高考生物总复习 第十一单元 专题3 胚胎工程和克隆技术引起的伦理问题配套课件.ppt

专题3胚胎工程和克隆技术引起的伦理问题 2015高考导航 一 体内受精和早期胚胎发育1 精子和卵子的发生 不均等分裂 卵巢 从初情期开始 需变形 2 受精 1 精子获能 刚排出的精子 不能立即与卵子受精 必须在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化后 才能获得受精能力 2 卵子的准备 卵子要在输卵管内进一步成熟 到 时期 才具有受精作用 3 受精过程 获能的精子穿越 进入卵黄膜 形成原核 原核融合 放射冠和透明带 减 中期 3 胚胎发育过程受精卵 卵裂 桑椹胚 囊胚 原肠胚 组织器官分化 幼体 1 哺乳动物的胚胎发育早期是在 中开始的 一般到桑椹胚期进入子宫 囊胚期着床 2 卵裂 卵裂方式是 3 囊胚期 其内的 细胞具有发育全能性 能分化出幼体动物的所有组织器官 4 原肠胚期 出现了 个胚层和原肠腔 三 输卵管 有丝分裂 内细胞团 二 体外受精 胚胎移植 胚胎分割与胚胎干细胞的应用1 体外受精 1 精子的采集与获能 采集方法有假阴道法 手握法和电刺激法等 获能方法有 法和化学诱导法 2 卵母细胞的采集 给动物注射 激素 使其超数排卵 然后从 中冲出卵子 也可从废弃的卵巢或活体卵巢中采集 但需要培养到 时 才可受精 3 体外受精 获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精 2 早期胚胎培养 1 培养液成分 无机盐 有机盐 两盐 两素 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 减 中期 培养 促性腺 输卵管 氨基酸 核苷酸 维生素 激素 3 胚胎移植 1 地位 胚胎工程其他技术的最后一道 工序 2 过程 3 意义 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 4 胚胎分割 1 材料 发育良好 形态正常的 2 实质 胚胎分割可增加动物后代 其实质是 5 胚胎干细胞 1 来源 2 特点 形态上表现为体积小 核大 核仁明显 功能上具有 体外培养条件下可以 增殖而不分化 桑椹胚或囊胚 动物的无性繁殖或克隆 早期胚胎或原始性腺 发育的全能性 三 关注生物技术的伦理问题 染色体 生殖性 治疗性 点拨 设计试管婴儿属于有性生殖方式 与克隆人的无性生殖方式不同 体内受精与早期胚胎发育 1 精子和卵子的发生 场所 睾丸的曲细精管 卵巢 减数第一次分裂 输卵管 减数第二次分裂 时间 初情期到生殖机能衰退 卵泡的形成和在卵巢内的储备 出生前 即胎儿时期 排卵 初情期 减数第一次分裂和减数第二次分裂连续 需要变形 初级卵母细胞的减数第一次分裂发生在排卵前后 产生一个次级卵母细胞和一个第一极体 当精子与卵子结合时 次级卵母细胞进行减数第二次分裂形成卵子和第二极体 不需要变形 相同点 原始生殖细胞的增殖为有丝分裂 生殖细胞的成熟为减数分裂 成熟过程均经一次复制和两次分裂 子细胞中染色体数目减半 2 受精阶段 四步曲第一步 精子穿越放射冠和透明带 顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质 透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障 第二步 精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障 第三步 原核形成 雄原核和雌原核形成 第四步 合子形成 雌雄原核融合形成合子 受精卵 提醒 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 3 早期胚胎发育 1 胚胎发育的起点是受精卵 发育过程中的细胞分裂均为有丝分裂 2 桑椹胚细胞具有全能性 是胚胎分割的最佳时期 3 囊胚是开始分化的阶段 分化为滋养层细胞 发育成胎膜和胎盘 和内细胞团 发育成胎儿的各种组织 该阶段还可进行胚胎分割 4 孵化 囊胚后期 透明带破裂 胚胎伸展出来 原肠胚早期还保留缩小的囊胚腔 最后消失 2012 高考浙江卷 下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述 正确的是 a 绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性b 卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大c 囊胚的滋养层细胞具有发育全能性d 原肠胚发育分化形成内外两个胚层 a 解析 为保证物种在遗传上的稳定性 同一物种的精卵细胞在结合时 需要先通过细胞的识别 此过程由细胞膜上的糖蛋白完成 因糖蛋白具有物种特异性 其细胞识别也具有物种特异性 a项正确 受精卵卵裂时产生的细胞团称为卵裂球 卵裂球细胞数目不断增加 总体积基本不变甚至略有减少 细胞逐渐变小 b项错误 滋养层细胞是已经具有定向分化趋向的细胞 分化方向一旦确定即稳定而不可逆转 失去了发育的全能性 c项错误 原肠胚已有外 中 内三个胚层的分化 d项错误 1 高等哺乳动物受精后不久 受精卵开始进行细胞分裂 经桑椹胚 囊胚 原肠胚和组织器官的分化 最后发育成一个完整的幼体 完成胚胎发育的全过程 如图为该过程中的某一时期示意图 下列有关叙述错误的是 a 图中 依次为透明带 滋养层 内细胞团b 高等哺乳动物的细胞分化开始于图示时期 终止于生命结束c 胚胎从 中伸展出来的过程叫做孵化d 进行胚胎分割时 应选择图示时期之后的胚胎进行 d 解析 本题图示为囊胚期 高等哺乳动物的细胞分化开始于囊胚期 终止于生命结束 后来囊胚进一步扩大 会导致 透明带破裂 胚胎从其中伸展出来 这一过程叫做孵化 所以a b c均正确 进行胚胎分割时 应选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行 所以d错误 胚胎分割和胚胎移植 1 胚胎分割 1 理论基础 细胞的全能性 2 材料选择 发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 提醒 胚胎分割所用胚胎并非来自于胚胎发育的任何时期 桑椹胚时期的细胞均未分化 细胞全能性较高 是胚胎分割的最佳时期 3 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 4 意义 加快繁殖速度 是动物无性繁殖或克隆的方法之一 其他克隆方法还有核移植 2 胚胎移植 1 胚胎移植的基本程序 以牛胚胎移植为例 2 胚胎移植的实质胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 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 3 影响胚胎移植成功率的两个重要条件 要在同种动物之间进行移植 同种 是指 同一物种 供 受体生理状态要相同 供 受体母畜的发情时间一致 胚胎移入受体子宫的位置应该与其在供体内的位置相同或相似 4 胚胎移植的时间 不同动物其胚胎移植的时间不同 牛 羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段 小鼠 家兔在桑椹胚前 人胚胎可在8 16个细胞阶段移植 几乎所有动物都不能在原肠胚阶段移植 因为此时胚胎细胞分化程度高 移植成功率很低 5 胚胎移植成功的保障 生理学基础 供 受体生殖器官的生理变化是相同的 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 这就为胚胎的收集提供了可能 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 供体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 提醒 1 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 2 作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种 供体则为优良的品种 3 胚胎移植的意义 大大缩短了供体本身的繁殖周期 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 3 胚胎分割和胚胎移植值得注意的几个问题 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 两次使用促性腺激素 同期发情处理 超数排卵 4 两次检查 收集胚胎检查 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 对囊胚进行分割时 要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 4 试管动物 克隆动物生产过程的比较 1 试管动物生产流程 2 克隆动物的培育流程 提醒 1 试管动物生殖实质是正常的有性生殖 只不过受精 早期胚胎发育在试管中 体外 进行 2 克隆动物生殖的实质是无性生殖 依赖动物细胞核 高度分化的体细胞的细胞核 具有全能性 特有的操作程序是核移植 5 胚胎干细胞 es细胞 1 干细胞分类 桑椹胚或囊胚及以前阶段 能发育成完整个体 多能干细胞 内细胞团细胞或原始性腺细胞 能分化出动物的多种组织细胞 专能干细胞 骨髓干细胞 皮肤生发层细胞 分化出特定的组织 提醒 胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 包括人类囊胚的内细胞团 具有胚胎细胞的特性 它能长期维持未分化状态 又有全能分化的潜能 在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型 在特定的环境诱导下 能分化成各类细胞 因此 它是细胞的源头 是全能细胞 并能够制造机体需要的全部细胞 2 干细胞培养关键 需要一种能促进胚胎干细胞的生长 但抑制其分化的培养体系 3 来源 从体外培养的胚胎获得 从克隆的胚胎中获得 从成体中获得 4 es细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一 在基础生物学 畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值 es细胞可用于治疗人类的某些顽症 培育成组织器官 用于器官移植 对es细胞的培养和诱导 为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段 es细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究 提醒 1 胚胎移植过程中的冲卵冲出的是早期胚胎 体外受精过程中的冲卵冲出的是卵子 2 和精子结合的卵子主要是处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞 在与精子的结合过程中完成减数第二次分裂 3 胚胎干细胞的分裂能力强 分化程度低 体积小 核大 核仁明显 2014 陕西五校高三检测 胚胎工程技术包含的内容很丰富 如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况 其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛 供体2是黄牛 请据图回答下列问题 1 应用1中获得的小牛 其遗传物质来源于 细胞b的名称是 2 应用2中牛完成体内受精的场所是 刚移植在子宫内的胚胎其发育程度一般为 胚胎移植后可以通过 从母体获得正常发育所需要的物质 这种试管牛的产生 采用的胚胎工程技术有 至少答出2种 等 供体1和供体2 m 期卵母细胞 或减数第二次分裂中期的卵母细胞 输卵管 桑椹胚或囊胚 胎盘 体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 3 应用3中细胞c d分别取自 4 应用4中通过 技术获得二分胚 和 同时 可以通过取样 进行分子水平的早期胚胎性别鉴定 也可以在细胞水平上通过对 的分析进行性别鉴定 染色体 或性染色体 原始性腺 或生殖腺 早期胚胎 囊胚的内细胞团 胚胎分割 滋养层 解析 1 由图示可看出应用1中获得的小牛 其遗传物质来源于供体1和供体2 细胞b为处于m 期卵母细胞 2 体内受精的场所为输卵管 胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚进行移植 胚胎移植后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的物质 这种试管牛应用了体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植等技术手段 3 细胞c来自生殖腺 而细胞d来自早期胚胎 4 利用胚胎分割可获得多胚 利用滋养层的细胞可进行早期胚胎性别鉴定 也可通过对染色体的分析进行性别鉴定 2 胚胎分割要将内细胞团均等分割的原因是 a 以免影响胚胎的恢复和进一步发育b 保证遗传物质的平均分配c 确保胚胎发育后期营养物质的供应d 防止分割而来的两个体性状差异大解析 在胚胎分割中要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 a 生物技术中的伦理问题 1 试管婴儿和克隆人 体外受精 体外一定程度的胚胎发育 胚胎移植到子宫内继续发育 有性生殖 与人类正常生殖情况相比 主要是改变了受精和初期发育的场所 克隆人 将体细胞的核物质移植到去核的卵细胞中 将重组卵细胞移植到子宫内 逐渐发育为新个体 体细胞繁殖 属于无性生殖 克隆过程证明了动物细胞核的全能性 2 克隆人的分类 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 都属无性生殖 产生新个体或新组织 遗传信息相同 3 试管婴儿和设计试管婴儿的比较 不需进行遗传学诊断或基因诊断 胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断 实践应用 主要是解决不孕夫妇的生育问题 用于白血病 贫血症等疾病的治疗 流程图 后者比前者多了 过程 共同点 都是体外受精 并进行体外早期胚胎培养 都要经过胚胎移植 都是有性生殖 4 基因检测 1 原理 dna分子杂交 2 争论焦点 基因检测能否达到预防疾病的目的 是否引起基因歧视 个人婚姻困难 人际关系疏远等严重后果 5 生物技术的伦理问题 1 克隆人技术引发的伦理问题 克隆人严重违反了人类伦理道德 克隆人冲击了现有的婚姻 家庭和两性关系等传统的伦理道德观念 克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人 克隆技术尚不成熟 赞成 技术性问题可以通过胚胎分级 基因诊断和染色体检查等方法得到解决 克隆人是一项科学研究 既然是科学 就应该允许研究克隆人 中国政府的态度 禁止生殖性克隆人 原则是不赞成 不允许 不支持 不接受任何生殖性克隆人的实验 但不反对治疗性克隆 2 设计试管婴儿引发的伦理问题 把试管婴儿当作人体零配件工厂 是对生命的不尊重 早期的生命也有活下去的权利 抛弃或杀死多余的胚胎 无异于 谋杀 有人会滥用设计试管婴儿技术来设计婴儿性别等 符合伦理道德 设计试管婴儿是为了救人 是救治患者的最好 最快捷的办法之一 提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤 脐带血乃试管婴儿的 身外之物 政府观点 中国卫生部在 体外受精 胚胎移植及其衍生技术规范 中规定 实施体外受精 胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书 3 基因检测引发的伦理问题 基因检测的优点 通过基因检测可以及早采取预防措施 及早治疗 达到挽救患者生命的目的 基因检测引发的问题及解决办法问题 目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识 通过基因检测达到预防疾病的目的是很困难的 基因检测结果会给受检测者带来巨大的心理压力 个人基因资讯的泄漏会造成基因歧视 解决办法 对于基因歧视现象 可通过正确的知识传播 伦理道德教育和立法手段解决 2014 济南高三检测 如图所示为人类 治疗性克隆 的大致过程 请回答下列问题 1 为 细胞 过程a是目前实现体细胞克隆的关键技术 该技术称为 2 能诱导分化出神经细胞 血细胞 肌肉细胞 其根本原因是 的结果 这样培育的组织器官移植回患者体内与异体器官移植最大的不同之处是 不会产生免疫排斥反应 次级卵母 卵 核移植 基因选择性表达 3 若应用转基因技术治疗遗传性糖尿病 可将健康人的控制胰岛素合成的基因导入受体细胞 受体细胞可以用取自通过b过程得到的结构中的 原因是这些细胞 4 我国禁止生殖性克隆 但不反对治疗性克隆的研究 为什么要反对生殖性克隆 即克隆人 呢 请你写出一条理由 严重违反了人类的伦理道德 冲击了现有婚姻 家庭和两性关系等传统的伦理道德观念 是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人 克隆技术尚不成熟 可能克隆出有严重生理缺陷的孩子 答案符合题意即可 内细胞团 分化程度极低 全能性高或具有全能性 可使外源基因在相应组织细胞中表达 解析 1 a是核移植过程 受体细胞是次级卵母细胞 但需要去核 2 早期胚胎细胞能诱导分化 是基因选择性表达的结果 与异体器官移植相比 通过这样培育的组织器官自体移植的优点是不会产生免疫排斥反应 原因是与受体的基因基本相同 3 在基因治疗核移植得到重组细胞时 受体细胞来自于内细胞团细胞 是因为它们分化程度极低 全能性高 可使外源基因在相应组织细胞中表达 4 治疗性克隆目的是为了救治患者 而克隆人则不是 且存在一系列的问题 3 试管婴儿 技术是将不孕夫妇的精子和卵细胞取出 在体外完成受精 并在体外培养 使其发育到如图所示的时期 再将胚胎移入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 进而形成器官和系统 从细胞水平看 卵裂的分裂方式是 3 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 a 内 有丝分裂 囊胚 5 要得到 同卵双胞胎 采用的技术是 双胞胎的性别是否相同 6 现在大多数人反对设计婴儿性别 其原因是什么 解析 1 试管婴儿技术实际是体外受精 即经过精卵结合 所以是有性生殖 2 卵裂是指在透明带中进行的早期胚胎发育 细胞数目不断增多 此时的细胞分裂方式为有丝分裂 3 图示时期的特点是含有一个腔 即囊胚腔 所以称为囊胚期 4 图示胚胎发育过程中 b细胞从囊胚表面运动到内部 形成一层内层细胞 最终形成内胚层 破坏了人类正常的性别比例 违反了伦理道德 胚胎分割移植 相同 5 将一个受精卵发育形成的早期胚胎一分为二 再移植到母体子宫发育 可形成两个婴儿 即同卵双胞胎 性别相同 6 滥用设计试管婴儿技术设计婴儿性别会引起性别比例失调 且违反了伦理道德 1 2013 高考天津卷 哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程 只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成 下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图 n表示染色体组 据图分析 下列叙述错误的是 a 次级卵母细胞形成的过程需要激素调节b 细胞 只有在精子的作用下才能形成成熟卵子c 和 细胞分裂后期染色体数目相同d 培育转基因动物应选择细胞 作为受体细胞解析 由题意以及过程示意图可知 减数第一次分裂即次级卵母细胞形成过程中需要促性腺激素的调节 故a项正确 细胞 在减数第二次分裂过程中只有在精子的刺激下才能形成成熟卵子 故b项正确 细胞在分裂后期染色体数目与体细胞相同 而 细胞在分裂后期即有丝分裂后期染色体数目是体细胞的两倍 c项错误 培育转基因动物应选择全能干细胞作为受体细胞 如受精卵或早期胚胎细胞 d项正确 c 2 2012 高考江苏卷 通过胚胎移植技术 可以实现良种牛的快速繁殖 下列相关叙述正确的是 a 对供体和受体母牛都要进行相同激素处理b 受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行c 对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植d 胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低解析 在胚胎移植时 需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理 而对受体母牛进行同期发情处理时通常不用促性腺激素 而是用孕激素或前列腺素 a项错误 胚胎移植技术中 移植的胚胎可来自体内受精后发育获得的 也可以是体外受精后进行培养得到的早期胚胎 b项错误 胚胎移植时 移植的胚胎不能用原肠胚 而应该用桑椹胚或囊胚 c项错误 目前二分胚进行胚胎移植的成功率较高 而同卵多胎的成功率很低 d项正确 d 3 2011 高考广东卷 华南虎是国家一级保护动物 可采用试管动物技术进行人工繁殖 该技术包括的环节有 转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆 胚胎移植a b c d 解析 试管动物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 再通过培养发育为早期胚胎后 经过移植产生后代的技术 所以该技术包括的环节有 体外受精和 胚胎移植 d 4 2013 高考福建卷 克隆猪成功率较低 与早期胚胎细胞的异常凋亡有关 bcl 2基因是细胞凋亡抑制基因 用pcr技术可以检测该基因转录水平 进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系 克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如下图 请回答 1 图中重组细胞的细胞核来自 细胞 早期胚胎移入受体子宫后继续发育 经桑椹胚 囊胚和 胚最终发育为克隆猪 2 在pcr过程中可检测出cdna中bcl 2cdna的分子数 进而计算总mrna中bcl 2mrna的分子数 从而反映出bcl 2基因的转录水平 图中x表示 过程 从基因组数据库中查询bcl 2mrna的核苷酸序列 以便根据这一序列设计合成 用于pcr扩增 pcr过程第一轮循环的模板是 bcl 2cdna 体 原肠 反转录 引物 解析 1 重组细胞的细胞核来自具有优良性状的亲本 据图可知 应由良种猪提供细胞核 所以细胞核来自良种猪的体细胞 早期胚胎发育过程经历了桑椹胚 囊胚和原肠胚等阶段 2 由图可知 x过程是由总mrna到cdna的过程 此过程属于中心法则中的反转录过程 pcr扩增需要的条件是模板 原料 能量 酶和引物 而查询bcl 2mrna的核苷酸序列的目的是合成相关的引物用于pcr扩增 模板就是bcl 2cdna 5 2012 高考山东卷 毛角蛋白 型中间丝 kif 基因与绒山羊的羊绒质量密切相关 获得转kif 基因的高绒质绒山羊的简单流程如图 1 过程 中最常用的运载工具是 所需要的酶是限制酶和 2 在过程 中 用