优化方案高考生物大一轮复习 第十一单元 现代生物科技专题 第40讲 胚胎工程及伦理问题讲义.doc

第40讲胚胎工程及伦理问题1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()2.胚胎干细胞的移植()3.胚胎工程的应用()4生物技术中的伦理问题()学生用书p282)一、体内受精和早期胚胎发育1精子与卵子的发生项目精子的发生卵子的发生场所睾丸曲细精管卵巢时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体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，到减中期时，才具备与精子受精的能力。(3)受精过程：获能的精子穿过放射冠和透明带精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别精子遗传物质进入卵细胞。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)哺乳动物的早期胚胎发育是在输卵管中进行的，一般到桑椹胚期进入子宫，囊胚期着床。(2)卵裂：细胞分裂方式是有丝分裂。(3)囊胚：由滋养层细胞和内细胞团构成，内细胞团细胞具有发育的全能性，能分化出幼体动物的所有组织器官。(4)原肠胚：出现了三个胚层和原肠腔。二、体外受精、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞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；获能方法有培养法和化学诱导法。(2)卵母细胞的采集和培养：给哺乳动物注射促性腺激素，使其超数排卵，然后从输卵管中冲出；也可从废弃的卵巢或活体卵巢中采集，但需要培养到减中期时，才可受精。(3)体外受精：获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精。2早期胚胎培养(1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核苷酸(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。3胚胎移植(1)地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。(2)胚胎移植的生理学基础移入：动物发情排卵后，在一段时间内同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。收集：早期胚胎处于游离状态。存活：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥。遗传特征：供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。(3)基本程序：对供、受体的选择和处理配种或进行人工授精对胚胎的收集、检查、培养或保存胚胎移植移植后检查。(4)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。4胚胎分割(1)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。(2)实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性繁殖或克隆。(3)注意：对囊胚分割时，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。5胚胎干细胞(1)来源：早期胚胎或原始性腺。(2)特点：形态上，体积小、核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。(3)培养过程三、关注生物技术的伦理问题反对支持克隆人伦理方面违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆中国不反对治疗性克隆技术方面技术不成熟，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题设计试管婴儿胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤基因检测技术方面很难用在具体医疗中有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施道德方面可能引起基因歧视通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法，解决基因歧视现象1(2015高考四川卷t2a)顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的。 ()2成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。()3(2016华东师大附中期末t28c)排卵是指卵泡从卵巢中排出。 ()4精子和卵子的发生都是从初情期开始的。 ()5卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的。()6卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大。 ()7在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。()8囊胚的滋养层细胞具有发育的全能性。()9采集的卵母细胞不可直接与精子受精。 ()10(2016山东实验中学期末t31b)胚胎干细胞在体外培养条件下可以增殖而不发生分化。()11胚胎早期培养的培养液中所包含的“两素”是维生素、激素，“两酸”是氨基酸、核苷酸。()12治疗性克隆的原理是利用克隆技术产生的特定的细胞和组织用于治疗疾病。()考点一体内受精和早期胚胎发育学生用书p2841精子的发生(1)不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，但与动物的体型大小无关。(2)精子的发生中两次减数分裂是连续的，是在睾丸的曲细精管内进行的。卵子的发生中两次减数分裂是不连续的，减数第一次分裂在卵巢内完成，产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管在与精子的结合过程中完成减数第二次分裂，产生一个成熟的卵子和第二极体。当原核融合时，第一极体完成分裂，形成2个第二极体。有的哺乳动物的第一极体不再分裂。2卵子的发生(1)哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。(2)哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系：卵巢是卵子形成、卵泡存在的场所，内部包含许许多多不同发育阶段的卵泡，而成熟的卵泡中可释放出卵子，其中卵子的外面有辅助结构透明带，由卵丘细胞(卵泡细胞)形成放射冠。3受精过程中的“三大反应”和防止多精子入卵受精的“两道屏障”(1)顶体反应：精子释放的顶体酶可直接溶解卵丘细胞间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。(2)透明带反应：在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，它是防止多精子入卵受精的第一道屏障。(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜拒绝其他精子再进入卵内，这是防止多精子入卵受精的第二道屏障。1受精过程的三个易混点(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)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；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。2卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。(2)细胞体积：胚胎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。(3)细胞中dna含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总dna含量增多，但每个细胞中核dna含量保持相对稳定。3早期胚胎发育(1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚。(2)图示 如图甲是卵子的发生过程，图乙表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答问题：(1)图甲中a是第一极体，b是_，e是指_，阶段c是指胎儿期，阶段d是指初情期后，能发生染色体着丝点分裂的阶段是_。(2)进行体内受精的顺序，正确的是_。第一次卵裂开始释放第二极体顶体反应穿越透明带雌、雄原核的形成核膜消失abc d(3)写出图乙中各个阶段的名称：f：_，g：_，h：_。(4)写出图中各标号的名称：2_，4_，5_，7_，8_。(5)f时期的细胞具有发育上的_性，g时期开始出现_，h时期开始出现_。(6)2将来发育成_。答案：(1)合子受精(2)d(3)桑椹胚囊胚原肠胚(4)内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层(5)全能细胞分化胚层分化(6)胎儿的各种组织考点二胚胎工程的应用及前景学生用书p2851胚胎工程的基本程序2胚胎干细胞及其应用(1)干细胞的种类类别来源或举例特点全能干细胞胚胎干细胞(囊胚期之前的细胞及内细胞团细胞)能发育成完整个体多能干细胞造血干细胞具有分化成多种细胞或组织的潜能，但无发育成完整个体的能力专能干细胞上皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞(2)胚胎干细胞的主要用途将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体形成克隆动物。基因敲除，获得移植器官。培育出人造组织器官，用于器官移植。改良创造动物新品种。(1)滋养层饲养层滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。(2)不同动物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。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。 1(2016咸阳二模)根据下列有关胚胎工程的示意图，分析回答：(1)为使a羊超数排卵，向其注射_激素，选择_期的卵母细胞进行体外受精；体外受精前要对b细胞进行_处理，常用的是_法。(2)将早期胚胎注入d羊子宫内的技术叫_，d羊被称为_(填“供体”或“受体”)；为使d羊的生理状况更适合完成该技术操作，要对d羊进行_处理以提高成功率。(3)从早期胚胎分离出的es细胞可诱导分化出不同的组织细胞，这是因为在功能上es细胞具有_；若取囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割，要注意将_均等分割；早期胚胎培养时，培养液中除营养成分外，还需加入_。解析：(1)常用促性腺激素促进超数排卵，选择m(减数第二次分裂)中期的卵母细胞进行受精。常用化学诱导法处理使精子获能。(2)d羊是受体羊，前期需进行同期发情处理，使受体与供体处于相同的生理时期。(3)es细胞具有全能性，可诱导分化出不同的组织细胞。进行胚胎分割时为了胚胎能正常发育，需将内细胞团均等分割。早期胚胎培养时，需加入动物血清来调节。答案：(1)促性腺m获能化学诱导(2)胚胎移植受体同期发情(3)发育的全能性内细胞团血清2(2015高考山东卷，36，12分)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：(1)过程采用的是细胞工程中的_技术，过程采用的是胚胎工程中的_技术。(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有o2和co2，其中co2的作用是维持培养液(基)的_。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用_和_两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有_基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的_。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体_(填“a”或“b”)，则不会发生免疫排斥反应。解析：(1)过程表示细胞核与去核卵母细胞结合，即核移植技术；过程表示早期胚胎培养技术。(2)体细胞进行体外培养时，co2气体的主要作用是维持培养液(基)的ph(或酸碱度)。(3)构建基因表达载体时需要限制酶和dna连接酶两种工具酶；基因表达载体上的标记基因的作用是便于筛选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，属于胚胎干细胞。在图示过程中，b个体提供的是细胞核，分化形成的组织器官的性状主要是由来自b的遗传物质决定的，因此体外培养获得的组织器官移入个体b 不会发生免疫排斥反应。答案：(1)(体细胞)核移植(早期)胚胎培养(2)ph(或：酸碱度)(3)限制性核酸内切酶(或：限制酶)dna连接酶(注：两空可颠倒)标记(4)内细胞团b考点三生物技术的安全性和伦理问题学生用书p2861试管婴儿与克隆人(1)试管婴儿的培育过程(2)克隆人的培育过程2治疗性克隆和生殖性克隆的比较类型项目治疗性克隆生殖性克隆区别目的治疗人类疾病用于生育，产生新个体水平细胞水平个体水平联系都属于无性繁殖；产生的新个体、新组织遗传信息相同3.试管婴儿和设计试管婴儿的比较(1)不同点所用技术手段：设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断，试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断。图中是试管婴儿的培育过程，是设计试管婴儿的培育过程。应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。(2)相同点：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。克隆动物、试管动物与转基因动物的比较项目克隆动物试管动物转基因动物概念用核移植的方法获得的动物用体外受精的方法获得的动物由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物技术核移植体外受精dna重组技术生殖方式无性繁殖有性生殖有性生殖或保持原生殖方式遗传特性主要与供核个体相同具备双亲的遗传性状具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性相同点三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎 (2016信阳模拟)“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。(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。(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。答案：(1)a(2)有丝分裂(3)囊胚(4)内(5)胚胎分割移植相同(6)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德,学生用书p287)1(2015高考重庆卷)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)。(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。解析：(1)用具有适宜本地生长基因的纯种母牛作母本的原因之一是胚胎能在母体内正常生长发育。设控制产奶量高低的基因分别用t、t表示，控制适应性强弱的基因分别用r、r表示。杂交后代c中的母牛表现为适应性强但产奶量并未提高，说明高产奶、低适应性均为隐性性状，则推导出a的基因型为ttrr，b的基因型为ttrr，c的基因型为ttrr。通过回交，即c牛与a牛杂交(ttrrttrr)，获得高产奶量且适应性强的母牛的概率为1/21/21/21/8。(2)在体外受精过程中，从供体公牛获得的精子经获能处理后，才具有受精能力。从供体母牛采集的卵子经培养达到m中期后，在与精子受精过程中最终成熟。由于受精作用的随机性，为筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植前应鉴定胚胎的性别、是否具有高产奶基因和适应本地生长的基因。由于公牛为隐性纯合子，所以子代母牛的优良性状与供体母牛减数分裂产生卵子的过程中的基因重组有关。(3)提高已有胚胎利用率的最好措施是胚胎分割。答案：(1)生长发育或胚胎发育隐性ac1/8(2)获能或增强活力供能性别、高产奶和适应生长的基因(3)胚胎分割2下图为设计试管婴儿的过程，据图回答：(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是_(用标号表示)。(2)试管婴儿主要是解决_问题，设计试管婴儿用于_的治疗。(3)两者都是_受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过_移植，都是_生殖。答案：(1)(2)不孕夫妇的生育白血病、贫血症等疾病(3)体外胚胎有性3(2016湖北重点中学联考)一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如图。请回答：(1)过程是指在体外进行的_处理，从而使精子能与卵子结合形成受精卵；防止多个精子入卵受精的第一道屏障是_。(2)过程称为_。移入子宫的外来胚胎能在受体内存活的生理学基础是_。(3)受精过程结束的标志是_。a在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体或三个极体b精子进入卵细胞c形成雄原核、雌原核d雌、雄原核合并，两组核染色体合为一组(4)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞中提取物质_进行pcr扩增，然后用mst 对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，mst 是一种_酶。(5)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如，据此判断该胎儿为_(填“正常”“患者”或“携带者”)。答案：(1)精子获能透明带反应(2)胚胎移植受体和移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应(3)d(4)dna限制性核酸内切(或限制)(5)正常1(2016南昌六校二模)下面是有关胚胎工程的相关问题，请回答：(1)胚胎工程是对动物_或_所进行的多种显微操作和处理技术。胚胎工程任何一项技术获得的胚胎，还需通过_给受体才能获得后代。(2)哺乳动物的体外受精主要包括_、_和受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射_，使其排出更多的卵子。(3)精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入_中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。(4)胚胎干细胞是研究体外细胞分化的理想材料，它除了能从早期胚胎中分离外，还可以从_中获得。胚胎干细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持_的状态。解析：(1)胚胎工程是对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，胚胎工程任何一项技术获得的胚胎，都必须通过胚胎移植给受体才能获得后代，因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。(2)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等几个主要步骤。给优良母畜注射促性腺激素，以促使其超数排卵。(3)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，以检查受精状况和受精卵的发育能力。(4)胚胎干细胞是研究体外细胞分化的理想材料，它除了能从早期胚胎中分离外，还可以从原始性腺中获得。胚胎干细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。答案：(1)早期胚胎配子(胚胎)移植(2)卵母细胞的采集(和培养)精子的采集和获能促性腺激素(3)发育培养液(4)原始性腺不分化2(2016云南一检)如图是某科研小组设计的用“精子介导基因转移法”培育转基因山羊(2n)的流程图。据图回答下列问题： (1)“精子介导基因转移法”是利用精子易于与外源基因结合的能力，通过图中的过程，将精子作为外源基因的_，由_的精子经过过程，将外源基因送入卵母细胞。(2)进行过程的卵母细胞应处于_期，此时细胞中含_个染色体组。受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和_。(3)过程需要在_(写出两点)等条件下进行。(4)过程涉及的胚胎工程技术是_。答案：(1)载体获能(2)减数第二次分裂中1卵细胞膜封闭作用(3)无菌无毒、适宜的温度和ph、营养充足、含95%空气加5%co2的混合气体(答出两点即可)(4)胚胎移植3(2016甘肃兰州实战)胚胎工程和基因工程目前在生物技术中发展较快，回答下列问题：(1)在哺乳动物的核移植实验中，一般通过_(物理方法)将受体细胞激活，使其进行细胞分裂并发育，当胚胎发育到_阶段时，将胚胎植入另一雌性(代孕)动物体内。(2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行_处理。另外，培养的卵母细胞需要发育至_，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。(3)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎细胞进行核移植的原因是_。 (4)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、 _ 、终止子、标记基因等。目前常用的措施是将该基因表达载体导入牛的_(填“受精卵”或“乳腺细胞”)，导入方法是_。解析：(1)在哺乳动物的核移植实验中，一般通过电脉冲(物理方法)将受体细胞激活，使其进行细胞分裂并发育，当胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段时，将胚胎植入另一雌性(代孕)动物体内。(2)在“试管牛”的培育过程中， 要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行获能处理。另外，培养的卵母细胞需要发育至m中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。(3)体细胞分化程度高，不易恢复全能性，所以利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎细胞进行核移植。(4)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体包括某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、人干扰素基因(或目的基因)、终止子、标记基因等。目前常用的措施是将该基因表达载体导入牛的受精卵，导入方法是显微注射法。答案：(1)电脉冲桑椹胚或囊胚(2)获能m中期(减数第二次分裂中期)(3)体细胞分化程度高，不容易恢复全能性(4)人干扰素基因(或目的基因)受精卵显微注射法4(2016