高考生物二轮专题复习“知识落实篇”专题九 第二讲 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题及生态工程课件.ppt

第二讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题及生态工程 专题九现代生物科技专题 一 理解能力1 2012年天津卷 下列关于细胞的叙述 错误的是 a 自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应b 胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化c 组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程d 造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力 可用于治疗白血病 解析 胚胎干细胞在体外培养能增殖 并能被诱导分化形成新的组织细胞 b项错误 答案 b 2 2012年江苏卷 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 对供体和受体母牛进行同期发情处理 所用激素相同 但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素 受体母牛则不需要 a错 受精可在体内进行 b错 冲卵得到的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚 方可成功移植 c错 到目前为止 最常见的是分割产生的同卵双胎 而同卵多胎成功的比例很小 d正确 答案 d 二 获取信息能力3 2013年天津卷 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 据图可知 初级卵母细胞形成次级精母细胞的过程需要促性腺激素的调节 a项正确 细胞 为次级卵母细胞 减数第二次分裂是在输卵管中伴随着受精作用完成的 b项正确 和 分别为初级卵母细胞 次级卵母细胞和受精卵 它们在细胞分裂后期的染色体组数依次为 2n 2n 4n 染色体数不同 c项错误 动物细胞的受精卵全能性高 因此培育转基因动物常用受精卵作为受体细胞 d项正确 答案 c 4 2011年浙江卷 培育 试管山羊 的基本过程如下图所示 若要培育成功 下列叙述正确的是 a 甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵b 乙过程的目的之一 是促进卵母细胞和精子的成熟c 丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液d 丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内 解析 本题所考查的知识点是胚胎工程的有关内容 甲过程可通过给母山羊注射促性腺激素使其超数排卵 a正确 乙过程表示受精 促进卵母细胞和精子的成熟是在受精之前完成的 丙过程表示细胞培养 与乙过程的培养液成分不同 胚胎移植过程中 代孕母羊的性状与供体母羊的性状不必相同 但要有相同的生理状态 答案 a 三 综合运用能力5 2013年江苏卷 软骨发育不全为常染色体显性遗传病 基因型为hh的个体早期死亡 一对夫妻均为该病患者 希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子 下列做法错误的是 a 首先经超排卵处理后进行体外受精b 从囊胚中分离细胞 培养后检测基因型c 根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎d 将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫 解析 超数排卵可以得到多个次级卵母细胞 以便于体外受精得到更多的胚胎 a正确 检测基因型 是从囊胚中分离细胞 以便于选择正常胚胎 b正确 软骨发育不全为常染色体显性遗传病 健康个体基因型应为hh c正确 人类进行胚胎移植的时间一般8 16个细胞时期 d项错误 答案 d 6 2013年广东卷 污水处理厂的污泥富含有机质和无机成分 可用作肥料 但其多环芳烃 pahs 等有机污染物含量通常较高 施入土壤会带来二次污染 生物质炭是由作物废弃秸秆等炭化而成 将污泥 含7 生物质炭的污泥均堆放一段时间后用于盆栽实验 研究它们对黑麦草生长及pahs迁移的影响 结果见下表 1 生物质炭孔隙结构发达 能改善土壤的通气状况 使根系细胞 加强 合成增加 从而促进根系对土壤养分的吸收 2 由表可知 施用含生物质炭污泥 从而促进黑麦草生长 污泥的施用使土壤和黑麦草的pahs含量 但生物质炭的输入 从而降低pahs污染的风险 由此可见 生物质炭有望用作污泥改良剂 促进污泥的推广应用 污泥的应用符合生态工程的 原理 解析 1 生物质炭能改善土壤的通气状况 促进细胞的呼吸作用 使得细胞的呼吸作用加强 atp合成加快 为根系主动吸收养分提供充足的能量 2 由表可知 施用含有生物质污泥的黑麦草叶绿素的含量较多 且因此导致黑麦草的每盆干重增加 不难推知生物质污泥的施用促进了黑麦草的生长 由表中第一行和第四行信息可知污泥施用后土壤和黑麦草的pahs含量增加 生物质污泥的加入则能降低红壤因添加污泥而使土壤和黑麦草中pahs的增加量 污泥中含有大量的有机质和无机成分 施用污泥的目的是为了使污泥中的废物被充分利用 实现建立 废物资源化 的无废物的生产体系 符合物质循环再生的生态工程原理 答案 1 有氧呼吸atp 2 能使黑麦草叶绿素含量提高 促进光合作用的进行 有利于有机物的积累增加降低了土壤pahs含量和黑麦草对pahs的吸收与积累物质循环再生 胚胎工程 1 精子 卵子发生过程和胚胎发育 2 受精的标志和受精完成的标志受精的标志 受精完成标志 卵黄膜和透明带的间隙出现两个极体 雌 雄原核融合为合子 3 卵裂期 桑椹胚和囊胚中细胞的特点 1 卵裂期的特点 细胞有丝分裂使细胞数目增加 但胚胎总体积并不增加或略缩小 因此 但核内 并未减少 2 桑椹胚以前的细胞均未分化 最高 是 的最佳时期 每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小遗传物质 细胞全能性 胚胎分割 3 桑椹胚至囊胚的发育过程中 细胞开始 但其 仍很高 也可用于 其中个体较大的细胞叫做 将来发育成胎儿的各种组织 而 将来发育成胎膜和胎盘 4 体外受精的操作步骤 1 卵母细胞的采集和培养 2 精子的采集和获能 3 受精 分化 全能性胚胎分割 内细胞团滋养层细胞 5 体外胚胎培养液的成分 无机盐和有机盐 维生素 激素 动物血清 胚胎工程的应用 1 胚胎移植 1 概念 将雌性动物体内的早期胚胎 或者通过 及其他方式得到的胚胎 移植到同种的 相同的其他雌性动物的体内 使之继续发育为新个体的技术 2 地位 通过转基因 核移植或体外受精等任何一项胚胎工程技术获得的胚胎 都必须经过 技术才能获得后代 是胚胎工程其他技术的最后一道 工序 3 意义 大大缩短了供体本身的繁殖周期 充分发挥 体外受精生理状态 胚胎移植 雌性优良个体的繁殖潜力 4 生理学基础 相同的 游离 免疫排斥反应 生理和组织联系 不受任何影响 5 基本程序 主要包括对供 受体的选择和处理 配种或进行 对胚胎的收集 检查 或保存 对胚胎进行移植 移植后的 等 人工授精培养 检查 2 胚胎分割 1 概念 采用机械方法将早期胚胎切割成 4等份或8等份 经移植获得同卵 或 的技术 2 材料 发育良好 形态正常的 或囊胚 3 操作仪器 实体显微镜和显微操作仪 4 注意事项 对囊胚阶段的胚胎分割时 要将 均等分割 否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 2等份 双胎多胎 桑椹胚 内细胞团 生物技术的安全性和伦理问题 1 转基因生物的安全性 转基因 生物反应器 过敏源 生物多样性 生态系统稳定性 正确的社会舆论 政策和法规 2 生物技术的伦理问题 1 几种生物技术的伦理观点 伦理道德观念 胚胎分级 基因诊断 染色体检查 续上表 骨髓造血干细胞 遗传性 歧视 2 克隆人 分类 和 我国态度 禁止 不反对 对前者一再重申的四不原则为 生殖性克隆治疗性克隆 生殖性克隆治疗性克隆 不赞成 不允许 不支持 不接受 生态工程 1 生态工程的概念 1 原理技术 应用 等学科的基本理论和方法 通过 调控和技术组装 2 操作 对 的生态环境进行修复 重建 生态学和系统学 系统设计 已被破坏 对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善 3 结果 提高 促进人类社会和自然环境的 生态系统的生产力 和谐发展 2 生态工程的基本原理 1 物质循环再生原理 物质能够在各类生态系统中 进行 和 循环往复 分层分级利用 2 物种多样性原理 物种繁多而复杂的生态系统具有较高的 生物多样性程度高 可以为各类生物的生存提供多种机会和条件 形成复杂的 能够产生或容纳更多的生物量 提高系统 区域小循环 全球地质大循环 抵抗力稳定性 食物链 生产力 3 协调与平衡原理 处理好生物与环境的协调与平衡 需要考虑 4 整合性原理 人类处在一个社会 经济 自然复合而成的巨大系统中 在进行生态工程建设时 不但要考虑到 的规律 还要考虑到 和 等系统的影响力 5 系统学和工程学原理 包括 原理和 原理 环境承载力 自然生态系统 经济社会 系统的结构决定功能 系统整体性 3 生态工程的实例 整体性 物种多样性 整体性 续上表 续上表 系统学和工程学 受精及胚胎发育的过程 1 受精过程 1 准备阶段 包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期 2 受精阶段 包括精子穿越放射冠和透明带 进入卵黄膜 雌 雄原核形成及配子结合 3 防止多个精子入卵受精的屏障 透明带反应 卵黄膜封闭作用 4 受精的标志和受精完成的标志 2 早期胚胎发育过程 特别提醒 1 精子获能是指精子获得受精 能力 而不是获得能量 2 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是卵泡从卵巢中排出 3 判断卵子是否受精的重要标志 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 说明卵子已经完成了受精 4 胚胎发育过程中 细胞开始出现分化的阶段是囊胚 对位训练 1 2010年度诺贝尔生理学或医学奖授予了 试管婴儿之父 罗伯特 爱德华兹 以奖励他创立了体外受精技术 该技术没有涉及的过程是 a 精子的获能b 卵母细胞的培养c 细胞核移植d 胚胎的早期培养 解析 由于试管婴儿是有性生殖 故不涉及细胞核的移植过程 答案 c 胚胎移植的基础及其操作流程 1 胚胎移植的生理学基础 1 供 受体生殖器官的生理变化是相同的 2 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 3 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 4 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 2 牛胚胎移植过程对供 受体母牛进行选择 并用激素进行同期发情处理 用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理 超数排卵的母牛与优秀的公牛进行配种或人工授精 胚胎的收集 冲卵 对胚胎进行质量检查 这时的胚胎处于桑椹胚或囊胚阶段 并培养或保存 胚胎的移植 对受体母牛进行是否妊娠的检查 受体母牛产下胚胎移植的犊牛 特别提醒 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 对位训练 2 下图是转基因猕猴培育过程示意图 请据图回答 1 过程 中常用 的方法将目的基因导入受精卵 2 在体外培养受精卵时 除了给予一定量的o2以维持细胞呼吸外 还需要提供co2气体以维持 3 从雄性猕猴附睾中取出的精子不能在体外使卵母细胞受精 需要用人工配置的 使精子获能 上述流程中必须要将供体母畜体内的 冲取出来 4 图中过程 称为 为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同 此前需对代孕雌猴作 处理 5 若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴 可对早期胚胎进行 操作时选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎进行 若选用囊胚期的胚胎 操作过程需要特别注意的问题是 解析 1 将目的基因导入动物细胞采用显微注射仪进行显微注射 2 细胞培养所需气体主要有o2和co2 o2是细胞代谢所必需的 co2的主要作用是维持培养液的ph 进行细胞培养时 通常采用培养皿或松盖培养瓶 将其置于含95 空气加5 co2的混合气体的培养箱中进行培养 3 在体外受精前 要对精子进行获能处理 通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种 获能的精子和培养成熟的卵子 一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程 卵母细胞的采集可直接从活体动物的卵巢中吸取 4 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 为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同 此前需对代孕雌猴作同期发情处理 5 胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份 4等份或8等份等 经移植获得同卵双胎或多胎的技术 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 在对囊胚阶段的胚胎进行分割时 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 答案 1 显微注射 2 培养液的ph 3 获能液卵母细胞 4 胚胎移植同期发情 5 胚胎分割对囊胚的内细胞团进行均等分割 生物技术可能引发的安全性问题和伦理问题 1 转基因生物可能引起的安全性问题 1 食物安全问题 出现滞后效应 出现新的过敏源 营养成分改变 侵犯宗教信仰或素食者的权益 2 生物安全问题 成为新杂草 成为 入侵的外来物种 威胁其他生物生存 重组出对人类或其他生物有害的病原体 通过基因重组 产生 超级杂草 3 环境安全问题 打破自然界物种原有的界限 破坏生态系统稳定性 重组微生物降解某些化合物的过程中产生污染环境的中间产物 重组dna与微生物杂交 产生有害病原微生物 转基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂传入蜂蜜中 最后进入其他生物或人体内 2 生物技术引发的伦理问题 1 克隆人技术 违反人类伦理道德 冲击现有婚姻 家庭和两性关系等传统伦理道德观念 人为制造心理上和社会地位上都不健全的人 2 设计试管婴儿 把试管婴儿当作人体零配件工厂 是对生命的不尊重 抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎 无异于 谋杀 3 基因检测 对个人隐私权提出挑战 制造基因歧视 3 正确看待生物技术 1 正视转基因技术可能带来的安全性问题 要趋利避害 不能因噎废食 2 支持治疗性克隆 反对任何生殖性克隆人实验 4 生物武器 1 分类 致病菌 病毒 生化毒剂 以及经过重组的致病菌等 2 特点 致病性强 传染力强 危害时间长 隐蔽性强 3 公众态度 禁止生物武器的研发 生产 储存 扩散 使用 对位训练 3 2013年江苏卷 下列关于转基因生物安全性的叙述中 错误的是 a 我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度b 国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害c 开展风险评估 预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提d 目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上 解析 转基因生物是否存在安全问题 尚在争论之中 国家为了维护消费者对转基因产品的选择权和知情权 一般会加贴标注 但不会警示性注明可能的危害 b错误 答案 b 2012年浙江卷 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 解析 同种动物精子 卵细胞表面存在的特异性受体蛋白 决定了只有同种动物精卵才能结合 受精卵随着分裂的进行 其细胞的体积在逐渐变小 囊胚期的细胞开始出现分化 其外表的一层细胞即滋养层 将发育成胚胎的附属结构或胚外结构 不具有发育的全能性 囊胚可继续分化为具有三个胚层的原肠胚 答案 a得分策略 本题结合受精作用及早期胚胎的发育 综合考查胚胎工程 关注细胞的识别作用 池塘养殖普遍存在由于饵料 鱼类排泄物 换水不及时等引起的水体污染现象 研究者设计了一种循环水池塘养殖系统 如下图 请回答下列问题 1 与自然池塘相比 人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性 人工养殖池塘水体的n p含量容易升高 会引起水体的富营养化 藻类等浮游生物大量繁殖 加之死亡后被微生物分解 引起水体的溶氧量下降 造成鱼类等死亡 进一步破坏