高考生物一轮复习 第十五单元 现代生物科技专题 第3讲 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题课件.ppt

第3讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题 知识清单 一 体内受精和早期胚胎发育1 胚胎工程的概念 1 操作对象 动物的早期胚胎或配子 2 技术 体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞培养等 2 精子的发生 1 场所 睾丸的曲细精管 2 时间 初情期开始 直到生理机能衰退 3 过程 知识清单 3 卵子的发生 1 场所 卵巢 2 时期 胎儿期和初情期后 3 过程 知识清单 4 两次分裂的时间 减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的 减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的 4 受精过程 知识清单 5 早期胚胎发育 知识清单 二 体外受精和早期胚胎培养1 精子与卵细胞的获取或获能方法 连一连 2 胚胎的早期培养 1 目的 检查受精状况和受精卵的发育能力 知识清单 知识清单 三 胚胎工程的应用及前景1 胚胎移植 1 概念剖析 供体 能提供早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到胚胎的雌性动物 受体 同种的 生理状态相同的其他雌性动物 结果 产生新个体 2 意义 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 3 生理学基础 知识清单 知识清单 4 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 2 胚胎分割 1 概念剖析 方法 机械方法 分割份数 将早期胚胎切割成2等份 4等份或8等份等 目的 获得同卵双胎或多胎 2 定位 动物无性繁殖或克隆的方法之一 3 材料 发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 4 要求 将内细胞团均等分割 知识清单 知识清单 知识清单 2 关注生物技术的伦理问题 知识清单 知识清单 3 生物武器对人类的威胁 1 生物武器的种类 连一连 2 我国政府的观点 在任何情况下不发展 不生产 不储存生物武器 并反对生物武器及其技术和设备的扩散 知识清单 知识清单 1 受精过程 获能的精子穿过放射冠和透明带 精卵通过细胞膜表面的糖蛋白相互识别 精子遗传物质进入卵细胞 2 胚胎移植的关键知识 1 移植的胚胎必须在原肠胚之前 2 供体和受体必须是同种生物 并处于同一生理状态 3 胚胎移植的本质 产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程 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 4 胚胎移植的成功率与切割的份数有关 切割份数越多 细胞内物质的均匀分配越难 因此移植的成功率也越低 5 获能的精子和培养成熟的卵子 一般情况下都可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用 考点二 考点一 考点一精子 卵子的发生和受精及早期胚胎发育过程1 精子 卵子发生的比较 考点二 考点一 考点二 考点一 2 卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障 1 同种生物精卵结合的保障 卵细胞透明带上存在精子的特异识别受体 只允许同种生物的精子与卵细胞结合 2 防止多精入卵的保障 透明带反应 单个精子穿过透明带 触及卵细胞膜的瞬间引发透明带反应 透明带蛋白质变性成为较坚韧的一层 阻止其他精子进入 这是防止多精入卵的第一道屏障 卵细胞膜反应 单个精子穿过卵细胞膜入卵后 立即引发卵细胞膜反应拒绝其他精子再进入卵细胞 这是防止多精入卵的第二道屏障 考点二 考点一 关于体内受精的2点提醒 1 受精标志 受精完成的标志 卵子受精的标志是第二极体的形成 即在透明带和卵细胞膜间隙观察到两个极体 受精完成的标志是雌 雄原核融合成含二倍染色体的合子 2 排卵与受精 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是指卵泡从卵巢中排出 成熟的精子必须获能后才具备受精能力 动物排出的卵子只有达到减 中期时 才具备与精子受精的能力 考点二 考点一 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 考点二 考点一 典例1 2015 唐山摸底 胚胎工程的许多技术 实际是在体外条件下 对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作 请根据动物受精和早期胚胎发育过程回答下列问题 1 在动物体内卵子的发生过程中 减数第一次分裂完成的时间是在雌性个体 当次级卵母细胞发育到时才具备与精子受精的能力 受精的场所是 判断卵子是否受精的重要标志是 2 受精过程中防止多精入卵的两道屏障是和 3 胚胎发育过程首先是卵裂 所得每个子细胞的体积比受精卵 胚胎发育到期会导致透明带破裂 胚胎从中伸展出来 这一过程叫做孵化 4 胚胎干细胞是由囊胚的或中分离出来的一类细胞 在人类疾病治疗和科学研究中有着广泛的应用 考点二 考点一 解题思路 1 在动物体内卵子的发生过程中 减数第一次分裂发生在排卵前后 当次级卵母细胞发育到m 中期时才具备与精子受精的能力 受精的场所是输卵管 判断卵子是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 2 受精过程中 防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应 3 胚胎发育过程首先是卵裂 该过程中 细胞通过有丝分裂的方式增殖 细胞数目增加 但胚胎的体积不变或略微减小 因此所得每个子细胞的体积比受精卵小 胚胎发育到囊胚期会导致透明带破裂 4 胚胎干细胞是由早期胚胎 囊胚的内细胞团 或原始性腺中分离出来的一类细胞 参考答案 1 排卵前后m 中期输卵管在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 2 透明带反应卵细胞膜反应 顺序可颠倒 3 小囊胚 4 内细胞团原始性腺 考点二 考点一 1 关于受精过程的叙述错误的是 a a 获能后的精子与卵子相遇后 释放顶体酶穿过透明带进入放射冠b 透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障c 精子与卵黄膜相互融合 精子入卵d 雄原核形成的同时 卵子完成减数第二次分裂 解析 大量获能的精子在接触到卵子周围的放射冠时 即开始释放顶体酶 解离放射冠的卵泡细胞 这样部分精子可径直接触到透明带 a项错误 考点二 考点一 2 2015 天津六校联考 高等哺乳动物受精后不久 受精卵开始进行细胞分裂 历经胚胎发育的全过程 下列有关叙述错误的是 d a 图中是胚胎发育过程中囊胚期示意图 依次称之为透明带 滋养层 内细胞团b 高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵 桑椹胚 囊胚期 原肠胚期 幼体 其中最关键的时期是原肠胚期c 进行胚胎分割时 可以选择此时期的胚胎进行d 高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于原肠胚期 终止于生命结束 考点二 考点一 解析 题图是囊胚期示意图 依次称之为透明带 滋养层 内细胞团 a项正确 高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵 桑椹胚 囊胚期 原肠胚期 幼体 而原肠胚期进行了组织器官的分化 因此是最关键的时期 b项正确 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 c项正确 高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期 终止于生命结束 d项错误 考点二 考点一 考点二胚胎工程的应用及前景1 胚胎移植 1 胚胎移植的实质 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换 胚胎本身的遗传物质并不发生改变 2 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 3 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 考点二 考点一 2 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 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 3 胚胎工程的3个操作流程 1 试管动物生产流程 考点二 考点一 2 克隆动物的培育流程 考点二 考点一 3 胚胎移植的培育流程 以牛胚胎为例 考点二 考点一 4 胚胎干细胞 1 胚胎干细胞的来源和特点 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 考点二 考点一 2 干细胞的类型 考点二 考点一 3 胚胎干细胞 es细胞 的应用前景 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 利用es细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性 移植es细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能 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 考点二 考点一 典例2 2015 德州一模 如图是科学家培育生产人血清白蛋白 halb 的乳腺生物反应器的流程图 请回答下列问题 考点二 考点一 1 为获得更多的卵母细胞 在过程a中常对良种奶牛注射 体外受精前 需对精子进行处理 2 过程c使用的酶是 为让halb基因在牛的乳腺细胞中表达 需将halb基因与等调控组件重组在一起 在分子水平上检测halb基因是否在转基因牛体内成功表达的方法是 3 过程d使用的技术为 获得囊胚后可切割 做dna分析性别鉴定 4 进行e操作前要对受体进行处理 通过技术可获得更多的转基因牛 考点二 考点一 解题思路 本题考查基因工程 胚胎移植等知识 1 对良种母畜注射促性腺激素可促其超数排卵 精子获能后才能参与受精 因此体外受精前 需对精子进行获能处理 2 c表示基因表达载体的构建过程 该过程中首先需用限制酶切割含有目的基因的外源dna分子和运载体 其次还需用dna连接酶连接目的基因和运载体形成重组dna 为让halb基因在牛的乳腺细胞中表达 需将halb基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起 在分子水平上检测目的基因是否成功表达的方法是抗原 抗体杂交法 3 题图中d表示早期胚胎培养过程 进行性别鉴定时 可取囊胚的 滋养层细胞做dna分析 4 e表示胚胎移植过程 在胚胎移植时 要对供受体进行同期发情处理 以保证胚胎移植入相同的生理环境 来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质 因此通过胚胎分割移植技术可获得更多的转基因牛 考点二 考点一 参考答案 1 促性腺激素获能 2 限制酶和dna连接酶乳腺蛋白基因的启动子抗原 抗体杂交 3 早期胚胎培养 滋养层 4 同期发情胚胎分割 考点二 考点一 1 2015 天津一模 牛胚胎移植试验的主要流程如图 下列相关叙述正确的是 d 供体超数排卵 配种 胚胎收集 胚胎移植 子代小牛a 过程需要注射有关激素 目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂b 过程是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立组织上的联系为前提c 过程是 对胚胎进行质量检查 可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚d 过程成功率的高低主要取决于供 受体生理状况的一致性 解析 减数第二次分裂是在受精作用过程中完成的 a项错误 过程是以哺乳动物早期胚胎处于游离状态为前提 b项错误 过程是 对胚胎进行质量检查 可移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚 c项错误 过程成功率的高低主要取决于供 受体生理状况的一致性 d项正确 考点二 考点一 2 2016 张掖诊断 胚胎干细胞 es细胞 在生物学研究中具有十分重要的应用价值 考点二 考点一 1 图示为某科研小组采用 基因靶向 技术先将小鼠的棕褐毛色基因导入黑色纯种小鼠的es细胞中 再将改造后的es细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程 在目的基因获取和基因表达载体构建过程中使用的工具酶有dna连接酶和限制性核酸内切酶 2 图中完成第 步操作得到由两个dna切段连接成的产物有3种重组dna分子 第 步操作后 还需经过筛选含小鼠棕褐毛基因的胚胎干细胞的过程 才能将该es细胞注射到囊胚中 3 es细胞在功能上具有发育的全能性的特点 目前研究人员正尝试通过科技手段利用es细胞并经过特殊诱导 为因故失去手的患者提供新的 手 该过程揭示了细胞的分化和凋亡机理 考点二 考点一 4 已知细胞合成dna有d和s两条途径 其中d途径能被氨基嘌呤阻断 一般情况下 细胞中有d或s途径即能分裂增殖 人淋巴细胞中虽然有这两种dna合成途径 但一般不分裂增殖 鼠es细胞中只有d途径 但能不断分裂增殖 将这两种细胞在试管中混合 加聚乙二醇促融 获得杂种细胞 若要从培养液中分离出杂种细胞 写出实验方法 不