届高考生物大一轮复习教师用书第11单元第3讲胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题及生态工程Word版含Word格式文档下载.docx

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形成4个精子

形成1个卵子和3个极体

（2）受精过程

（3）早期胚胎发育过程

2．体外受精与早期胚胎培养

（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：

↓

—方法：

手术法和非手术法

—检查受体母牛是否妊娠

③生理学基础

a．移入：

动物发情排卵后，在一段时间内同种动物的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。

d．遗传特征：

供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。

④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早期胚胎或原始性腺。

②特点：

形态上，体积小、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

[重难突破——攻重难，名师点拨]

1．关于体内受精的4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；

排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。

（2）动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；

有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。

但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。

（3）受精的标志≠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；

而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。

（4）受精卵遗传物质的核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核（即精卵各提供1/2），而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。

2．卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律

（1）有机物：

胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。

（2）细胞体积：

胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。

（3）细胞中DNA含量：

伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。

3．胚胎的早期培养与动物细胞培养的比较

胚胎的早期培养依据的原理是细胞的分裂和分化，培养的目的是获得早期胚胎；

动物细胞培养依据的原理是细胞分裂，培养的目的是获得大量细胞。

两者培养时所用的培养液成分也有区别：

动物胚胎培养液

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

4.胚胎移植应注意的四个问题

（1）胚胎移植的实质：

是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性。

（2）胚胎移植的优势：

充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，从而大大缩短了供体本身的繁殖周期，大大推动了畜牧业的发展。

（3）胚胎移植过程中两次使用激素，第一次用激素对受、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。

（4）胚胎移植过程中有两次检查：

第一次对收集的胚胎进行检查；

第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。

5．试管动物与克隆动物的比较

比较

试管动物

克隆动物

技术

基础

体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植

核移植技术、细胞培养、早期胚胎培养、胚胎（分割）移植

实例

试管牛

克隆羊

过程

生殖

方式

有性生殖

无性生殖

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

[题型突破——练题型，夯基提能]

题型1　体内受精和早期胚胎发育

1．（2017·

天津五校联考）如图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期，下列叙述不正确的是（　　）

A．①过程发生同源染色体分离

B．②过程通过有丝分裂增殖

C．a时期可分离得到胚胎干细胞

D．①→④细胞分化程度逐渐增大

解析：

①过程是受精作用，该过程中不会发生同源染色体分离，A错误；

②过程为早期胚胎发育过程，通过有丝分裂增殖，B正确；

a时期为囊胚期，其中的内细胞团细胞具有发育的全能性，因此可分离到胚胎干细胞，C正确；

①→④过程细胞全能性逐渐降低，细胞分化程度逐渐增大，D正确。

答案：

A

2．下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段。

请据图回答问题：

（1）写出各个阶段的名称：

A：

________B：

________C：

________。

（2）写出图中各标号的名称：

[2]________，[4]________，[5]________，[7]________，[8]________。

（3）A时期的细胞具有发育上的________性，B时期开始出现________，C时期进一步发育而形成________。

（4）[2]将来发育成________。

（5）由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中，细胞数目________，胚胎总体积________________________________________________________________________。

（1）图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。

（2）图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；

图C中[5]是外胚层；

[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。

（3）桑椹胚细胞具有发育的全能性，囊胚开始出现细胞分化，已分化成滋养层细胞和内细胞团；

原肠胚已具有胚层分化，分化为外胚层和内胚层。

（4）内细胞团将发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。

（5）由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中，虽然细胞数目增多，但胚胎总体积并不增加或略有缩小。

（1）桑椹胚　囊胚　原肠胚　

（2）内细胞团　囊胚腔　外胚层　原肠腔　内胚层　（3）全能　细胞分化　外胚层和内胚层　（4）胎儿的各种组织　（5）增多　并不增加或略有缩小

3．（2017·

辽宁五校协作体联考）胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。

请根据动物受精和早期胚胎发育过程回答下列问题：

（1）在动物体内卵子的发生过程中，减数第一次分裂完成的时间是在雌性个体________，当次级卵母细胞发育到________期时才具备与精子受精的能力，受精的场所是________，判断卵子是否受精的重要标志是________。

（2）受精过程中防止多精入卵的两道屏障是________和________。

（3）胚胎发育过程首先是卵裂，所得每个子细胞的体积比受精卵________，胚胎发育到________期会导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来，这一过程叫作孵化。

（4）胚胎干细胞是从囊胚的________或________中分离出来的一类细胞，在人类疾病治疗和科学研究中有着广泛的应用。

（1）在动物体内卵子的发生过程中，减数第一次分裂发生在排卵前后；

当次级卵母细胞发育到MⅡ中期时才具备与精子受精的能力；

受精的场所是输卵管；

判断卵子是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。

（2）受精过程中，防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。

（3）胚胎发育过程首先是卵裂，该过程中细胞通过有丝分裂方式增殖，细胞数目增加，但胚胎的体积不变或略微减小，因此所得每个子细胞的体积比受精卵小；

胚胎发育到囊胚期会导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来，这一过程叫作孵化。

（4）胚胎干细胞是从早期胚胎（囊胚的内细胞团）或原始性腺中分离出来的一类细胞，在人类疾病治疗和科学研究中有着广泛的应用。

（1）排卵前后　MⅡ中　输卵管　在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体　

（2）透明带反应　卵细胞膜反应　（3）小　囊胚　（4）内细胞团　原始性腺

题型2　胚胎工程的应用

4．根据胚胎工程的相关知识回答下列问题：

（1）通过试管动物技术培养发育为早期胚胎后，再经________产生多个基因型相同的后代。

（2）胚胎移植时，受体应处于适合的生理状况，此时可利用激素对受体进行________处理；

此外，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生________反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

（3）胚胎移植的优势在于供体的职责变为________________________，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体承担。

（1）通过胚胎分割和胚胎移植可产生多个基因型相同的后代。

（2）胚胎移植时，受体应处于适合的生理状况，可利用激素对受体进行同期发情处理；

此外，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。

（3）胚胎移植的优势在于供体的职责变为只产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体承担。

（1）胚胎分割、胚胎移植　

（2）同期发情　免疫排斥　（3）只产生具有优良遗传特性的胚胎

5．如图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。

（1）①阶段常用________激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。

（2）冲卵的生理基础是________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）③阶段对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到________或________阶段。

（4）若要通过④获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对③阶段检查合格的胚胎进行________技术处理，该过程中应注意对________进行均等分割。

（5）ES或EK细胞的形态特征是___________________________________________，

在培养液中加入________，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。

（1）胚胎工程中常用促性腺激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。

（2）早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系，这是冲卵的生理基础。

（3）胚胎移植前对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到囊胚或桑椹胚阶段。

（4）应用胚胎分割技术可以获得遗传物质完全相同的多个新个体，胚胎分割时注意对内细胞团进行均等分割。

（5）胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显等形态特征，胚胎干细胞在培养时加入分化诱导因子，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。

（1）促性腺　

（2）早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系　（3）囊胚　桑椹胚　（4）胚胎分割　内细胞团　（5）体积小、细胞核大、核仁明显　分化诱导因子

6．（2017·

湖北武汉模拟）下图为纯种荷斯坦奶牛的繁殖过程，据图回答下列问题：

（1）克隆动物培养过程与图示繁殖过程相比特有的技术手段是________技术，这两种繁殖动物的方式相比，实质性的区别为前者是________，后者是________（填“无性生殖”或“有性生殖”）。

（2）一般用________激素对供体母牛做超数排卵处理。

（3）纯种荷斯坦小奶牛繁殖成功的原因之一是纯种荷斯坦奶牛胚胎可与受体黄牛的子宫建立________________________，但是移入受体的供体胚胎的________在孕育过程中不受任何影响。

（4）某研究所决定培养转基因荷斯坦奶牛，科研人员先构建含药用蛋白基因的表达载体；

再将其导入受精卵中；

然后还要采用DNA分子杂交技术检测________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

（1）培育克隆动物采用的特有的技术手段是核移植技术，核移植技术为无性生殖。

图示繁殖过程采用了体外受精和早期胚胎培养等技术，属于有性生殖。

（2）一般使用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理。

（3）纯种荷斯坦奶牛繁殖成功的原因之一是：

供体胚胎（纯种荷斯坦奶牛的胚胎）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在孕育过程中不受任何影响。

（4）在基因工程中，常采用DNA分子杂交技术检测转基因荷斯坦奶牛的DNA上是否插入了药用蛋白基因。

（1）核移植　无性生殖　有性生殖　

（2）促性腺　（3）正常的生理和组织联系　遗传特性　（4）转基因荷斯坦奶牛的DNA上是否插入了药用蛋白基因

[易错提醒]

有关胚胎分割的两个关键点

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。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生物技术的安全性和伦理问题

对应学生用书第211页

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，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，势必造成遗传性失业大军、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。

（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．生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。

下列叙述，错误的是（　　）

A．应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质

B．当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆

C．反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿

D．生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力

在应用基因工程技术培育转基因植物时，应避免选择可能产生对人类有害的物质的目的基因；

在对克隆技术引发的伦理问题的争论中，普遍的观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆；

在对胚胎工程技术引发的伦理问题的争论中，反对设计试管婴儿的原因之一是有人可能滥用此技术选择性设计婴儿；

生物武器种类包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等，不包括干扰素。

D

2．生物技术就像一把双刃剑，它既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来灾难。

例如，用克隆技术制造出克隆人，用转基因技术制造生物武器等。

面对生物技术可能产生的负面影响，公众不可避免地产生了疑虑。

近年来，生物技术引发的社会争论涉及面越来越广。

（1）目前我国是种植转基因作物较多的国家之一，关于转基因生物的安全性的争论也越来越多，转基因生物的安全性主要涉及________、________、________等方面。

（2）“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿技术”，两者在对人类作用上的区别是________________________________________________________________________

（3）现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_______________________

（4）如果对流感病毒进行改造做成生物武器，其危害性与一般生物武器相比怎样？

________________________________________________________________________，

原因是_______________________________________________________

（1）转基因生物的安全性主要涉及食物安全、生物安全、环境安全等方面。

（2）试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植后产生后代的技术。

设计试管婴儿技术是通过体外受精获得许多胚胎，然后从中选择符合要求的胚胎，再经移植后产生后代的技术。

因此“试管婴儿”和“设计试管婴儿技术”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等的疾病。

（3）设计试管婴儿破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德。

（4）如果对流感病毒进行改造做成生物武器，其危害性比一般生物武器大，原因是人类从未接触过该致病微生物，而且无药可医。

（1）食物安全　生物安全　环境安全　

（2）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等的疾病　（3）会破坏人类正常的性别比例，违反伦理道德　（4）利用基因重组技术获得的生物武器较一般生物武器危害性大　人类从未接触过该致病微生物，而且无药可医（答案合理即可）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生态工程

对应学生用书第212页

1．生态工程与生态经济

（1）生态工程建设的根本目的：

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，达到生态效益和经济效益的同步发展。

（2）生态工程的特点：

少消耗、多效益、可持续。

（3）生态经济：

通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。

2．生态工程的基本原理

（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。

如无废弃物农业。

（2）物种多样性原理：

一般而言，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：

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：

人类处于社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。

进行生态工程建设时，不但要考虑到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化原理。

3．生态工程的实例

1．生态工程的基本原理比较

理论基础

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

生态系统的稳定性

生物多样性程度高，可提高生态系统的抵抗力稳定性

“三北”防护林建设中的单纯林问题；

珊瑚礁生态系统的生物多样性问题

协调与

平衡

生物与环境的协调与平衡

可避免系统的失衡和破坏

太湖富营养化问题

整体性

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

林业建设中自然生态系统与社会、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：

分布式结构优于集中式和环式结构

改善和优化系统的结构以改善功能

桑基鱼塘

[特别提醒]　

整体性原理≠系统整体性原理

整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题；

系统整体性原理强调整体大于部分之和，即“1＋1>

2”，目的是保持系统有很高的生产力，互利共生的生物能体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中藻类和真菌等。