相关叙述正确的是( )
A.HY单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌
B.应选用原肠胚做雌雄鉴别
C.鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植
D
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