胚胎工程与生物技术的安全性与伦理问题.docx
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胚胎工程与生物技术的安全性与伦理问题
专题3胚胎工程
(一)动物胚胎发育的基本过程
1、胚胎工程是指对动物所进行的多种显微操作和处理技术,如等技术。
经过处理后获得的,还需移植到生产后代,以满足人类的各种需求。
2、动物胚胎发育的基本过程
(1)受精场所是母体的。
(2)卵裂期:
特点:
细胞分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体体积。
(3)桑椹胚:
特点:
胚胎细胞数目达到32个左右时,胚胎形成致密的细胞团,形似桑椹。
是全能细胞。
(4)囊胚:
特点:
细胞开始出现(该时期细胞的全能性仍比较)。
聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为,将来发育成胎儿的各种组织。
中间的空腔称为囊胚腔。
(5)原肠胚:
特点:
有了的分化,具有腔和腔。
(二)胚胎干细胞
1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,来源于中分离出来。
2、具有胚胎细胞的特性,在形态上表现为小,大,明显;在功能上,具有,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
另外,在体外培养的条件下,可以而不发生,可进行保存,也可进行。
3、胚胎干细胞的主要用途是:
①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律;
②是在体外条件下研究的理想材料,在培养液中加入,如牛黄酸等化学物质时,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化,这为揭示的机理提供了有效的手段;
③可以用于治疗,如帕金森综合症、少年糖尿病等;
④利用可以被诱导分化形成的特性,移植ES细胞可使的部位得以修复并恢复正常功能;
⑤随着组织工程技术的发展,通过ES细胞,定向培育出人造组织器官,用于,解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
(三)胚胎工程的应用
1.体外受精和胚胎的早期培养
(1)卵母细胞的采集和培养:
主要方法:
用处理,使其排出更多的卵子,然后,从中冲取卵子,直接与获能的精子在体外受精。
第二种方法:
从刚屠宰中采集卵母细胞;第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从中吸取卵母细胞。
采集的卵母细胞,都要在体外经后,才能与受精。
(2)精子的采集和获能:
在体外受精前,要对精子进行获能处理。
(3)受精:
获能的精子和培养成熟的卵细胞在溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
(4)胚胎的早期培养:
精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养,以检查。
培养液成分较复杂,除一些无机盐和有机盐外,还需添加等营养成分,以及血清等物质。
当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向。
不同动物胚胎移植的时间不同。
(牛、羊一般要培育到阶段才能进行移植,小鼠、家兔等实验动物可在移植,人的体外受精胚胎可在8~16个细胞阶段移植。
)
2.胚胎移植
(1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎,移植到其它雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。
其中提供胚胎的个体称为,接受胚胎的个体称为。
(供体为优良品种,作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。
)
地位:
如转基因、核移植,或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎,都必须经过胚胎移植技术才能获得后代,是胚胎工程的。
(2)胚胎移植的意义:
大大缩短了,充分发挥。
(3)生理学基础:
①动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的。
这就为供体的胚胎移入受体提供了。
②早期胚胎在一定时间内处于状态。
这就为。
③受体对移入子宫的外来胚胎不发生。
这为。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的联系,但供体胚胎的在孕育过程中不受影响。
(4)基本程序主要包括:
①。
选择优秀的供体,有的受体,供体和受体是物种。
并用激素进行,用对供体母牛做处理。
②。
③。
配种或输精后第7天,用特制的装置,把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。
对胚胎进行检查,此时的胚胎应发育到阶段。
直接向受体移植或放入中保存。
④对进行移植。
⑤移植后的检查。
对受体母牛进行的检查。
3.胚胎分割
(1)概念:
是指采用机械方法将切割2等份、4等份等,经移植获得的技术。
(2)意义:
来自同一胚胎的后代具有的遗传物质,属于繁殖。
(3)材料:
发育良好,形态正常的。
(桑椹胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化,但其,也可用于胚胎分割。
)
(4)操作过程:
对囊胚阶段的胚胎分割时,要将分割,否则会影响。
胚胎工程练习题
1.下图是两种快速繁育良种牛的方法,请分析回答问题:
(1)培育试管牛与克隆牛都需用到的技术有(2项以上)。
若想提高优质胚胎的利用率,可采用的技术是。
培育试管牛与克隆牛在
生殖方式上的的区别是。
(2)甲、乙两牛均为纯种,且甲的X染色体上具有优良的基因A,乙具有优良的质基因B,如果自然杂交,子代同时具有两优良性状的概率是%;采用试管牛技术,可通过选择的手段来提高子代具有两优良性状的几率。
(3)克隆牛的性状与牛最接近。
原因是。
(4)科学家利用基因工程技术可以进一步改良牛的品种,如可使母牛分泌的乳汁中含有人的生长激素等蛋白质类药物。
采用的方法是:
①取得“人的生长激素基因”的合成途径如果采用“逆转录法”,需要取得相应的为模板来合成互补的单链DNA,然后在酶的催化下合成目的基因。
这样得到的目的基因与细胞中的原基因碱基对序列一般来说不相同,原因是。
②用处理后才能使目的基因与运载体重组。
③目的基因(不仅/仅)存在于转基因牛的乳腺细胞中,证明转基因成功的标志是,因为该基因在乳腺细胞中性表达。
2.控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义。
目前,分离精子技术是有效的性别控制方法。
例如:
牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右,利用这一差异人们借助特殊食品将它们分离开来,再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如下图所示)。
根据以上信息回答下列相关问题:
(1)试管动物技术通常是指通过人工操作使在体外条件下成熟和受精,受精卵通过培养发育为早期胚胎后,再经胚胎移植产生后代的技术。
(2)图中过程①通常采用技术。
在这个过程中的精子与卵子相遇时,首先发生反应释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。
防止多精入卵的生理反应有。
(3)胚胎移植时,受体应处于适合的生理状态,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。
(4)为了确保得到所需性别的试管牛,往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定,请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法(只需写出名称或简要原理):
,。
3.牛胚胎的移植的基本程序如下图所示,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,理由是。
(4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞,称为ES或EK细胞。
这类细胞的形态特征有。
(5)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些?
4.克隆羊“多利”的问世引起了许多人对“治疗性克隆”的兴趣。
下图为人类“治疗性克隆”的示意图。
请据图回答:
(1)过程A表示,由此产生的重组细胞②的主要遗传物质来自图中的。
(2)图中B表示的生物技术名称是;C表示定向诱导技术,其诱导的对象是[]细胞。
(3)如果进行生殖性克隆,则不需要进行定向诱导,但必须进行,使得胚胎能正常发育成完整个体,该操作一般在时期进行。
专题4生物技术的安全性和伦理问题
(一)转基因生物的安全性争论:
(1)基因生物与食物安全:
反方观点:
正方观点:
(2)转基因生物与生物安全:
对生物多样性的影响
反方观点:
正方观点:
(3)转基因生物与环境安全:
对生态系统稳定性的影响
反方观点:
正方观点:
(二)生物技术的伦理问题
(1)克隆人:
两种不同观点,多数人持否定态度。
否定的理由:
克隆人严重违反了,是克隆技术的滥用;克隆人冲击了等传统的伦理道德观念;克隆人是在人为的制造在都不健全的人。
肯定的理由:
技术性问题可以通过等方法解决。
不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟。
中国政府的态度:
。
四不原则:
任何生殖性克隆人的实验。
(2)试管婴儿:
两种目的试管婴儿的区别两种。
不同观点,多数人持认可态度。
否定的理由:
把试管婴儿当作人体零配件工厂,是;早期生命也有活下去的权利,抛弃或杀死多余胚胎,。
肯定的理由:
解决了不育问题,提供骨髓中造血干细胞的方法,提供骨髓造血干细胞并不会对造成损伤。
(3)基因身份证:
否定的理由:
个人基因资讯的泄漏造成,势必造成、造成等严重后果。
肯定的理由:
通过可以及早采取预防措施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的。
(三)生物武器
(1)种类:
。
(2)散布方式:
。
(3)特点:
(4)禁止生物武器公约及中国政府的态度
生物技术的安全性和伦理问题练习题
《生物技术的安全性和伦理问题》
1.“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精,并在试管中培养使其发育到如图所示的时期,再将胚胎移人女性子宫内发育成胎儿。
它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会,也为人类的优生开辟了新的途径。
据此回答:
(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是
A.有性生殖B.组织培养
C.克隆技术D.基因工程
(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,并进而形成器官和系统。
从细胞水平看,卵裂的分裂方式是_________________。
(3)该图示时期是胚胎发育的_____________期。
(4)在该图下一时期,b细胞最可能成为___________胚层的一部分。
(5)“试管婴儿”的形成用到下列哪些技术?
(填序号)___________。
①体外培养②人工授精③胚胎移植④核移植
(6)要得到“同卵双胞胎”,采用的技术是________________________________。
双胞胎的性别是否相同?
__________________。
(7)“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____________________________________________________________。
(8)现在大多数人反对设计婴儿性别,其原因是________________________。
2.请分析下面一项专利:
(1)此基因工程中,目的基因是。
将人工合成的DNA片段拼接在一起,
所必需的酶是。
(2)试分析在C端加上KDEL的内质网滞留序列,为什么可以避免胰岛素在植物细胞中的降解?
。
(3)用目的基因与农杆菌的结合构建表达载体。
目的基因能否在番茄中稳定遗传的关键是,检测受体细胞中是否存在目的基因可采用技术。
3.英国纽卡斯尔大学约翰·伯恩教授领导的研究小组4月1日宣布,他们已从人的皮肤
细胞中提取出细胞核,然后将其植入几乎
被完全剔除了遗传信息的牛卵母细胞中,从
而培育出半人半兽混合胚胎(如右图)。
该
胚胎在三天时已含有三十二个细胞,研究
人员希望它能继续生长到六天,再从胚胎
中取出干细胞供研究使用,这将有助于了
解包括中风、糖尿病等多种疾病的肇因,
并进而研发治疗方法。
英国两个研究组织
还表示:
一旦干细胞培育成功,他们会在
14天内将胚胎销毁,不会制造混合动物。
(1)题中所述研究涉及的生物工程技术有、。
(2)有人担心此项研究会培育出“牛头人身”式的怪物,而有人认为不可能,你的观点是
,理由是。
(3)与完全用人细胞来进行体细胞核移植培育干细胞相比,此项研究突出的意义是能。
(4)混合胚胎的基因组成有99%以上都是人类的,只有不到1%是牛的,这1%的牛基因位于。
4.胚胎干细胞在基础生物学研究和临床应用方面具有重要价值。
下图是胚胎干细胞获取方法图解。
(1)早期发育的胚胎分为几个主要阶段。
(2)C、D细胞分别为和,它们的形态特性是。
(3)胚胎干细胞有何应用前景?
(说出两例)。
(4)我国政府禁止生殖性克隆,但不反对治疗性克隆的研究,请你谈谈为什么要反对克隆人?
参考答案
11.
(1)动物细胞培养、胚胎移植;胚胎分割移植技术;有性生殖和无性生殖
(2)50;精子
(3)丙;核基因来自丙牛,决定其性状
(4)①mRNA;没有内含子
②限制性核酸内切酶和DNA连接酶
③不仅;乳汁中含有人的生长激素;被选择
解析:
注意用名词术语回答问题。
(1)培育试管牛是有性生殖,要用到的技术是:
体外受精、动物细胞培养、胚胎移植。
培育克隆牛是无性生殖,需用到的技术有:
细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植。
所以两者都需用到的技术有动物细胞培养、胚胎移植。
若想提高优质胚胎的利用率,可采用的技术是胚胎分割移植技术。
(2)甲、乙两牛均为纯种,且甲是公牛XY,它的X染色体上具有优良的基因A,甲的基因型是XAY,乙是母牛XaXa,子代XAXa、XaY,具有优良性状的是XAXa,概率是50%,而乙是母牛具有优良的质基因B,可传给所有后代,所以,自然杂交子代同时具有两优良性状的概率是50%,采用试管牛技术,可通过选择两种精子XA和Y中的XA来提高子代具有两优良性状的几率。
(3)克隆牛的性状与丙牛最接近。
因为核基因来自丙牛,决定其性状。
(4)逆转录以mRNA为模板,得到的目的基因与细胞中的原基因碱基对序列一般来说不相同,因为没有内含子,是外显子编码蛋白质。
真核基因的编码区由外显子和内含子构成。
基因工程的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
目的基因存在于转基因牛的体细胞中,不仅仅存在于乳腺细胞中,因为受体细胞是受精卵,经过有丝分裂和分化,形成体细胞,遗传信息都相同,这是动物细胞核的全能性。
证明转基因成功的标志是牛乳汁中含有人的生长激素,就是人的生长激素基因表达了,有产物人的生长激素了,因为该基因在乳腺细胞中选择性表达。
12.
(1)卵子和精子
(2)体外受精;获能;顶体;透明带反应和卵黄膜的封闭作用
(3)同期发情;免疫排斥
(4)DNA分子杂交技术(利用基因探针鉴定);分析胚胎细胞的染色体组型
解析:
(1)人工采集的卵子与精子不能直接受精,精子要经过获能处理,卵子要再培养发育到减数第二次分裂的中期才可受精。
(2)精卵结合时,首先发生顶体反应放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质,便于精子进入,同时通过透明带反应和卵黄膜的封闭作用防止其他精子再进入。
(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥,这是胚胎移植的生理基础。
胚胎移植时,为使受体、供体生理状况相同,便于胚胎的移植,需要用激素同期发情处理。
(4)鉴定胚胎性别的最好方法是对胚胎细胞染色体分析,也可运用Y染色体上的基因制成探针检测Y染色体的存在。
13.
(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)胚胎分割移植;桑椹胚或囊胚期;此时还未出现细胞分化
(4)体积小、细胞核大、核仁明显
(5)胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度,快速推广新品种
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早期胚胎取出的冲卵过程;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)供体母牛提供具有优良遗传特性的胚胎,受体母牛提供胚胎发育场所,所以受体母牛应具有健康的体质和健康的繁殖能力。
(3)因在桑椹胚和囊胚期细胞还未开始分化,所以应在此时期进行分割。
(4)因受精卵早期的分裂速度很快,细胞来不及生长下一次分裂就开始,所以形成的胚胎干细胞(ES或EK细胞)的特点是细胞体积小、细胞核大、核仁明显。
14.
(1)细胞核移植;乙
(2)细胞培养;④;内细胞团(或胚胎干细胞)
(3)胚胎移植;桑椹胚或囊胚
解析:
(1)过程A表示细胞核移植技术,得到的重组细胞遗传物质主要来自供体乙。
(2)B过程是重组细胞经过动物细胞培养发育成胚胎的过程,C过程是从囊胚内细胞团中获得胚胎干细胞诱导分化形成不同组织器官的过程,即治疗性克隆过程。
(3)在囊胚(或桑椹胚)阶段如果不定向诱导分化,可以通过胚胎移植技术转移到其他母体内继续胚胎的发育,直至形成完整的胚胎,这是生殖性克隆。
《生物技术的安全性和伦理问题》专题测试题参考答案
二、非选择题
21.
(1)A
(2)有丝分裂(3)囊胚(4)内(5)①②③
(6)胚胎分割移植相同.
(7)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
(8)破坏了人类正常的性别比例,违反了伦理道德
22.
(1)人胰岛素基因限制(性核酸内切)酶、DNA连接酶(缺一不得分)
(2)使胰岛素合成后在植物内质网中保存,以免在细胞内被降解
(3)质粒(或Ti质粒)番茄染色体DNA上是否插入了目的基因DNA分子杂交
23.
(1)核移植技术胚胎的早期培养(注:
答“细胞培养”不得分)
(2)不可能生物的多数性状是受细胞核中染色体上的DNA控制的(或答:
可能细
胞质中线粒体上也有DNA,能够控制生物的性状)
(3)可有效缓解研究用人类卵细胞供应不足的难题
(4)卵细胞细胞质中的线粒体(答:
“卵细胞细胞质”不得分)
24.
(1)(卵裂期)桑椹胚、囊胚、原肠胚
(2)内细胞团原始性腺细胞体积小、细胞核大、核仁明显
(3)①治疗人类的某些顽疾;②培育出人造组织器官,解决临床上供体器官不足和异体器官抑制后免疫排斥问题;③研究细胞体外分化
(4)①严重违反了人类伦理道德;②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念;③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人;④克隆技术尚不成熟,可能克隆出有严重生理缺陷的孩子。
(写出一条即可,只要答案符合题意就给分)
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