高考生物二轮复习 专题19 胚胎工程和生态工程课件.ppt

专题19胚胎工程和生态工程,【高考这样考】(2015重庆高考T820分)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。,(1)拟进行如下杂交：A(具高产奶基因的纯种)B(具适宜本地生长基因的纯种)C选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常_。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是_性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是_，后代中出现这种母牛的概率是_(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。,生长发育或胚胎,发育,隐性,AC,1/8,(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。,精子要具有受精能力，需对其进行_处理；卵子的成熟在过程_中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖，其作用是_。为筛选出具有优良性状的母牛，过程前应鉴定胚胎的_。子代母牛的优良性状与过程_的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用_技术。,获能或增强活力,供能,性别、高产奶和适宜本地生长的基因,胚胎分割,【考纲考频】1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(5年18考)2.胚胎干细胞的移植(5年7考)3.胚胎工程的应用(5年19考)4.简述生态工程的原理(5年8考)5.生态工程的实例(5年4考),【考查特点】1.胚胎工程：多以胚胎发育的过程、胚胎干细胞培养的最新研究成果为背景考查胚胎工程的应用。多与细胞工程、基因工程相结合进行命题，以非选择题形式考查。2.生态工程：常以当今与人类息息相关的生态危机等问题为背景，考查生态工程的原理、生态环境的保护等。以非选择题形式考查。,一、胚胎工程1.胚胎工程的概念：(1)理论基础：哺乳动物的受精机制和早期胚胎发育的规律。(2)技术手段：_。(3)操作对象：_。,体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞,培养等,早期胚胎、配子,2.体内受精和早期胚胎发育：(1)精子的发生。场所：_；开始时期：_。(2)卵子的发生。场所：_；开始时期：_。(3)受精。场所：_。实质：雌、雄原核结合成为受精卵。标志：卵细胞膜与透明带的间隙可以观察到_。,睾丸,初情期,卵巢,性别分化后,输卵管,两个极体,(4)早期胚胎发育。_卵裂期(有丝分裂，_及以前细胞是全能细胞)_(二胚层、囊胚腔、内细胞团、滋养层)原肠胚期(三胚层、原肠腔)。,受精卵,桑椹胚,囊胚期,3.体外受精和早期胚胎培养：(1)体外受精。卵母细胞的采集方法：_和直接采集法。精子的采集和获能a.采集方法：假阴道法、手握法、_。b.获能方法：培养法和_。(2)早期胚胎培养。目的：检查受精状况和_。胚胎处理：_或冷冻保存。,超数排卵法,电刺激法,化学诱导法,受精卵的发育能力,受体移植,4.胚胎移植的生理学基础：(1)供、受体生殖器官的_相同。(2)早期胚胎与_无联系。(3)受体对外来胚胎无_。(4)供体胚胎的_不影响孕育过程。,生理变化,母体,免疫排斥反应,遗传特性,二、生态工程的原理1._原理。2._原理。3._原理。4.整体性原理。5.系统学和工程学原理。,物质循环再生,物种多样性,协调与平衡,考点一胚胎工程【典例1】(2014山东高考T36)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：,(1)htPA基因与载体用_切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用_技术。(2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其_。采集的精子需要经过_，才具备受精能力。,同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶),DNA分子杂交(或核酸探针),超数排卵,获能(处理),(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是_。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的_。(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到_，说明目的基因成功表达。,显微注射法,性别鉴定,全能性,htPA(或人组织纤溶酶原,激活物),【解题技法】(1)看到“转htPA基因母羊”：联想到此过程用到基因工程、细胞工程和胚胎工程。结合题意，明确该题考查基因工程和胚胎工程。(2)本题联想到的基因工程知识。工具：_。基因表达载体导入动物受体细胞常用的方法：_。检测目的基因是否导入受体细胞：_。目的基因是否表达：是否检测到_。,限制酶、DNA连接酶、载体,显微注射法,DNA分子杂交技术,目的基因翻译的产物,(3)本题联想到的胚胎工程知识。用促性腺激素处理供体的目的：_。精子具备受精能力的前提：_。胚胎移植获得特定性别个体的措施：移植前进行_。胚胎分割获得多个个体的生理基础：早期胚胎细胞具有_。,超数排卵,获能处理,性别鉴定,全能性,【知识方法误区】1.克隆动物的4种技术手段：(1)核移植；(2)动物细胞培养；(3)早期胚胎培养；(4)胚胎移植。2.受精过程3大反应：(1)顶体反应；(2)透明带反应；(3)卵细胞膜反应。3.防止多精入卵受精的2大屏障：(1)透明带反应；(2)卵细胞膜反应。,4.体外受精注意点：(1)对象：获能精子和成熟卵子。(2)条件：获能溶液或专用受精溶液。5.区别2种标志：(1)受精的标志：看到两个极体。(2)受精完成的标志：雌雄原核融合。,6.早期胚胎培养培养液成分的4个“2”：(1)2“盐”：无机盐和有机盐。(2)2“酸”：氨基酸和核苷酸。(3)2“素”：维生素和激素。(4)2“液体”：水和血清。7.胚胎移植或胚胎分割的2个时期：桑椹胚和囊胚。,8.2种“冲卵”的不同：(1)胚胎移植：冲出的是早期胚胎。(2)体外受精：冲出的是卵子。9.2次使用的激素不同：(1)孕激素：对供、受体进行同期发情处理。(2)促性腺激素：对供体进行超数排卵处理。,10.胚胎移植成功的关键：(1)供、受体同期发情处理。(2)供体用促性腺激素做超数排卵处理。11.胚胎分割的2个关注点：(1)快速繁殖动物的最佳方法。(2)后代具有相同的遗传物质。,12.不同胚胎发育的个体生殖方式不同：(1)有性生殖。体内受精产生胚胎发育的个体。体外受精产生胚胎发育的个体。采用显微注射技术将外源(目的)基因导入受精卵培育的胚胎发育的个体。(2)无性生殖。核移植产生的重组细胞培育的胚胎，培育出克隆动物。,【题组过关】1.(2015黄冈一模)器官移植中供体器官的严重缺乏一直是困扰需要器官移植患者的问题。中山大学眼科中心主任葛坚领导的研究小组培育出了猴鼠嵌合体“猴鼠”，期待成果可用于人体角膜等器官的移植。根据科研过程示意图回答有关问题：,(1)图中培养过程中为了防止杂菌污染要加入一定量的_；而由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全弄清楚，所以还要加入。(2)囊胚已出现细胞分化，应将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的部位，才能伴随其发育成某种组织。(3)实验中和要同时注射激素的目的是。而将囊胚移入代孕母鼠体内属于技术，此技术对代孕受体的要求是。,(4)在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是_，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用技术。,【解析】(1)动物细胞培养过程中，为避免杂菌污染，通常要在培养液中加入一定量的抗生素。由于人们对细胞生长所需的营养物质尚不清楚或者是无法人工合成该物质，因此需要在培养液中加入动物血清或血浆，以满足细胞生长的需要。(2)胚胎发育到囊胚阶段，细胞开始发生分化，形成内细胞团和外围的滋养层，其中内细胞团将来发育为胎儿的各种组织和器官。(3)对和同时注射孕激素，进行同期发情处理，保证胚胎移植的成功进行。代孕的受体动物必须是跟供体同种的且生理状态相同(这就是同期发情处理的目的)的其他雌性动物。,(4)胚胎移植实际上是产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体分工合作共同繁育后代的过程，极大地增加了优良母畜的后代数，充分发挥了优良母畜的遗传和繁殖潜力。若要获得更多的后代，还可以将胚胎分割后移植到多个受体动物体内代孕生育。,答案：(1)抗生素血清(或血浆)(2)内细胞团(3)同期发情处理胚胎移植同种、生理状态相同的其他雌性动物(4)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力胚胎分割,【知识总结】胚胎移植的实质和优势(1)实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。(2)优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。,2.(2015安徽高考节选)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。,(1)由过程获得的A为。(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是_。受体应选用期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为。,【解题指导】解答本题需明确的信息：(1)图示信息：构建基因表达载体、导入受体细胞、通过核移植技术培育转基因动物。(2)隐含信息：核移植时取材的原因、胚胎移植时供体与受体的选择技巧。,【解析】本题主要考查基因工程操作步骤、核移植技术、胚胎移植知识。(1)由题图信息可知，表示将人凝血因子IX基因与运载体结合，并且获得含有人凝血因子IX基因的基因表达载体A。(2)为了保证重组细胞中的核遗传物质来自整合有目的基因的成纤维细胞，在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的细胞核。M期卵母细胞中不仅含有重组需要的因子，而且细胞已达到成熟状态，所以受体选用M期卵母细胞。,(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养，通过传代培养可产生大量整合有目的基因的成纤维细胞用于核移植，理论上可以不断采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，最终获得无限个转基因绵羊。,答案：(1)含目的基因的表达载体(2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞M(3)免疫排斥反应(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养,3.(2015郑州二模)克隆技术不仅解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展和应用，请据图回答下列问题：,(1)克隆动物培育属于(生殖方式)。胚胎1和胚胎2的获得运用了技术。(2)图中两个克隆动物长大后，各方面特征与原型动物相同，这说明具有全能性，早期胚胎发育在阶段以前的细胞是全能细胞。(3)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的。,(4)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，一般用_处理内细胞团，使之分散成单个细胞。内细胞团将来发育为。,【解析】(1)克隆动物培育过程不涉及精卵细胞的融合，重组细胞是体细胞核跟去核卵母细胞相融合的产物，属于无性生殖。将早期胚胎(桑椹胚或囊胚)进行分割后移植到不同的受体动物子宫内，可以获得性状一致的后代。(2)动物1和动物2性状跟供核动物一致，说明了动物体细胞核具有全能性。桑椹胚及以前的胚胎细胞具有发育成完整个体的潜能，属于全能细胞。(3)动物细胞培养的条件有：充足的营养供给微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。,适宜的温度：36.50.5；适宜的pH：7.27.4。无菌、无毒的环境。气体环境。(4)用胰蛋白酶或胶原蛋白酶来处理动物组织块或内细胞团，能得到单个的细胞。内细胞团是囊胚的重要结构，将来发育成胎儿的各种组织。,答案：(1)无性生殖胚胎分割(2)动物体细胞核桑椹胚(3)血清温度和pH(4)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)胎儿的各种组织,4.(2015天津二模)哺乳动物单倍体胚胎干细胞技术是遗传学研究的新手段，该项技术为研究隐性基因功能提供了理想的细胞模型。下图表示研究人员利用小鼠获取单倍体胚胎干细胞的方法。请分析回答。,(1)方法一中，研究人员需对实验小鼠注射，使其_，从而获得更多的卵母细胞。用SrC12溶液处理、激活卵母细胞，在体外选用特制的培养液培养至期，从内细胞团中分离、筛选出胚胎干细胞。采用这种方法获得的单倍体胚胎干细胞称为孤雌单倍体胚胎干细胞。(2)采用方法二可获得孤雄单倍体胚胎干细胞。受精阶段，防止多精入卵的第一道屏障是。研究人员用特定方法去除细胞M中的原核，再对处理后的细胞进行进一步的培养、分离和筛选。,(3)研究发现，小鼠单倍体胚胎干细胞存在自发二倍体化的现象。为此，可以通过测定并分析细胞内DNA分子的含量，或利用显微镜观察处于(写出分裂类型及时期)细胞的染色体数目进行确定。,【解析】(1)超数排卵利用的激素是促性腺激素。胚胎发育到囊胚阶段出现细胞分化，形成内细胞团。(2)防止多精入卵的第一道屏障是透明带反应。将受精卵中的雌原核去掉，保留雄原核，经培育可以得到孤雄单倍体胚胎干细胞。(3)观察染色体形态、计数染色体数目的最佳时期是细胞有丝分裂中期，因为此时染色体螺旋化程度最高且着丝点整齐排列在赤道板上。答案：(1)促性腺激素超数排卵囊胚(2)透明带反应雌(3)有丝分裂中期,【知识总结】早期胚胎发育各时期的特点(1)卵裂期：进行有丝分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不增加，或稍有缩小。细胞为全能细胞。(2)桑椹胚：细胞为全能细胞。(3)囊胚：出现细胞分化，有囊胚腔。内细胞团：发育为各种组织。滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘。(4)原肠胚：分化为3个胚层，有原肠腔。,考点二生态工程【典例2】(2014重庆高考T7)为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。,(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如下图所示。t0t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的_转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在_，导致群落中植物物种数增加；t1t3，人工林抵抗力稳定性的变化是_；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间_加剧。,分解者,植物种子或繁殖体,增强,竞争,(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的_原理。,整体性,【解题技法】(1)明确坐标轴表示的生物学含义。横坐标：时间。纵坐标：_。(2)分析曲线变化表示的生物学意义。t0t1：曲线上升_。,植物物种数,植物物种数增加,增加的原因包括：a.有机物转化为无机物_的分解作用。b.人工林土壤说明原来存在植物_。t1t3：曲线上升_物种之间_加剧_更复杂人工林抵抗力稳定性_。(3)由以上分析可知：公园化建设实现生态、社会和经济相结合体现生态工程的_原理。,分解者,种子或繁殖体,植物物种数增加,竞争,营养结构,增强,整体性,【知识方法误区】1.生态工程概念的理解：(1)遵循的规律：自然界物质循环规律。(2)目的：达到经济效益和生态效益同步发展。(3)特点：少消耗、多效益、可持续。,2.生态工程基本原理的判断方法：(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染物质循环再生原理。(2)体现物种多，营养关系复杂生物多样性原理。(3)强调生物与环境的协调与平衡；涉及环境承载力协调与平衡原理。(4)涉及自然、经济和社会；指整个系统，如林业生态工程建设整体性原理。,(5)涉及结构、功能，分布式、集中式、环式系统的结构决定功能原理(系统学和工程学原理)。(6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和；指系统内部，如互利共生系统整体性原理(系统学和工程学原理)。,3.生态农业易考点：(1)原理：生态系统的物质循环和能量流动。(2)目的：提高能量利用率(不是传递效率)，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分。(3)优点：实现物质循环再生和能量多级利用，降低农业投入，减少环境污染。(4)常见模式：桑基鱼塘和沼气农田立体养殖。,【题组过关】1.(2015杭州一模)如图是一个庭院生态工程的模式图。请据图分析回答：,(1)该图中有条食物链。(2)该生态系统中处于第二营养级的生物有。(3)从图中可知，人类生活中所需的能源来自太阳能、沼气等。利用这些能源与利用煤炭相比，突出的优点是。(4)该生态工程中的能量能够更多地被人类利用，原因是_。(5)该生态工程遵循的原理有等。,(6)人工设计的生态系统也具有信息传递的功能，下列有关叙述正确的是。A.生态系统的物理信息都源于环境B.植物都通过化学物质传递信息C.信息沿食物链从低营养级向高营养级传递D.信息可以调节生物种间关系,【解题指导】解答本题关键的知识点：(1)食物链的判断：分解者不入“链”，应去掉图中的分解者，只保留生产者和消费者。(2)研究能量流动的意义：“废物资源化”，实现能量的多级利用。,【解析】(1)该生态系统中的食物链有植物人、植物猪人、植物鸡人、植物鸭人，共4条。(2)据食物链可以判断，人、猪、鸡、鸭均为第二营养级的生物。(3)太阳能、沼气属于清洁能源，无污染或污染很少。(4)该生态工程可以更充分地利用流向分解者或未利用的能量。(5)将流向分解者的物质和能量再度利用，符合物质循环再生原理。(6)生态系统中的物理信息除环境外，还可来自生物个体；植物可以通过光、电磁波等形式接受信息；信息的传递与食物链无直接关系。,答案：(1)4(2)人、鸡、鸭、猪(3)减少了燃烧煤炭所产生的污染(4)充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用(5)物质循环再生原理(6)D,【易错提醒】本题两个易错点：(1)错将“植物鸡、鸭人”当成1条食物链，这应该是2条食物链。(2)第(6)小题易错选C。信息传递在生物之间是双向的，在生物与无机环境之间通常是单向的。,2.图甲和图乙分别表示稻-鱼-蛙共生农业生态系统和普通稻田生态系统的物质能量转化示意图。请据图回答问题。,(1)分析说明鱼和蛙在共生农业生态系统中物质和能量流动过程中的积极作用是。(2)分析说明稻-鱼-蛙共生农业生态系统的生态优势：。(3)上述两个生态系统中的各种生物所需的有机物都依赖_，生命活动所需的能量归根到底都来自。,(4)甲和乙相比，抵抗力稳定性较强的是，原因是。(5)从能量流动的角度来看，建立甲生态系统的目的是_。(6)为了使水稻获得高产，稻田乙需要经常使用农药，而甲则不需要，原因是。(7)一般来说，农田生态系统的稳定性较低，废弃农田上会发生群落演替，该演替的类型是。,【解题指导】解答本题的关键：对两图解的比较分析。可以看出，甲比乙多了“鱼、蛙”，有效地利用了稻糠、稻草、杂草、底栖生物、水生昆虫、浮游生物等，增加了食物链，大大提高了能量的利用率。,【解析】(1)消费者在生态系统中的作用是加速生态系统的物质循环。(2)通过增加食物链，实现物质的循环再生和能量的多级利用，大大提高了能量的利用率。(3)农田生态系统中的生产者主要是以作物为主的绿色植物，固定的太阳能总量是输入该生态系统的总能量。(4)一个生态系统的组成成分越多，营养结构(即食物网)就越复杂，生态系统的自我调节能力就越强，其抵抗力稳定性就越高。(6)利用生物的种间关系，实现“以虫治虫”的生物防治，能更加有效地控制虫害。(7)农田生态系统抵抗力稳定性较低，废弃农田上发生的是次生演替。,答案：(1)鱼、蛙是消费者，能加速生态系统的物质循环(2)在原有食物链中引入新的环节(将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品)，有利于实现物质循环再生和能量的多级利用，并可以减轻环境污染(3)绿色植物的光合作用太阳能(4)甲甲生态系统生物种类较多，营养结构复杂，自我调节能力较强(5)调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类有益的部分(6)甲引入了害虫天敌蛙，有效地控制了害虫数量(7)抵抗力次生演替,3.(2015福州二模)某校研究性学习小组的同学前往市郊调查农业生态工程，经过交流和修改后绘制出下图，请据图回答有关问题：,(1)你认为该生态工程是否达到了良性循环？并说明理由。_。(2)该生态工程内能量和物质多级利用的实现，是根据生态系统的原理设计的。(3)沼气池中生存的生物在其细胞中都存在的细胞器是。,(4)如果要提高农业生态工程的抵抗力稳定性，设计该农业生态工程的结构时，可根据其中生物种群间的相互依存和相互制约原理，科学地增加农田中的。(5