高三生物一轮复习 1039胚胎工程教学案 新人教版.docx

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高三生物一轮复习1039胚胎工程教学案新人教版

2019-2020年高三生物一轮复习10.39胚胎工程教学案新人教版

[考纲要求]　1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（Ⅰ）。

2.胚胎干细胞的移植（Ⅰ）。

3.胚胎工程的应用（Ⅱ）。

考点一　体内受精与早期胚胎发育

1．梳理精子、卵子的发生

（1）精子的发生

①场所：

睾丸的曲细精管内。

②时期：

从初情期开始，直到生殖机能衰退。

③过程

（2）卵子的发生

①场所：

卵巢。

②时期：

胎儿时期（性别分化以后）和初情期以后。

③过程

④两次分裂的时间：

第一次是在雌性动物排卵前后完成的，第二次是在精子和卵子结合的过程中完成的。

2．梳理受精知识

（1）场所：

雌性动物的输卵管内。

（2）过程

①受精前的准备阶段

a．精子获能：

正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。

b．卵子的准备：

发育到减Ⅱ中期，才具备与精子受精的能力。

②受精阶段：

获能的精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜→精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵→精、卵细胞经过一系列变化分别形成雄、雌原核→雄、雌原核充分发育后结合，完成受精。

3．梳理早期胚胎发育

哺乳动物早期胚胎发育依次经过以下不同的时期和结构：

受精卵→卵裂期→桑椹胚（细胞数目为32个左右）→囊胚（出现内细胞团和滋养层，后期囊胚孵化）→原肠胚（内细胞团形成外胚层和内胚层，滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘）。

易错警示　

（1）对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清

①误认为卵裂阶段的细胞分裂方式包括减数分裂，实际上只有有丝分裂。

②误认为卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量要增多，细胞体积要增大。

从受精卵到囊胚阶段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；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。

（2）对排卵理解不准确：

排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。

（3）混淆受精标志与受精完成的标志

受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。

（4）不能对胚胎发育与胚胎工程中的有关概念进行正确区分

①对精子和卵子的发生、发育及结合场所不熟：

精子发生场所——睾丸的曲细精管；卵子的发生场所——卵巢；受精场所——输卵管；受精卵发育场所——输卵管和子宫；精子发生的时间及特点——初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生的时间及特点——胚胎性别分化以后，两次分裂不连续进行。

②对囊胚和桑椹胚在胚胎发育过程中所处的阶段、特点和在胚胎工程中的应用没有完全掌握：

胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚，可以移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚。

③忽略“透明带反应”和“卵细胞膜反应”在受精过程中的生物学意义：

两者构成了防止多精入卵受精的两道屏障。

④体外受精易忽视“精子获能”和“卵子成熟”问题。

1．下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是（　　）

A．采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用

B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程

C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成

D．卵子受精完成的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体

答案　D

解析　采集到的精子必须经获能处理后才能受精，采集的卵细胞需要培养成熟后才可与获能的精子受精；初级卵母细胞的减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。

减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。

2．下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，下列相关描述正确的是（　　）

A．图中3是透明带，7是原肠腔

B．发育的先后顺序是甲→丙→乙

C．1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织

D．甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性

答案　A

解析　图中甲是桑椹胚，乙是囊胚，丙是原肠胚。

图中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。

内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。

1．精子和卵子的发生的比较

项目

精子的发生

卵子的发生

场所

睾丸的曲细精管内

雌性动物的卵巢内

时期

初情期开始，直到生殖机能衰退

胚胎时期性别分化以后和初情期以后

过程特点

①MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；②两次分裂细胞质都是均等分配

①MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形；②只有MⅡ中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配

结果

形成4个精子细胞

形成1个卵细胞和3个极体

2．受精过程中的三大反应与防止多精入卵受精的两道屏障

（1）顶体反应：

精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。

顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。

（2）透明带反应：

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，称做透明带反应，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，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。

考点二　体外受精和早期胚胎培养

1．体外受精

（1）精子、卵子的获取与培养

获取方法

获能方法

卵子

促性腺激素处理后冲卵

人工培养成熟

在活体或屠宰体的卵巢内直接采集

精子

假阴道法

培养法和化学诱导法（在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中获能）

手握法

电刺激法

（2）受精：

获能的精子和成熟的卵子可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。

2．胚胎的早期培养

（1）培养液成分：

无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等物质。

（2）胚胎处理：

当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。

3．下列关于胚胎工程的叙述，错误的是（　　）

A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精

B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植

C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清

D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术

答案　B

解析　体外受精是获能的精子与成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精的过程；胚胎应培养至桑椹胚或囊胚期才可进行移植；早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还需加入血清、血浆等一些天然成分；试管婴儿技术与试管动物技术类似，包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。

1．早期胚胎是指可用于移植的胚胎，在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。

2．受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。

3．胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等，两者都是液体培养基，但植物组织培养为固体培养基，其中加入琼脂，所需植物激素主要是生长素和细胞分裂素两大类。

考点三　胚胎移植和胚胎分割

1．胚胎移植的生理学基础

胚胎移入的基础

哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的

胚胎收集的基础

哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态

移入胚胎存活的基础

受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应

保留遗传特性的基础

供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响

2．用流程图形式写出胚胎移植的基本程序

答案　

3．胚胎分割

（1）理论基础：

细胞的全能性。

（2）所需仪器设备：

实体显微镜和显微操作仪。

（3）基本程序：

选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针或分割刀进行分割。

（4）囊胚期分割要求：

内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

（5）意义：

加快繁殖速度。

4．胚胎干细胞

（1）是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的。

（2）特点

（3）应用

易错警示　

（1）胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。

（2）移植胚胎来源及生殖方式

（3）促性腺激素两次使用：

①同期发情处理；②超数排卵。

（4）两次检查：

①收集胚胎检查；

②移植后是否妊娠检查。

（5）冲卵含义：

冲出早期胚胎，不是冲出卵子。

（6）胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。

（7）同期发情处理用雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。

（8）试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和性状与核供体相同。

（9）胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生殖方式。

4．牛胚胎移植的基本程序如图，请据图回答：

（1）图中a、b、c过程分别是指____________、____________、____________。

（2）供体母牛的主要职能是______________________________________________；受体母牛必须具备______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是__________；

处理的时期是_____________________________________________________________。

答案　

（1）超数排卵　冲卵　胚胎移植

（2）只产生具有优良遗传特性的胚胎　健康的体质和健康的繁殖能力

（3）胚胎分割　桑椹胚或囊胚期

解析　

（1）a过程是良种母畜在激素刺激下的超数排卵。

b是用人工方法将母畜体内已经开始发育的受精卵取出的冲卵过程。

c是将符合移植要求的早期胚胎移植到受体母畜子宫内的过程。

（2）供体母牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，受体母牛则是提供胚胎发育场所，所以受体母牛应具有健康的体质和健康的繁殖能力。

（3）进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

1．试管动物和克隆动物（细胞核移植）的培育

（1）试管动物技术：

是指通过人工操作使精子和卵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，再经移植产生后代的技术。

（2）试管动物的培育过程

（3）克隆动物的培育过程

提示　

（1）试管动物的培育属有性生殖范畴，而克隆动物的获得属无性生殖。

（2）两技术的最后阶段都利用胚胎移植技术获得新个体，移植所选胚胎一般是发育到原肠胚之前的桑椹胚或囊胚期的胚胎。

2．胚胎干细胞的培养和移植

（1）胚胎干细胞的培养过程

（2）胚胎干细胞的核移植过程

2019-2020年高三生物一轮复习10.41生态工程教学案新人教版

[考纲要求]　1.简述生态工程的原理（Ⅱ）。

2.生态工程的实例（Ⅰ）。

考点一　聚焦生态工程的原理

[判断正误]

1．“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理（　×　）

2．在建设高新农业时，沼气池的建立是遵循物质循环再生原理（　√　）

3．根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量（　√　）

4．“总体功能大于各部分之和的效果”遵循的是系统学的结构决定功能原理（　×　）

5．在建设生态工程时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力（　√　）

易错警示　对生态工程具体实例所遵循的原理辨析不清：

（1）单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。

（2）草原确定合理载畜量，不能过度放牧——平衡原理。

（3）引种考虑适应环境——协调原理。

（4）林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——系统整体性原理。

（5）整体性原理和系统整体性原理的比较：

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。

系统整体性原理指整体功能大于部分之和，即1＋1>2。

原因是系统保持有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中的藻类和真菌等。

1．南京古泉生态农场是生态农业的典范。

该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程有机地结合起来，形成一种高效良性的循环，生态效益得到了良性发展。

请就此生态农场的特点，完成下列问题：

（1）该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的______________、________________和________________原理。

（2）该系统工程的核心之一是沼气池，沼气池的制作如右图所示。

①在图中用箭头标出生产过程中物质循环的方向。

②如果将“无机物——农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？

________________________________________________________________________。

（3）根据生态工程的物种多样性原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好。

请你结合所学知识，分析该结论是否正确，为什么？

__________________

______________________________________________________。

答案　

（1）物质循环再生原理　物种多样性原理　整体性　

（2）①如右图所示　②土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降　（3）不正确。

因为食物链越长，各食物链中的生物数量越难以达到一定规模，影响经济效益；营养级越多，高层次营养级生物获得的能量越少，该营养级生物数量也越少

解析　

（1）生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生、物种多样性和整体性等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也取得了良好的生态效益和社会效益。

（2）物质循环的特点是循环往复、分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭。

如果把“无机物→农田”这一环节去掉，势必会造成物质循环受到破坏，土壤中无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。

（3）从能量流动逐级递减的特点分析，食物链不能无限延长，一般维持在4～5个营养级。

生态工程的基本原理

项目

理论基础

意义

实例

物质循环再生原理

物质循环

可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响

“无废弃物农业”

物种多样性原理

生态系统的稳定性

生物多样性程度高，可提高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

协调与平衡原理

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

整体性原理

社会—经济—自然复合系统

统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定

林业建设中自然生态系统与社会、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

系统整体性原理：

总体功能大于各部分之和

能保持很高的系统生产力

珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系

考点二　生态工程的实例分析

[实例连线]

2．我国在西部地区实行退耕还林还草工程，这一工程属于（　　）

A．农村综合发展型生态工程

B．小流域综合治理生态工程

C．大区域生态系统恢复工程

D．湿地生态恢复工程

答案　C

解析　大区域生态系统恢复工程主要是针对控制我国西北地区大范围的荒漠化的发展和水土流失，改善生态环境，提高人民生活水平而提出的退耕还林还草等生态工程。

3．如图是我国南方尝试的农业生态系统的结构模式图，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，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪、鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。

请据图回答下列问题：

（1）从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是_________________

_______________________________________________________。

该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用，这体现了生态工程的________________________原理。

（2）该系统将多个生产系统通过优化组合，有机整合在一起，提高了系统生产力，这体现了生态工程中的____________________________________原理。

生产的大米无公害的原因是________________________________________________________________。

（3）在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物，其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是_____________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量，试分析其增产原因：

_________________

_______________________________________________________。

蘑菇房与蔬菜大棚相通，比单纯种植蔬菜和单纯培育蘑菇带来的效益之和还要高，体现了生态工程中的________________________原理。

答案　

（1）实现物质的循环再生和能量的多级利用　物质循环再生

（2）系统的结构决定功能　减少了化肥和农药的使用量，减少了对水的污染

（3）无以核膜为界限的细胞核（无成形的细胞核）

（4）蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强　系统整体性

解析　

（1）图示农业生态系统通过建立沼气池，实现了废物资源化和能量的多级利用，其遵循的是物质循环再生原理。

（2）图中生态农业施用的都是有机肥，减少了化肥和农药的使用量，因此生产的大米无公害。

（3）发酵装置中的微生物主要是乳酸菌，为原核生物，无以核膜为界限的细胞核。

（4）蘑菇为分解者，可将有机物分解为CO2等无机物，供蔬菜进行光合作用。

1．生态工程的实例分析

类型

主要原理

注意问题

农村综合发展型生态工程

物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理

①核心：

沼气工程

②优点：

农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染

小流域综合治理生态工程

整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理

①“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益

②不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色

大区域生态系统恢复工程

物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理

①考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种

②考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性

③不同地区应根据当地情况采取不同策略

湿地生态恢复工程

协调与平衡原理、整体性原理

①主要措施：

退耕还湖

②主要困难：

解决迁出湖区居民的生计问题

矿区废弃地的生态恢复工程

系统学和工程学原理

①种植耐旱的灌木、草和树

②确定合理载畜量

③改良表土

城市环境生态工程

协调与平衡原理、整体性原理等

①解决大气污染措施：

禁止使用有铅汽油

②水污染：

减少或禁止污水排放，进行污水净化

2．农业生态系统的设计原则

（1）应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；

（2）应当能够构成一个合理的生产结构；

（3）应当充分利用自然界的物质和能量资源；

（4）应当体现减少环境污染的原则；

（5）应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；

（6）所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。

3．生态农业常见类型

（1）桑基鱼塘模式

人工建立的高产稳产的农业生态系统。

做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收，如图所示。

（2）沼气农田立体养殖模式

通过控制温室内的温度、光照、气体和水肥等因素，缩短生产周期，大幅度提高粮食、蔬菜和水果的产量和质量。

4．传统农业、现代农业和生态农业的比较

名称

概念

优点

缺点

传统农业

简单划一的种植业

不会产生严重的环境污染

农田生态系统结构简单，能量流动、物质循环水平低，经济效益低

现代农业

利用石油等有机物来提高农作物产量的农业生产方式

以石油、天然气、煤作为能源和原料，大量使用化肥、农药和机电动力，实行大规模生产，大幅度提高农业劳动生产率和农产品产量，获得较高的经济效益

过量施用化肥、农药，导致严重的环境污染，危害人畜健康；同时存在能耗增多、成本过高等问题

生态农业

运用生态学原理，在环境与经济协调发展思想的指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生态体系

充分发挥生态系统各成分的作用，通过物质多级利用，形成良性循环，减少化肥的使用量，降低农业投入，增加经济效益，净化环境，降低人畜的发病率