广东生物高考专题讲胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题生态工程

第2讲胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程,一、胚胎工程1.受精作用和早期胚胎发育过程：受精卵卵裂_原肠胚(1)受精条件。精子：必须经过_过程。卵子：必须发育至_才能参与受精过程。,桑椹胚,囊胚,获能,减数第二次分裂(或M)中期,(2)受精过程。防止多精入卵的两道屏障：_和_。(3)早期胚胎发育过程。卵裂期：整个胚胎的体积_，每个细胞的体积_。_：细胞开始出现分化。,透明带反应,卵细胞膜反应,基本不变,减小,囊胚期,2.几种生殖技术的比较：,体外受精,有性,核移植,胚胎移植,桑椹胚,囊胚,3.胚胎移植：(1)理论基础。胚胎能够移入受体的生理基础：经_后，同种供受体生殖器官的生理变化是相同的。收集胚胎的生理基础：早期胚胎形成后，未与母体子宫建立组织上的联系，而是处于_状态。,同期发情处理,游离,胚胎在受体内能够存活的生理基础：受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生_反应。供体胚胎正常发育的生理基础：供体胚胎可与受体子宫建立正常的_和_联系，且不影响_。,免疫排斥,生理,组织,供体胚胎的遗传特性,(2)操作流程：,同期发情,激素处理,桑椹胚和囊胚,4.胚胎干细胞：(1)来源：_或原始性腺。(2)特点：体积小、细胞核大、_，具有发育的_。,早期胚胎,核仁明显,全能性,二、生物技术的安全性和伦理问题1.转基因生物安全性问题：(1)食物安全方面：可能合成毒蛋白、出现新的_、改变食物的_等。(2)生物安全方面：有可能造成“基因污染”，危害生物的_。(3)环境安全方面：造成二次污染或产生出危害动植物和人类的生物或产物。,过敏原,营养成分,多样性,2.生物技术引发的伦理问题：(1)克隆人技术。违反人类_。人为地制造在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”。,伦理道德,三、生态工程原理,利用效,率,抵抗力,最大数量,分布式,大于,1.(2013天津高考T2B)哺乳动物次级卵母细胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子。()分析：次级卵母细胞在与精子结合的同时，完成减数第二次分裂过程，形成成熟卵子。2.(2012浙江高考T2A)绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性。()分析：物种之间具有生殖隔离，一般只有同种生物的精子和卵子才能相互识别并结合为受精卵。,3.(2012江苏高考T13D)转基因植物的目的基因可能转入根际微生物。()分析：根际微生物在侵染转基因植物时，可能会和转基因植物发生遗传物质的重组，使目的基因进入根际微生物。4.(2011江苏高考T18B)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。()分析：适于移植的胚胎应是桑椹胚或囊胚，原肠胚不宜进行胚胎移植。,5.(2011江苏高考T18C)早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液都需加入动物血清。()分析：早期胚胎培养是动物细胞培养技术的应用，需要加入动物血清。6.(2010江苏高考T16C)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。()分析：早期胚胎的所有细胞均来自于同一个受精卵的有丝分裂，所有细胞的基因组成相同。,7.(2010江苏高考T18D)如转基因植物的外源基因来自于自然界，则不存在安全性问题。()分析：转基因植物的外源基因可能导致有害物质的产生，导致安全性问题。8.(2010江苏高考T15D)实施生态工程的目的是为人们提供丰富的生产和生活物质。()分析：实施生态工程的目的是发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益的同步发展，而不是单纯获取生产和生活物质。,9.(2009江苏高考T8C)胚胎干细胞具有细胞核大，核仁小和蛋白质合成旺盛的特点。()分析：胚胎干细胞分裂旺盛，具有细胞核大、核仁大而明显、蛋白质合成旺盛的特点。,热点考向1胚胎工程【典例1】(2012江苏高考)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,【解题探究】(1)胚胎移植的生理基础。早期胚胎能够移入受体子宫内的生理基础是什么?提示：供体和受体处于同期发情状态。良种牛的早期胚胎转入普通母牛子宫内继续发育，其遗传特性是否会改变?提示：不会。,(2)胚胎移植的实质和意义。实质：。意义：。提示：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移发挥优良母畜的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期,【解析】选D。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；受精和胚胎的早期培养都可在体内进行，B错；冲卵得到的胚胎应培养到桑椹胚期或囊胚期(便于胚胎着床)方可移植，C错；到目前为止，最常见的是分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的概率很小，D正确。,【总结提升】胚胎工程易混点(1)冲卵。误认为胚胎移植过程中的冲卵冲出的是卵子，应该是早期胚胎。(2)卵子卵细胞。误认为高等哺乳动物的卵子就是成熟的、已经完成减数分裂的卵细胞；实际上能和精子结合的卵子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。,【变式训练】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.受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体,【解析】选D。采集到的精子需经获能处理，卵母细胞需培育到减数第二次分裂中期，才能发生受精作用；排卵指卵泡从卵巢中排出，而不是排出卵细胞。,热点考向2生物技术的安全性【典例2】随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，关于基因污染的下列说法不正确的是()A.转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上，从而污染生物基因库B.基因污染是一种不扩散的污染C.杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性D.转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存,【解题探究】(1)物种问题分析。一般情况下，属于不同物种的两种植物不能相互传粉，即使能相互传粉也不能产生可育后代，其原因是_。若不同物种的两种植物发生了相互传粉并产生了后代，使杂种植株可育的方法是。提示：二者之间存在生殖隔离使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使染色体数目加倍,(2)生态系统稳定性的影响因素。获得抗性基因的杂草、害虫如何影响生态系统的稳定性?提示：获得抗性基因的杂草、害虫会成为群落中的优势物种，降低生态系统的稳定性。“入侵的外来物种”会使生物多样性如何变化?提示：使生物多样性下降。,【解析】选B。转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上，杂草、害虫可以从它的近亲获得抗性基因，使该基因在自然界中不断扩散，导致基因污染。,【总结提升】转基因生物存在安全性的原因(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)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。,热点考向3生态工程【典例3】(2013潮州模拟)下面是利用人工湿地净化生活污水(主要含有机物)的原理简图。据图回答：,(1)人工湿地是一个生态系统，其中芦苇、绿藻、黑藻属于_成分，芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落的结构。(2)控制污水流入人工湿地的速率，除了有利于有机污染物被充分分解外，还有利于植物对的充分吸收，使出水口处的水质达到排放要求。污水不能过量流入人工湿地，说明生态系统的。,(3)输入该人工湿地的能量有。若将其改造为湿地公园，则群落的演替方式为。改造时，要适当增加生物种类，这符合生态工程的_原理。(4)保护生物多样性最有效的措施是_。,【解题探究】(1)生态系统成分的正误判断。细菌一定是分解者。()动物一定是消费者。()生产者一定是绿色植物。()提示：,(2)能量流动问题分析。进入人工湿地的总能量(“大于”“等于”或“小于”)植物固定的太阳能。植物固定的总能量(“大于”“等于”或“小于”)植物体内有机物所含有的能量。提示：大于大于,【解析】(1)人工湿地是一个生态系统，其中芦苇、绿藻、黑藻属于生产者成分，芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落的垂直结构。(2)控制污水流入人工湿地的速率，除了有利于有机污染物被充分分解外，还有利于植物对无机盐的充分吸收，使出水口处的水质达到排放要求。污水不能过量流入人工湿地，说明生态系统的自我调节能力有一定的限度。,(3)输入该人工湿地的能量有太阳能和化学能。若将其改造为湿地公园，则群落的演替方式为次生演替。改造时，要适当增加生物种类，这符合生态工程的物种多样性原理。(4)保护生物多样性最有效的措施是就地保护(或建立自然保护区)。答案：(1)生产者垂直(2)无机盐自我调节能力有一定的限度(3)太阳能和化学能次生演替物种多样性(4)就地保护(或建立自然保护区),【总结提升】生态工程在农业中的应用技术分析(1)物质的良性循环技术：实现废物资源化，提高能量利用效率。(2)套种技术：根据不同植物的生长期，充分利用光能。(3)间种技术：根据不同植物对光照强度的需求不同，充分利用光能。(4)轮种技术：由于不同作物对无机盐离子的选择吸收，可以恢复或提高土壤肥力。(5)生物防治技术：利用生物间的捕食或寄生关系防治害虫。,【变式训练】(2011新课标全国卷)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝气池兼氧池植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过_呼吸将有机物分解。,(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于所固定的_能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_和等原理。(4)一般来说，生态工程的主要任务是对_进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。,【解析】(1)厌氧沉淀池主要是无氧呼吸，曝气池为有氧呼吸，兼氧池两种方式均有。(2)生物群落是指生活在一定区域内，相互之间具有各种直接或间接关系的所有生物个体的总称，生态系统还包含有无机环境。在所有的食物网中，植物均处于第一营养级。生产者固定的太阳能是流经整个生态系统的总能量。(3)生态系统的原理包括：整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。(4)生态工程的主要任务是对已破坏的生态环境进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。,答案：(1)无氧呼吸和有氧(2)群落一水生植物太阳(3)物质循环再生物种多样性系统学和工程学(任选2个即可)(4)已破坏的生态环境,早期胚,胎发育,胚胎分割,胚胎移植,转基因生,物的安全性,克隆技术,的理论问题,1.科学家运用胚胎移植技术培育试管牛时，首先用激素促进良种母牛超数排卵，然后进行体外受精和培育，最后把胚胎送入母牛子宫内，孕育成小牛产出。下列分析错误的是()A.供体与受体在胚胎移植前后的生理环境须保持一致B.在胚胎移植前可采用胚胎分割技术快速繁殖良种牛C.运用胚胎移植技术培育的试管牛属于动物克隆范畴D.须配制一系列不同成分的培养液以培养不同发育时期的胚胎,【解析】选C。胚胎移植是将雌性动物的早期胚胎或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程，此过程的胚胎属有性生殖的产物，克隆是无性生殖的一种主要手段。,2.(2013江苏高考)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,【解题指南】解答本题需要注意以下两点：(1)明确我国为保护消费者的知情权，对农业转基因生物实行了标识制度。(2)明确对待转基因技术，应该趋利避害，而不能因噎废食。,【解析】选B。本题考查转基因生物的安全性。A项中，我国对转基因生物安全性迈出了重要一步，对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度，故正确。B项中，目前对转基因食品的安全性存在较大的争议，还没有哪个国家在转基因食品标签上警示性注明可能的危害，故错误。C项中，为了保障转基因生物安全，必须开展风险评估、预警跟踪和风险管理，故正确。D项中，转基因生物的食用安全和环境安全至关重要，也是目前对转基因生物安全性争论的集中点，故正确。,3.(2012天津高考)下列有关干细胞的叙述，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】选B。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。干细胞通过增殖分化形成新的组织细胞，同时组织细胞不断凋亡。,4.设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如下图就是一种“加环”示意图。据图判断，下列说法不正确的是(),A.用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用B.用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可提高经济效益C.用蛆蛹粪便作为有机肥还田，运用了能量循环再生原理D.在离开人的管理条件下，该生态工程就不能正常运转【解析】选C。生态系统中能量流动的特点是单向、不循环。人在农业生态工程中起着主导作用，离开人的管理，该生态工程将不能正常运转。,5.下列观点中，不支持“转基因生物存在生物安全问题”的是()A.转基因植物可能扩散到野外变成杂草而破坏生态平衡B.转基因生物可能成为外来物种而威胁其他生物的生存C.转基因生物的外源基因可能与病毒杂交重组出有害的病原体D.转基因农作物需要在一定的水肥条件下才能表现出新的性状【解析】选D。本题考查转基因生物的安全性的相关知识。“转基因农作物需要在一定的水肥条件下才能表现出新的性状”为支持转基因生物的一方的观点，该方认为转基因生物，尤其是转基因农作物不大可能对生物多样性构成威胁。,6.(2013江门模拟)中华鲟濒临灭绝。利用中华鲟生态养殖池人工繁殖中华鲟鱼苗的原理如下：鲟鱼产生的氨氮，被植物吸收；植物释放的氧气在封闭的车间里形成“氧吧”