第38讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题-高考生物一轮复习精讲课件

高考生物一轮复习精讲课件2023年选修3

现代生物科技专题第38讲

胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题考点一

体内受精和早期胚胎发育考点二

体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用考点三

生物技术的安全性和伦理问题真题再现教材基础诊断1.

精子和卵子的发生都是从初情期开始的。(

)×2.

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。(

)3.

在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志。(

)4.

透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。(

)×√√考点一

体内受精和早期胚胎发育5.

卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大。(

)6.

卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。(

)7.

在胚胎发育过程中,细胞的分化出现在桑椹胚期。(

)×××知识梳理整合1.精子和卵子的发生1）精子的发生：在_______内完成，雄性动物从_________开始，直到生殖机能衰退。2）卵子的发生：在雌性动物的_______内完成。__________________________________________________________________，这是精子和卵子在发生上的重要区别。睾丸初情期卵巢哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前（胎儿时期）完成的3）精子发生与卵子发生的比较项目精子的发生卵子的发生场所睾丸曲细精管卵巢（MⅠ）,输卵管（MⅡ）时间从初情期开始，直到生殖机能衰退①卵泡的形成及卵巢内的储备在出生前（胎儿时期）②排卵在初情期后变形需要变形不需要变形分裂均等分裂不均等分裂（第一极体除外）项目精子的发生卵子的发生过程第一阶段:形成初级精母细胞第二阶段:形成精子细胞第三阶段:变形细胞核→头部主要部分高尔基体→顶体中心体→尾线粒体→线粒体鞘其他→原生质滴第一阶段:形成初级卵母细胞第二阶段:形成卵子减数第一次分裂在排卵前后完成减数第二次分裂在精卵结合过程中完成结果形成4个精子形成1个卵细胞和3个极体相同点①先进行有丝分裂增加原始生殖细胞的数目,再进行减数分裂产生成熟生殖细胞;②减数分裂过程中染色体的行为、数目变化都相同续表2）准备阶段①精子获能:刚刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在_________________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,当达到___________________期时,才具备与精子受精的能力。雌性动物生殖道减数第二次分裂中2.受精1）概念：精子与卵子结合形成_______的过程。包括受精前的_______阶段和受精阶段。自然条件下，受精是在雌性的_________内完成的。合子准备输卵管3）受精过程注意

①判断卵子是否受精的重要标志:在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体;②排卵:指卵子从卵泡中排出。3.早期胚胎发育受精卵——个体发育的起点①胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂，产生的是体细胞；②受精卵是胚胎发育的起点，全能性最高；③胚胎发育初期在输卵管中进行，以后移向子宫，发育为胎儿；④孵化是指囊胚扩大导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来的过程。要点：教材深挖拓展1.

刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？提示：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。卵子是在输卵管与精子受精的。2.

）将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？提示：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然可在8~16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，实践中常用囊胚阶段的胚胎进行移植。3.早期胚胎的发育过程中，卵裂期胚胎发育过程中物质

和体积有何变化？

提示

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，但有机物的种类增多。 ②细胞体积：胚胎总体积不变或略有缩小，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。能力素养提升考向一

体内受精1.

观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：1）

图中①②③表示的细胞名称依次是_______________________________________。假设该动物体细胞内有染色体2N条，则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是__________________。2）

在精子与卵子结合过程中完成的分裂是____（填“a”“b”或“c”）。图中的p、q表示的结构依次是___________________。卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞2N、2N、N、2Nc透明带、卵细胞膜3）

a、b、c过程依次发生在个体发育的什么时期？________________________________________。精子的发生与之不同的是整个过程都在_________后完成。4）

卵子的发生与成熟过程进行到图中④时，即可进行受精,判断卵子是否受精的标志是___________________________________________。胎儿期、初情期后、初情期后（受精时）初情期在卵细胞膜和透明带间隙可以观察到两个极体[解析]

动物的胚胎在性别分化以后,雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂的方式不断增加数量,并演变为初级卵母细胞,这些初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡。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细胞结合的过程中完成的。在透明带与卵细胞膜间隙观察到两个极体时,说明卵子已经完成了受精,这是判断卵子是否受精的重要标志。考向二

早期胚胎发育2.

如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段。请据图回答问题:1）

写出各个阶段的名称:A:_________,B:_______,C:_________。桑椹胚囊胚原肠胚[解析]

题图中A是桑椹胚,B是囊胚,C是原肠胚。2）

写出图中各标号的名称:[2]___________,[4]_________,[5]_________,[7]_________,[8]_________。内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层[解析]

图B中[1]是滋养层,[2]是内细胞团,[3]是透明带,[4]是囊胚腔;图C中[5]是外胚层,[6]是滋养层,[7]是原肠腔,[8]是内胚层。3）

A时期的细胞具有发育上的_______性,B时期开始出现___________,C时期开始出现___________。全能细胞分化胚层分化[解析]

桑椹胚细胞具有发育的全能性,囊胚开始出现细胞分化,已分化成滋养层细胞和内细胞团;原肠胚已具有胚层分化,分化为外胚层和内胚层。4）

[2]将来发育成_________________。胎儿的各种组织[解析]

内细胞团将发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。5）

由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中,细胞数目_______,胚胎总体积_______________________。增多基本不变，或略有缩小[解析]

由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中,虽然细胞数目增多,但胚胎总体积基本不变，或略有缩小。教材基础诊断1.

超数排卵处理的做法是给供体注射性激素。(

)×2.

哺乳动物胚胎的培养液除无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血液等成分。(

)3.

胚胎移植的优势是可以充分发挥雌雄性优良个体的繁殖能力。

(

)4.

在胚胎移植中,用激素对供体母畜要做超数排卵处理,对供、受体母牛要用激素进行同期发情处理。(

)××√考点二

体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用5.

冲卵后，对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到原肠胚阶段，将收集的胚胎直接向受体移植。(

)6.

胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点。(

)××知识梳理整合1.体外受精输卵管卵巢MⅡ中期假阴道培养法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。2）培养液成分两“盐”：_________________两“素”：_______________两“酸”：_________________另有水和_______等3）胚胎处理：向___________或冷冻保存。无机盐和有机盐维生素和激素氨基酸和核苷酸血清受体移植3.胚胎移植——胚胎工程其他技术的最后一道“工序”1）意义：_________________________________。2）生理学基础充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力3）主要过程提醒(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。胚胎移植前进行性别鉴定的方法：取滋养层细胞做DNA分析。(2)不同动物胚胎移植的时间不同①牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段。②小鼠、家兔在桑椹胚前。③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）.胚胎移植中的五个注意事项1）胚胎移植过程中两次使用激素:第一次是用孕激素对受体和供体进行同期发情处理;第二次是用促性腺激素处理供体使其超数排卵。2）胚胎移植中两次检查:第一次是对收集的胚胎进行检查;第二次是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、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段;小鼠、家兔可在桑椹胚阶段前。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,取决于胚胎是由受精卵发育成的,还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成的,或是由胚胎分割获得的。5）胚胎移植应选择有人类所需的优良性状的供体公、母牛和受体母牛。(1)材料：发育良好，形态正常的______________。(2)实质：胚胎分割可增加动物后代的数量，其实质是___________________。(3)注意：对囊胚分割时，注意将__________均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。对未知性别的胚胎可以取________，做DNA分析进行性别鉴定。桑椹胚或囊胚动物的无性繁殖或克隆内细胞团滋养层4.胚胎分割

5.胚胎干细胞(1)来源：____________________。(2)特点：形态上，体积小、细胞核大、核仁明显；功能上，具有____________；体外培养条件下可以______________。早期胚胎或原始性腺发育的全能性增殖而不分化(3)培养过程①治疗人类的某些顽疾②培育_______________③研究体外细胞分化的理想材料人造组织器官（4）胚胎干细胞的主要用途教材深挖拓展1.

胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？提示：正确。胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件密切相关。只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。2.

对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？提示：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养层细胞，为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分发育能力强，少的部分发育受阻或不良，甚至不能发育等问题。重难突破1.早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较项目早期胚胎培养液动物细胞培养液盐类无机盐、有机盐无机盐、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.克隆动物、试管动物与转基因动物遗传特性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、早期胚胎培养和胚胎移植技术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能力素养提升考向一

体外受精过程和早期胚胎培养1.

现代生物工程技术推动了畜牧业和生态工程的发展，回答相关问题：1）

试管牛培育过程中，体外受精之前通常采用___________法对采集的良种公牛精子进行获能处理，即将精子放在________________________________________中，诱导精子获能。精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在_______________________完成的。化学诱导一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液出生前（或胎儿时期）[解析]

试管牛培育过程中，体外受精之前通常采用化学诱导法对采集的良种公牛精子进行获能处理，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，诱导精子获能。精子和卵子在发生上的重要区别是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，而精子是在初情期之后完成的。2）

哺乳动物的受精过程主要包括_________________________，进入卵细胞膜，_________________。精子穿越放射冠和透明带原核形成和融合[解析]

哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。3）

利用细胞核移植技术繁育良种牛的过程需要进行胚胎移植，移植前需要对供体和受体母牛进行___________处理，受体对外来胚胎基本不发生_______________，为胚胎在受体内的存活提供了可能。同期发情免疫排斥反应[解析]

胚胎移植前需要对供体和受体母牛进行同期发情处理，受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。考向二

胚胎移植、胚胎分割2.

如图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程,其中①~⑤表示操作过程。请回答以下问题:1）

图中①过程涉及的精子需进行_______处理；防止多精入卵的两道屏障为___________________________。获能透明带反应、卵细胞膜反应2）

对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是_________________。促使其超数排卵3）

图中②过程所用的方法是_____________。外源基因插入牛受精卵中的DNA后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA后导致受精卵死亡的最可能原因：____________________________________________________________________________。显微注射法外源基因插入牛受精卵中的DNA后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达4）

图中b、c分别代表囊胚的___________________。5）

图中④过程表示_____________________，由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为________。囊胚腔、内细胞团胚胎分割和胚胎移植100%考向三

胚胎干细胞3.

[2019湖南师大附属中学一模]Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞（ES细胞）对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：1）

步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的_________。细胞核[解析]

步骤①是核移植过程，将体细胞核移植到去核的卵母细胞中，所以实验前要去除卵母细胞的细胞核。2）

步骤②中，重组胚胎培养到囊胚期时，可从其___________分离出ES细胞。还可以从胎儿的___________分离获得ES细胞。内细胞团原始性腺[解析]

ES细胞是由早期胚胎的内细胞团或原始性腺分离出来的一类细胞。3）

ES细胞在形态上表现为体积小、细胞核_____、核仁_______，在功能上，属于_____________（填“单能干细胞”“多能干细胞”或“全能干细胞”）。大明显全能干细胞[解析]

胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞，属于全能干细胞。4）

ES细胞是研究体外细胞分化的理想材料。ES细胞在饲养层细胞上，在培养液中添加_______________，就可以诱导ES细胞分化，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。分化诱导因子[解析]

ES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，若在培养液中添加分化诱导因子，就可以诱导ES细胞分化成不同类型的组织细胞。5）

步骤③中，需要构建_________________________。可以根据Rag2基因的核苷酸序列，合成引物，利用_______技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有______________________的酶切位点。含有Rag2基因的表达载体PCRHindⅢ和PstⅠ限制酶[解析]

步骤③是将目的基因（Rag2基因）导入受体细胞，需要构建含有目的基因的表达载体，体外扩增目的基因可用PCR技术；基因工程中构建基因表达载体时，应用同种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和载体，若用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在DNA片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段，则为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有HindⅢ和PstⅠ限制酶的酶切位点。6）

为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后的小鼠骨髓细胞的蛋白质，用抗___________的抗体进行杂交实验。Rag2蛋白[解析]

基因表达的产物是蛋白质，所以提取小鼠骨髓细胞的蛋白质进行抗原—抗体杂交。即提取治疗后的小鼠骨髓细胞的蛋白质（抗原），用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验，检测提取的小鼠骨髓细胞中是否含有Rag2蛋白。教材基础诊断1.

科学家将生长激素基因、促生长激素基因转入动物，培育生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜和培育抗病毒动物。(

)×2.

转基因作为一项技术本身是中性的。(

)√3.

生物芯片的广泛应用，使基因及其表达产物的检测更加快速、简便。(

)√考点三

生物技术的安全性和伦理问题知识梳理整合1.转基因产品的安全性1）转基因成果：①对微生物的基因改造:是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为微生物具有_________________________、_____________、_________________和容易进行遗传物质操作等优点。②转基因动物：将_______________、_____________________基因转入动物体内，培育生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜；将某些病毒的基因导入动物体内，培育抗病毒动物新品种；建立某些人类疾病的转基因动物模型。③转基因植物：培育抗虫、抗病、抗除草剂和_________作物。2）转基因产品安全性的争论生理结构和遗传物质简单生长繁殖快对环境因素敏感生长激素基因促生长激素释放激素耐储藏关注焦点正方观点反方观点食物安全有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据说明转基因食品影响健康反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变生物安全（对生物多样性的影响）生物生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵的外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”环境安全（对生态系统稳性的影响）不改变生物原有的分类地位、可减少农药使用、保护农田土壤环境打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体2.关注生物技术的伦理问题争论焦点项目反对支持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；胚胎也是生命,杀死胚胎无异于“谋杀”设计试管婴儿可以救治一些疾病的患者；提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤；脐带血是婴儿的“身外之物”基因检测技术方面：很难用在具体医疗中，会给受检者带来心理压力道德方面：可能引起___________技术方面：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：通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法,解决基因歧视现象基因歧视3.禁止生物武器1）种类：_________、_______、___________，以及经过基因重组的致病菌。2）态度：中美两国在关于《禁止生物武器公约》中重申了在任何情况下______、_________、_________生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。致病菌病毒生化毒剂不发展不生产不储存教材深挖拓展1.

为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿，与教材P92争论焦点所说“设计试管婴儿”有什么区别？提示：设计试管婴儿是指体外受精形成的胚胎在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入。一般试管婴儿不经过基因检测这一步。2.

为什么捐出一部分骨髓，不会给捐献者的身体健康造成损伤？提示：捐献骨髓是从骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植。造血干细胞在人的骨髓中较多，而在外周血液较少，干细胞的自我更新能力很强，身体很快会恢复，因此不会对健康有损伤。重难突破生物工程技术应用组合1）转基因植物培育:基因工程+植物组织培养。2）转基因动物培育:基因工程+动物细胞培养+胚胎移植。3）克隆动物培育:核移植+动物细胞培养+胚胎移植。4）植物体细胞杂交:酶工程+体细胞融合+植物组织培养。5）试管婴儿培育:体外受精+动物细胞培养+胚胎移植。能力素养提升考向

转基因的安全性、伦理性阅读以下材料，回答问题：材料

自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼的研究取得很大进步。如转入外源生长激素（GH）基因的鱼生长速度快，饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。最近，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。1）

转基因鱼培育成功的物质基础是___________________。遗传物质都是DNA2）

已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是_________个。1;

1463）

转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致其生长速度快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是____________________________________________________________。4）

鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因是__________________________________________________________________________________________________。5）

多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是______________________________________________________________________________。试从保障生态安全性问题的角度分析只投放三倍体鱼的原因是__________________________________________________________________________________。三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机转基因鱼体内合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转入基因，具有生长优势，与其他物种竞争加剧，引起生态危机转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体1.

[2019江苏，29，8分]利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：1）

对1号猪使用_____________处理，使其超数排卵，收集并选取处在_____________________时期的卵母细胞用于核移植。促性腺激素减数第二次分裂中期[解析]

1号猪提供卵母细胞，对其使用促性腺激素处理，可实现超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常应发育至减数第二次分裂中期。真题再现2）

采集2号猪的组织块，用_________________________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37

℃的CO2培养箱中培