2022届高考生物一轮复习 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教案 新人教版选修3

1、2022届高考生物一轮复习 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教案 新人教版选修32022届高考生物一轮复习 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教案 新人教版选修3年级：姓名：- 17 -第3讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题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转基因生物的安全性()4胚胎工程的应用()5生物武器对人类的威胁()6生物技术中的伦理问题()1试管动物和胚胎移植的基本操作流程(科学思维)2胚胎工程的应用(科学探究)3正确看待设计试管婴儿、禁止生殖性克隆和转基因生物的安全性以及生物武器对人

2、类的威胁等(社会责任)考点一体内受精和早期胚胎发育1精子和卵子的发生项目精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢(m)、输卵管(m)时间从初情期开始，直到生殖机能衰退。卵泡的形成和在卵巢内的储备：出生前；排卵：初情期后。过程结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体相同点原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂；原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂；减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目减半2.体内受精(1)场所：雌性动物的输卵管内。(2)过程受精前的准备阶段。a精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。b卵子的准备：发育到减数第二次分裂中期，才具备与精子受精的能力。受精过

3、程3早期胚胎发育1.若没有阻止多精入卵的机制，可能会出现什么结果？提示：可能出现多个精子与卵细胞结合的现象，造成受精卵含有多个染色体组，而这样的受精卵难以正常发育。2.请在如图中绘出卵裂过程中每个细胞的体积、核内dna含量与时间的关系。提示：如图：体内受精和早期胚胎发育过程分析(2020广西省南宁市高三模拟)大千世界，无奇不有，澳大利亚布里斯班一对现年4岁的小姐弟，被确认为全球历来第二对半同卵双胞胎。该对半同卵双胞胎的受精及胚胎发育过程如图所示。图1 图2 图3图4(1)图1表示该异常胚胎的受精过程，此时卵母细胞发育到哪一个阶段？。该卵母细胞与2个精子受精，这种情况极其罕见，因为机体具有两道防

4、止多精入卵受精的屏障，包括。(2)图2细胞中包含3个原核，为(填原核数量)，正常情况下，这种受精卵无法正常发育。但是，该受精卵在母体内神奇的恢复了正常分裂，如图3所示。此时受精卵形成了3极纺锤体，并最终分裂成3个合子(图4)。其中一个合子由1个父系染色体组和1个母系染色体组组成，则另外两个合子的染色体组为。请从染色体组成角度推测这3个合子的发育结果。包含1个父系染色体组和1个母系染色体组的两个合子正常发育、而仅包含两个父系染色体组的合子发育失败。最终该名母亲成功诞下两名性别不同的婴儿，这两名婴儿的染色体组中，来源于母系的染色体，来源于父系的染色体(填“相同”“不相同”或“无法确定”)。(3)胚

5、胎工程的实施建立在对哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育的规律基础之上。胚胎工程是对进行的多种显微操作和处理技术，如 (写出两个即可)等技术。解析(1)卵母细胞只有发育到减数第二次分裂中期才能参与受精，分析图1可知，着丝点分裂，染色单体分离拉向两级，故此时卵母细胞发育到减数第二次分裂后期。机体具有两道防止多精入卵受精的屏障，包括透明带反应和卵细胞膜反应。(2)据图1可知，这个异常受精卵是由卵母细胞与2个精子受精，故图2细胞中的3个原核包括1个雌原核和2个雄原核。由图3分析可知，此时受精卵形成了3极纺锤体，并最终分裂成3个合子(图4)，其中，其中一个合子由1个父系染色体组和1个母系染色体组组成，则另

6、外两个合子的染色体组为1个父系染色体组和1个母系染色体组、以及两个父系染色体组。包含1个父系染色体组和1个母系染色体组的两个合子正常发育，最终该名母亲成功诞下两名性别不同的婴儿，这两名婴儿来自同一个卵细胞，故来源于母系的染色体相同，这两名婴儿来自不同的精子，且性别不同，说明来源于父系的染色体不相同。(3)胚胎工程是对配子和早期胚胎进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。答案(1)减数第二次分裂后期透明带反应和卵细胞膜反应(2)1个雌原核和2个雄原核1个父系染色体组和1个母系染色体组、以及两个父系染色体组相同不相同(3)配子和早期胚胎胚胎移植、体外受精

7、、胚胎分割、胚胎干细胞培养考点二体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用1.体外受精2.胚胎的早期培养(3)胚胎处理：当胚胎发育到适宜阶段时，将其取出向受体移植，或冷冻保存。3.胚胎工程的应用(1)胚胎移植地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。生理学基础基本程序实质：早期胚胎在生理环境相同的条件下空间位置的转移。意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)胚胎分割概念采用机械方法将早期胚胎分割成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。材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。实质：动物的无性生殖。分割要求：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

8、胚胎的恢复和进一步发育。(3)胚胎干细胞(es或ek细胞)来源：早期胚胎或原始性腺。特点应用：治疗人类某些顽症；培育人造组织器官，用于器官移植；研究体外细胞分化等。1早期胚胎培养与动物细胞培养的比较项目早期胚胎培养动物细胞培养原理细胞的分裂分化细胞分裂目的获得早期胚胎获得大量细胞培养基成分盐类有机盐、无机盐无机盐、微量元素营养物质氨基酸、核苷酸糖、氨基酸调节物质维生素、激素促生长因子特有成分血清血清、血浆2.胚胎移植中的四个注意点(1)胚胎移植过程中两次激素使用第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵。(2)胚胎移植过程中有两次检查第一次对收集的胚胎进

9、行检查；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。(3)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。(4)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖的判断取决于胚胎的来源。胚胎若是由受精卵形成的，则为有性生殖；若是由核移植技术或胚胎分割形成的，则为无性生殖。1列表比较试管动物与克隆动物项目试管动物克隆动物技术基础体外受精、胚胎移植核移植技术生殖方式有性生殖无性生殖遗传特性具有双亲的遗传特性主要与供体个体相同意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等相同点二

10、者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植技术，其移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚2目前我国第三代试管婴儿技术已获突破，不但能解决部分不孕不育问题，还能在胚胎移植前对部分遗传病进行筛查，从而实现优生优育。若要从分子水平对胚胎进行性别鉴定，请写出鉴定的实验设计思路。提示：若要对胚胎进行性别鉴定，可以从待测囊胚中取出滋养层细胞，提取dna；然后用位于y染色体上的性别决定基因(sry基因)的一段碱基作引物，以提取得到的dna(或滋养层细胞的dna)为模板进行pcr扩增；最后与sry特异性探针杂交，出现阳性反应者，胚胎为男性。体外受精及早期胚胎培养1(2020河南省名校联盟高三检测)绵羊虽是第一种体细胞克隆成功的哺

11、乳动物，但该技术体系仍然存在效率低下的问题，体外培养体系对绵羊体外胚胎发育至关重要。已有研究表明，在胚胎培养液中添加维生素c可显著提高猪体细胞克隆胚胎囊胚率，但不知对绵羊克隆胚胎囊胚率是否有影响，某兽医研究所对此进行了研究。如图为实验过程中获得重组细胞的大致过程，回答下列问题：(1)图示实验二属于_移植，收集的小尾寒羊卵母细胞应培养到_(时期)进行去核，去核实际操作是用微型吸管吸出_。(2)下表分别为实验一和实验二在胚胎培养液中加入维生素c后的相关实验结果：实验一：不同浓度维生素c对绵羊孤雌胚胎发育的影响维生素c浓度/(moll1)重复次数胚胎总数卵裂率桑椹胚率(桑椹胚数/卵裂数)囊胚率(囊胚

12、数/卵裂数)0312082.8026.4715.7350314182.3728.6020.9210039983.8921.7014.3420038085.5622.6112.29实验二：维生素c对绵羊体细胞克隆胚胎发育的影响维生素c浓度/(moll1)重复次数胚胎总数卵裂率桑椹胚率(桑椹胚数/卵裂数)囊胚率(囊胚数/卵裂数)x37083.9328.8914.96037687.0522.539.47题图中“孤雌激活处理”的实质是_，进而能发育成早期胚胎，以便进行实验一。据表中数据可知，进行实验一可以为实验二提供_，实验二中“x”处数据应为_。综合实验一和实验二结果可说明_。解析(1)据图可知，实

13、验二属于体细胞核移植，收集的小尾寒羊卵母细胞到减数第二次分裂中期时为最适合接受核移植的，此时第一极体与卵母细胞紧密接触，故在使用微型吸管吸取卵母细胞核的同时会将第一极体吸出。(2)题图中“孤雌激活处理”是为了使次级卵母细胞单独发育为胚胎，故其实质为激活卵母细胞使其增殖分化；据表中数据可知，实验一相当于实验二的预实验，可为实验二提供胚胎发育较适宜的维生素c浓度；“x”浓度下桑椹胚率和囊胚率都显著高于浓度为0时，结合前文推知“x”为50。综合比较实验一和实验二各浓度下的数据，在胚胎培养液中添加50 moll1维生素c可显著提高绵羊孤雌胚胎发育和体细胞克隆胚胎囊胚率。答案(1)体细胞核减数第二次分裂

14、中期(或m中期)细胞核和第一极体(2)激活卵母细胞使其增殖分化所需的较适宜的维生素c浓度50在胚胎培养液中添加50 moll1维生素c可显著提高绵羊孤雌胚胎发育和体细胞克隆胚胎囊胚率 胚胎工程技术及其应用2幼畜体外胚胎生产技术，即幼畜超排、胚胎体外生产和移植技术，是提高良种家畜繁殖效率的核心技术。科学家经过多年对辽宁绒山羊体外胚胎生产技术的研究总结，形成了如下操作流程，回答下列问题：(1)流程图中的a是指_，经过程a处理后的精子才能与发育至_期的卵母细胞完成受精作用。卵母细胞防止多精入卵的两道屏障是_、_。(2)在卵母细胞活体采集前，科学家利用如下两种方式对供体母羊进行了超排处理，记录的相关数

15、据如下表：不同超排方法对超排效果、卵裂及胚胎发育的影响组别羊羔/只卵泡/个平均卵数/个卵裂率/%囊胚率/%先加pmsg后加fsh636661.0013.9642.43(143/337)47.59(69/145)先加fsh后加pmsg651585.8318.3522.80(101/443)25.74(26/101)推测pmsg和fsh均属于_激素。结果表明：超排方法不同不仅影响超排效果而且对体外受精后卵裂及_有很大影响。(3)b过程的生理学基础之一是供体胚胎可与受体子宫建立正常的_，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。(4)已知产下的小羊羔具有优良的遗传特性，另外还可采用b处

16、的细胞，通过_(写一种)等技术加速辽宁绒山羊遗传改良进程，并促进优良畜群繁育。也可采用_技术将b均等分割为几份，并进行胚胎移植，从而一次性获得多只羊羔。解析(1)流程图中的a是指精子的获能处理，经过获能处理后的精子才能与发育至减数第二次分裂中期的卵母细胞完成受精作用。卵母细胞防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。(2)推测pmsg和fsh均属于促性腺激素，促进超数排卵。分析表中数据可知：超排方法不同不仅影响超排效果而且对体外受精后卵裂及早期胚胎发育(卵裂率和囊胚率)有很大影响。(3)胚胎移植的生理学基础之一是供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，有利于营养物质和代谢废物等的

17、运输。(4)采用b处的胚胎干细胞进行核移植，可得到多只优良后代；也可采用胚胎分割技术将b均等分割为几份，并进行胚胎移植，从而一次性获得多只羊羔。答案(1)精子的获能处理减数第二次分裂中透明带反应卵细胞膜反应(2)促性腺早期胚胎发育(3)生理和组织联系(4)胚胎干细胞核移植胚胎分割3(2020江西省重点联盟学校高三联考)自1981年evans和kaufman首次成功分离小鼠es细胞，国内外研究人员已在仓鼠、大鼠、猪、恒河猴以及人类都分离获得了es细胞。es细胞不仅可以作为体外研究细胞分化和发育调控机制的模型，而且还可以作为一种载体，将通过同源重组产生的基因组的定点突变导入个体，更重要的是，es细

18、胞将会给人类移植医学带来一场革命。如图为利用小鼠胚胎干细胞(es细胞)进行疾病治疗的相关研究图解。请回答下列问题：(1)致癌基因通过a、c、d等过程最终在宿主细胞内维持稳定和表达的过程称为_，使用pcr技术扩增致癌基因时，在pcr反应体系中需添加的物质除了缓冲液、致癌基因模板，四种脱氧核苷酸原料、atp、过量的引物，还需要添加_。若对一个含致癌基因的dna扩增n代，则需消耗_对引物。(2)es细胞除可取自囊胚的内细胞团外，还可取自_，过程b需要在培养液中加入_，可诱导es细胞向不同类型的组织细胞分化，再进行细胞移植以治疗相应的疾病。但要治疗人类因胰岛素b受损，胰岛素分泌不足引起的i型糖尿病，却

19、不能通过移植该胰岛b细胞，理由是_。(3)b过程体现了es细胞在功能上具有_的特点。图中b、c和d都属于胚胎工程的技术手段，胚胎工程是指对动物的_所进行的多种显微操作和处理技术。解析(1)致癌基因通过a、c、d等过程最终在宿主细胞内维持稳定和表达的过程称为转化；pcr技术扩增致癌基因需要缓冲液、致癌基因模板，四种脱氧核苷酸原料、atp、过量的引物和taq酶；由于原dna分子的两条脱氧核苷酸单链不需要引物，因此对一个含基因b的dna扩增n代，则共需消耗2n1对引物。(2)es细胞可取自囊胚的内细胞团或早期胚胎的原始性腺或桑椹胚中；过程b是对es细胞进行培养和诱导分化，所以需要加入分化诱导因子，诱

20、导es细胞向不同类型的组织细胞分化；es细胞来自小鼠，如果移植至人体则可能导致免疫排斥反应。(3)b过程体现了es细胞在功能上具有发育成完整个体的潜能，即具有发育的全能性的特点。图中b、c和d都属于胚胎工程的技术手段，胚胎工程是指对动物的早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。答案(1)转化热稳定dna聚合酶(taq酶)2n1(2)桑椹胚和原始性腺分化诱导因子es细胞来自小鼠，(组织相容性抗原不同)存在免疫排斥反应(3)发育的全能性早期胚胎或配子考点三生物技术的安全性和伦理问题1转基因产品的安全性(1)转基因成果对微生物的基因改造是基因工程最早研究、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，原

21、因在于微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点。科学家将生长激素基因、促生长激素释放激素基因等转入动物体内，培育了一批生长迅速、营养品种优良的转基因家禽、家畜。(2)理性看待转基因技术理性看待转基因技术，最重要的是要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。我国对待转基因技术的方针研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。2关注生物技术的伦理问题项目反对支持设计试管婴儿(1)把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；(2)早期的生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余的胚胎，无异于“谋杀”；(3)有人会滥

22、用设计试管婴儿技术，而设计婴儿性别(1)设计试管婴儿是为了救人，是救治患者的最好、最快捷的方法之一；(2)提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤；(3)脐带血是试管婴儿的“身外之物”基因检测技术方面目前人类对基因结构及基因间的相互作用尚缺乏足够的认识，通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的；基因检测结果会给受检者带来巨大的心理压力通过基因检测可以对遗传性疾病及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的道德方面基因资讯的泄露造成基因歧视，如个人婚姻困难、人际关系疏远，更明显的是造成一支遗传性失业大军对于基因歧视现象，可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决3.禁止生

23、物武器(1)生物武器的种类(连线)种类实例致病菌、病毒a重组流感病毒、新型鼠痘病毒生化毒剂b鼠疫菌、炭疽杆菌基因重组的致病病毒c肉毒杆菌毒素提示：bca(2)我国政府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。1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_(填“需要”或“不需要”)进行遗传学诊断或基因诊断，试管婴儿_(填“需要”或“不需要”)进行遗传学诊断或基因诊断。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(答出三点即可)_。提示：(1)需要不需要(2)都是体外受

24、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2世界首例抗乳腺癌“设计试管婴儿”的诞生引发了伦理争议，请你说明反对这一技术应用于人类的理由。提示：在“设计试管婴儿”过程中需对胚胎进行筛选，这是对生命的不负责任；含有致癌基因的胚胎在长大成人后，也有不患病的可能；基因筛选会在不久的将来愈演愈烈，最终变成从相貌、智力等方面对人类胚胎事先进行筛选，变成名副其实“设计”出来的婴儿(答对一点即可，其他合理答案也可)。3尝试写出禁止生物武器的理由。提示：生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。把这些病原体直接或通过食物、生活必需品等散布到敌方，可以对军队和平民造成大规模杀

25、伤等后果。考查转基因技术的安全性12018年11月，有关“中国基因编辑婴儿”新闻占据了各大网络媒介，一场“科学发展”与“伦理道德沦丧”争辩响彻全国。请根据你所学的知识，分析以下问题：(1)为了达到所谓的“阻断感染艾滋病”效果，该实验团队主要针对ccr5基因进行编辑，实施基因敲除，该过程中可能要用到的工具酶是_，敲除后为了使dna上“缺口”补上，可能用到的工具酶是_。(2)人们担心这种行为会打开“潘多拉魔盒”，驱使另一些科研者开展人类基因编辑研究，出现“基因完美的定制人”。在这些研究中，外源基因能与受体细胞dna成功重组的原因是_，这些基因拼接成功后能正常表达的理论基础是_。(3)由于基因组计划

26、尚未圆满完成，人类对自身基因在dna分子上的位置知之甚少，在这种情况下开展对人类的基因编辑计划风险非常大。你认为该转基因技术存在安全性争论的原因：_。(4)转基因技术并不是令人闻之色变的疯狂技术，它已在作物品种改良上取得一定的成绩。比如，为了获得“多彩的牵牛花”，可将_(填目的基因名称)与质粒形成重组质粒，导入到普通牵牛花细胞中，再通过_技术培养得到符合要求的植株。解析(1)实施基因敲除，该过程中可能要用到的工具酶是限制性核酸内切酶，敲除后为了使dna上断裂的磷酸二酯键重新形成，可能用到的工具酶是dna连接酶。(2)在基因工程中，外源基因能与受体细胞中的dna具有共同的结构和化学组成是成功重组

27、的基础，这些基因拼接成功后能正常表达的理论基础是所有的生物都共用一套遗传密码子表，都遵循中心法则。(3)“中国基因编辑婴儿”转基因技术存在安全性争论的原因：目前对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制等都了解得相当有限；外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的，可能导致生命活动必需的正常基因遭到破坏。(4)利用转基因技术获得“多彩的牵牛花”，可将与花青素代谢有关的基因与质粒形成重组质粒，导入到普通牵牛花细胞中，再利用植物细胞的全能性，通过植物组织培养技术培养得到符合要求的植株。答案(1)限制性核酸内切酶dna连接酶(2)两者都具有共同的结构和化学组成所有的生物都共用一套遗传密码子表，都遵循中心法则(3)目前对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制等都了解得相当有限；外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的，可能导致生命活动必需的正常基因遭到破坏(4)与花青素代谢有关的基因植物组织培养考查生物技术的伦理问题2(2