高考生物大一轮复习 第十一单元 生物技术实践43课件 新人教版 .ppt

第43讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题 考纲要求 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 转基因生物的安全性 5 生物武器对人类的威胁 6 生物技术中的伦理问题 教材导学一 体内受精和早期胚胎发育 二 体外受精和早期胚胎培养试管动物技术 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 并通过培养发育为早期胚胎后 再经移植产生后代的技术 四 转基因生物的安全性 五 生物技术的伦理问题 六 禁止生物武器 自我校对一 曲细精管初情期卵巢性别分化 胚胎时期 透明带反应卵黄膜封闭作用胎膜和胎盘二 培养法化学诱导法无机盐 有机盐 维生素 激素 氨基酸 核苷酸以及血清三 相同的游离状态免疫排斥反应不受任何影响桑椹胚或囊胚具有发育的全能性 四 过敏原改变生物多样性生态系统稳定性社会监督法制制度五 禁止生殖性克隆人不赞成 不允许 不支持 不接受基因检测某些基因信息六 食物生活必需品军队和平民 考点突破考点一体内受精和早期胚胎发育1 精子和卵子的发生过程的几个重点问题分析 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 但不是唯一的区别 如发生场所 过程及结果也不相同 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 3 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 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 而卵子外面的细胞膜即卵细胞膜 排卵指卵子从卵泡中排出 而非卵泡从卵巢中排出 列表比较如下 注意 1 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是卵泡从卵巢中排出 2 防止多精入卵的机制包括 第一道屏障 透明带反应 第二道屏障 卵细胞膜反应 3 受精标志和受精完成的标志 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 4 卵裂期细胞体积 数量及胚胎总体积的变化 细胞体积缩小 细胞数量增加 胚胎总体积不变或略有缩小 例1 下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述 正确的是 a 采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用b 排卵就是排出成熟卵细胞的过程c 卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成d 受精作用的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体 解析 本题考查精子 卵细胞的形成及体外受精的知识 熟记精子 卵子及受精过程是正确解答该题的关键 采集到的精子必需经获能处理后才能受精 采集的卵细胞若是通过冲卵取出的则不需要培养直接就可与获能的精子受精 若从卵巢取出的卵细胞则需要培养成熟后才可以与获能的精子受精 排卵排出的可能是初级卵母细胞或次级卵母细胞而不是成熟的卵细胞 哺乳动物卵细胞形成的场所 未排卵之前是在卵巢进行的 排卵之后减数分裂的继续完成则是在输卵管中 答案 d 例2 高等哺乳动物受精后不久 受精卵开始进行细胞分裂 经32细胞期 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 如图是胚胎发育过程中某阶段示意图 有关叙述不正确的是 a 依次为滋养层 内细胞团b 高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵 卵裂期 32细胞期 囊胚期 原肠胚期 幼体 其中最关键的时期是原肠胚期c 高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期 终止于生命结束d 进行胚胎分割时 应选择原肠胚期的胚胎进行 解析 图示为囊胚期结构 图中 依次为滋养层 内细胞团 高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵 卵裂期 32细胞期 囊胚期 原肠胚期 幼体 其中原肠胚分化形成三胚层 将来分化成不同的组织 器官 是最关键的时期 分化开始于囊胚期 答案 d 考点二体外受精和早期胚胎培养1 原肠胚不属于早期胚胎早期胚胎是指可用于移植的胚胎 包括原肠胚之前的囊胚 桑椹胚 甚至更早的阶段 2 胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分不完全相同胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同 除无机盐 营养成分和调节物质外 还需要血清 抗生素等 注意 1 获得精子和卵子后 两者并不立即在体外结合 需要对精子进行获能处理 并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期 2 胚胎发育的过程中 细胞的全能性并非完全相同 桑椹胚具有全能性 囊胚是开始分化的阶段 原肠胚时期已出现高度分化 例3 培育 试管山羊 的基本过程如图所示 据图回答下列问题 1 甲过程为 其过程中可通过给母山羊注射 使其超数排卵 2 乙过程的操作之一是 处理 3 乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同 乙过程的培养液为 或专用的受精溶液 丙过程的培养液为 4 丁过程是 是指将早期胚胎移植到同种的 生理状态相同的代孕母羊子宫内 解析 分析图示可知 甲过程为卵母细胞的采集 一般用促性腺激素处理良种母山羊 使其超数排卵 乙过程为精子获能以及受精 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 丙过程为早期胚胎培养 在发育培养液中进行 丁过程是胚胎移植 是指将早期胚胎移植到同种的 生理状态相同 而不是性状相同 的其他雌性动物子宫内使之继续发育为新个体 答案 1 卵母细胞的采集促性腺激素 2 对精子进行获能 3 获能溶液发育培养液 4 胚胎移植 2 同期发情和超数排卵所使用的激素一样吗 不一样 同期发情处理一般用雌性激素 超数排卵处理用促性腺激素 3 胚胎移植过程要经过两次检查 冲卵后 对胚胎进行质量检查 移植后是否妊娠检查 注意 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 例4 下列有关胚胎移植的生理学基础的叙述不正确的是 a 哺乳动物排卵后 同种供 受体生殖器官的生理变化是相同的 这是胚胎能够移入受体的生理基础b 早期胚胎形成后 未与母体子宫建立联系 而是处于游离状态 这是胚胎收集的生理基础c 受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应 这是胚胎在受体内能够存活的生理基础d 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理 组织和遗传上的联系 这是供体胚胎正常发育的生理基础 解析 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系 在遗传上没有联系 因此受体不影响供体胚胎的遗传特性 答案 d 例5 如图是科学家培育试管转基因牛的过程示意图 下列相关叙述不正确的是 a 过程 通常用促性腺激素处理 可达到超数排卵的目的b 图中1是滋养层 2是透明带c 过程 进行时 受体应处于适合的生理状况 此时可利用激素对受体进行同期发情处理d 为确保得到所需性别的转基因牛 往往对移植前的胚胎进行性别鉴定 解析 图为体外发育形成的囊胚 其中1 2 3分别是透明带 滋养层和内细胞团 答案 b 例6 控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义 目前 分离精子技术是有效的性别控制方法 例如 牛的x精子的dna含量比y精子的高出4 左右 利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来 再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛 如图所示 根据以上信息回答下列相关问题 1 试管动物技术通常是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下 和受精 受精卵通过培养发育为早期胚胎后 再经胚胎移植产生后代的技术 2 图中过程 通常采用 技术 在这个过程中 的精子与卵子相遇时 首先发生 反应释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质 防止多精入卵的生理反应有 3 胚胎移植时 受体应处于适合的生理状况 此时可利用激素对受体进行 处理 此外 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生 反应 这为胚胎在受体内的存活提供了可能 4 为了确保得到所需性别的试管牛 往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定 请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法 只需写出名称或简要原理 解析 1 人工采集的卵子与精子不能够直接受精 精子需要经过获能处理 卵子需要再培养发育到减 中期才可受精 2 精卵结合时 首先发生顶体反应放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质 便于精子进入 3 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥 这是胚胎移植的生理基础 胚胎移植时 为使受体 供体生理状况相同 便于胚胎的移植 需要用激素进行同期发情处理 4 鉴定胚胎性别的最好方法是对胚胎细胞染色体分析 当然也可运用y染色体上的基因制成探针检测y染色体的存在 答案 1 成熟 2 体外受精获能顶体透明带反应和卵细胞膜反应 3 同期发情免疫排斥 4 dna分子杂交技术 利用基因探针鉴定 分析胚胎细胞的染色体组型 考点四胚胎干细胞 例7 胚胎干细胞研究在医学上有重大应用价值 通过移植胚胎干细胞期望可以治疗的疾病是 糖尿病 血友病 唐氏综合征 21三体综合征 老年痴呆症 白化病 肝衰竭 镰刀型细胞贫血症a b c d 答案 c 例8 如图为牛胚胎移植过程示意图 请回答下列问题 1 阶段常用 激素对供体母牛进行处理 其目的是获得更多的卵子 2 冲卵的生理基础是 3 阶段对胚胎进行质量检查 这时的胚胎应发育到 或 阶段 4 若要通过 获得遗传物质完全相同的多个新个体 可对 阶段检查合格的胚胎进行 技术处理 该过程中应注意对 进行均等分割 5 es或ek细胞的形态特征是 在培养液中加入 可诱导其向不同类型的组织细胞分化 解析 1 胚胎工程中常用促性腺激素对供体母牛进行处理 其目的是获得更多的卵子 2 早期胚胎形成后处于游离状态 未与母体子宫建立联系 这是冲卵的生理基础 3 胚胎移植前对胚胎进行质量检查 这时的胚胎应发育到囊胚或桑椹胚阶段 4 应用胚胎分割技术可以获得遗传物质完全相同的多个新个体 胚胎分割时注意对内细胞团进行均等分割 5 胚胎干细胞具有体积小 细胞核大 核仁明显等形态特征 胚胎干细胞在培养时加入分化诱导因子 可诱导其向不同类型的组织细胞分化 答案 1 促性腺 2 早期胚胎形成后处于游离状态 未与母体子宫建立联系 3 囊胚桑椹胚 4 胚胎分割内细胞团 5 体积小 细胞核大 核仁明显分化诱导因子 考点五生物技术的安全性和伦理问题1 转基因生物存在安全性问题的原因 1 目前对基因的结构 调控机制及基因间的相互作用了解有限 2 目的基因往往是异种生物的基因 3 外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的 2 克隆人的培育过程 4 试管婴儿和设计试管婴儿的异同点下图为设计试管婴儿的过程 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不孕夫妇的生育问题 设计试管婴儿用于白血病 贫血症等疾病的治疗 3 两者都是体外受精 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 例9 2012 江苏 下列关于转基因生物安全性的叙述 错误的是 a 种植转基因作物应与传统农业种植区隔离b 转基因作物被动物食用后 目的基因会转入动物体细胞中c 种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性d 转基因植物的目的基因可能转入根际微生物 解析 种植转基因作物应防止对别的植物产生基因污染 所以应与传统农业种植区隔离 a项正确 动物取食转基因作物后 要经过消化吸收才进入身体 目的基因不可能直接进入动物细胞 b项错误 转基因植物可能与野生植物发生杂交而出现基因交流 影响野生植物的多样性 c项正确 目的基因被微生物摄入细胞内后 可能进入这些微生物中 d项正确 答案 b 例10 试管婴儿 技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精 并在试管中培养受精卵使其发育到桑椹胚或囊胚阶段 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 试管婴儿 的形成用到下列哪些技术 填序号 体外培养 人工授精 胚胎移植 核移植 3 要得到 同卵双胞胎 采用的技术是 双胞胎的性别是否相同 4 试管婴儿 技术诞生后 继而出现了 设计试管婴儿技术 二者在对人类作用上的区别是 5 现在大多数人反对设计婴儿性别 其原因是 6 设计试管婴儿技术主要给人类解决什么医学问题 a 进行同一配型的骨髓移植b 解决不孕夫妇的生育问题c 进行基因筛选 达到优生优育d 得到所希望性别的胎儿 解析 本题考查生物技术的伦理问题 正确区分试管婴儿和设计试管婴儿技术是正确解答该题的关键 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 试管婴儿的培育过程为 3 要提高胚胎利用率可以进行胚胎分割 如将一个受精卵的早期胚胎一分为二 再移植到母体子宫内发育 可形成两个婴儿 即同卵双胞胎 性别完全相同 4 普通试管婴儿主要用于治疗不孕夫妇的不孕症 而设计试管婴儿则被用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的病症 5 有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢度或杀死及滥用设计试管婴儿技术如设计婴儿性别等引起性别比例失调 违反了伦理道理 6 设计试管婴儿的出现可以解决白血病患者的骨髓配型问题 但是b项中的问题属于试管婴儿的技术 不是 设计试管婴儿 鉴定胎儿的性别 无论是正常的发育 还是试管婴儿 都是不允许的 进行基因筛选更是禁止的 答案 1 a 2 3 胚胎分割移植相同 4 前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症 后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病 胚胎在移植前需进行遗传学诊断 5 破坏了人类正常性别比例 违反了伦理道德 6 a 考点六胚胎工程与基因工程和细胞工程的综合1 基因工程中转基因动物的培育需要经过胚胎工程的配合 2 细胞工程中核移植技术获得的重组细胞需要早期胚胎培养形成重组胚胎 并经胚胎移植获得克隆动物 例11 2011 山东 人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选 利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示 1 卵母细胞除从活体输卵管中采集外 还可从已处死的雌鼠 中获取 2 图中的高血压相关基因作为 质粒作为 二者需用 切割后连接成重组载体 该过程与质粒上含有 有关 3 子代大鼠如果 和 即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达 然后可用其建立高血压转基因动物模型 4 在上述转基因大鼠的培育过程中 所用到的主要胚胎工程技术是 早期胚胎培养和胚胎移植 解析 1 胚胎工程中卵母细胞的采集常从活体输卵管中获取 也可以从已处死的雌性动物卵巢中获取 2 图示为转基因技术在胚胎工程中的应用 图中的高血压相关基因为目的基因 质粒作为载体 构建重组质粒时 需用同种限制酶切割目的基因和质粒分子 由于二者有相同限制酶切割位点 二者可以连接形成基因表达载体 3 目的基因的表达检测可以分别在分子水平和个体水平检测 即检测体内是否产生相关蛋白质和是否出现高血压症状 4 题中转基因大鼠培育过程中 用到的生物技术有转基因技术 体外受精技术 早期胚胎培养和胚胎移植技术 其中后三者属于胚胎工程技术 答案 1 卵巢 2 目的基因载体同种限制性核酸内切酶 或 同种限制酶 限制酶切割位点 3 检测到体内有相关蛋白出现高血压 4 体外受精 课堂练习1 关于哺乳动物的受精和发育 下列叙述正确的是 a 雌性动物排卵后遇精子即完成受精b 动物卵泡的形成始于发育成熟时c 动物的个体发育过程 受精卵 卵裂 桑椹胚 囊胚 原肠胚 幼体d 胚胎发育至囊胚时开始出现细胞分化 这是由于基因开始进行选择性表达 解析雌性动物排出的卵子并非成熟的卵子 即使遇到精子 也要在继续成熟至减数第二次分裂中期时才具备与精子受精的能力 a项错误 哺乳动物卵泡 初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡 的形成和在卵巢内的储备 是在出生前即胎儿时期完成的 b项错误 动物个体发育包括胚胎发育和胚后发育 选项中的发育过程为胚胎发育过程 而非整个个体发育过程 c项错误 胚胎在发育至囊胚时开始分化 分化的实质是基因的选择性表达 d项正确 答案d 2 下列有关哺乳动物卵细胞在生物技术中的应用正确的是 a 提取出来的卵细胞与精子相遇即可结合形成受精卵b 直接进行细胞培养可形成试管动物c 可直接作为核移植的受体细胞d 作为目的基因的受体细胞 但不能直接培育成转基因动物 解析获取哺乳动物卵细胞时 提取出来的是初级卵母细胞或次级卵母细胞 其要发育到减数第二次分裂中期才能与获能的精子结合形成受精卵 a项错误 哺乳动物的卵细胞单独培养不能形成试管动物 需进行受精后才可形成试管动物 b项错误 卵细胞去核后可以作为核移植的受体 c项错误 卵细胞不能直接培育成转基因动物 d项正确 答案d 3 如图表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径 相关叙述错误的是 a 获得动物1的受体细胞通常是受精卵b 动物2体内各体细胞的基因种类相同c 获得动物3的重组细胞具有全能性d 上述动物的获得均需运用胚胎移植 解析动物1为转基因动物 需要将外源基因导入受精卵中 才能经过早期胚胎培养和胚胎移植而发育成动物个体 a项正确 动物2个体中由转基因细胞发育成的组织或器官具有外源基因 b项错误 动物3是由重组细胞发育而成的 故该重组细胞具有全能性 c项正确 题述三个动物的获得过程中都需要将胚胎培养到一定阶段后移植到受体中 d项正确 答案b 4 下列关于生物技术的安全性和伦理问题的分析 不合理的观点是 a 转基因生物进入自然界后不会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存b 运用重组dna技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器c 我国的政策是禁止进行生殖性克隆人d 转基因生物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏原或者引起中毒 解析转基因生物有可能会在近缘物种之间通过花粉杂交 造成基因库的污染 转基因技术如果被用于军事 制造出生物武器 那将是对人类社会极大的威胁 克隆技术还不成熟 且克隆人会带来社会伦理问题等 所以我国反对生殖性克隆 但不反对治疗性克隆 某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏原或者引起中毒 答案a 5 2014 江苏 杜泊羊以其生长速度快 肉质好等优点 被称为 钻石级 肉用绵羊 科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示 相关叙述正确的是 a 为了获得更多的卵母细胞 需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理b 从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精c 为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应 应注射免疫抑制剂d 为了进一步扩大繁殖规模 可通过胚胎分割技术获得同卵双胎 解析超数排卵用促性腺激素而不是雌激素 a项错 根据采集部位而定 如果是从输卵管采集的卵细胞 已发育成熟 可直接与获能的精子在体外受精 如果是从卵巢中采集的卵细胞 未发育成熟 都要经过体外人工培养成熟后才能与获能的精子受精 故b项错 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 c项错 为了进一步扩大繁殖规模 可通过胚胎分割技术获得同卵双胎或多胎 故d项正确 答案d 6 2014 重庆 生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点 下列叙述 错误的是 a 应严格选择转基因植物的目的基因 避免产生对人类有害的物质b 当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验 但不反对治疗性克隆c 反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿d 生物武器是用微生物 毒素 干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力 解析在转基因过程中 为避免基因污染和对人类的影响 必须严格选择目的基因 a项正确 我国不反对治疗性克隆 坚决反对生殖性克隆 b项正确 反对设计试管婴儿原因之一是防止选择性设计婴儿 违背伦理道德 c项正确 生物武器是指有意识的利用微生物 毒素 昆虫侵袭敌人的军队 人口 农作物或者牲畜等目标 以达到战争目的的一类武器 干扰素为淋巴因子 非生物武器 d项错误 答案d 7 下图为培养 转基因试管牛 的基本过程示意图 请据图回答下列问题 1 a过程一般用 激素处理供体母牛 使其超数排卵 此前需用激素对供体母牛和代孕母牛进行 处理 2 采集到的精子在进行体外受精前必须进行 处理 采集的卵母细胞也需要培养至 期才能受精 3 b过程通常用 法将含有抗凝血酶基因的表达载体导入受精卵 这样培育出来的试管牛进入泌乳期后 即可从其乳汁中分离出来所需的 这一药用蛋白 解析 1 通常采用孕激素对供体母牛和代孕母牛进行同期发情处理 这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存和发育条件 这也是胚胎移植成功与否的关键 其后还要用促性腺激素处理供体母牛 使其超数排卵 2 采集到的精子必须进行获能处理 卵母细胞也需要培养至减数第二次分裂中期才发育成熟 而具备受精的能力