高考生物人教版一轮复习课件选修3第3讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题

选修三现代生物科技专题选考内容第三讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题考纲要求全国卷五年考题考点命题1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础Ⅰ2．胚胎干细胞的移植Ⅰ3．胚胎工程的应用Ⅱ4．生物技术的安全性和伦理问题Ⅰ2016卷ⅡT40(1)2013卷ⅠT40(3)以最新的胚胎工程、干细胞培养的研究成果为背景考查胚胎工程的应用，题目多与基因工程，克隆技术联系起来，综合考查学生解决问题的能力1考点一2考点二3考点三4课末总结1．胚胎工程的概念(1)操作对象：动物的__________或配子。(2)技术：__________、__________、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。2．精子和卵子的发生(1)精子的发生①场所：睾丸的__________。考点一体内受精和早期胚胎发育早期胚胎体外受精胚胎移植曲细精管初情期初级精母细胞精子细胞精子头头部顶体中心体线粒体鞘卵巢胎儿期和初情期后3．受精(1)场所：__________。(2)过程：输卵管雌性动物的生殖道MⅡ中期放射冠透明带卵细胞膜有丝桑椹胚囊胚内细胞团滋养层细胞原肠胚判断下列说法的正误。(1)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力(

)(2)排卵是指卵泡从卵巢中排出(

)(3)精子和卵子的发生都是从初情期开始的(

)(4)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(

)(5)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大(

)(6)在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑椹胚期(

)√×××××如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图分析：(1)A、B、C的名称分别是什么？(2)图中的4和7两个空腔是同一个结构吗？(3)细胞分化开始出现于哪个时期？1部分的细胞将来形成什么结构？(4)早期胚胎的发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？[提示](1)桑椹胚、囊胚、原肠胚。(2)不是，分别是囊胚腔和原肠腔。(3)细胞分化开始出现于B(囊胚)时期，l部分的细胞将来形成胎膜和胎盘。(4)卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，总的体积基本不变。1．精子和卵子的发生项目精子的发生卵子的发生不同点场所睾丸的曲细精管卵巢(减数第一次分裂)、输卵管(减数第二次分裂)时间初情期到生殖机能衰退①卵泡的形成和在卵巢内的储备：出生前(即胎儿时期)②排卵：初情期项目精子的发生卵子的发生不同点特点①减数第一次分裂和减数第二次分裂连续②需要变形①减数第一次分裂和减数第二次分裂不连续②不需要变形相同点①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂②生殖细胞的成熟为减数分裂；成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半2.受精第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质；透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步：精子进入卵细胞膜。卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。第三步：原核形成。雄原核和雌原核形成。第四步：配子结合。雌、雄原核融合形成合子(受精卵)。3．胚胎发育[高考警示]关于体内受精的五点提醒(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(3)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。(4)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。(5)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。(1)哺乳动物精子的发生是在__________内完成的；卵子的发生是在雌性动物的__________内完成的。(2)精子头部的顶体是由__________发育来的，在受精阶段发生顶体反应，释放__________溶解卵丘细胞之间的物质和透明带。获能的精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜完成受精的过程中会产生两次生理反应，阻止其他精子入卵，它们是透明带反应和_______________。(3)图B中①代表个体发育________期；③代表__________(写结构名称)；⑦代表______________________(写细胞分裂时期)。睾丸卵巢高尔基体顶体酶卵细胞膜反应胎儿卵细胞膜减数第二次(MⅡ)分裂(4)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。(5)一个次级卵母细胞经减数分裂形成_____个卵子和_____个第二极体。[解析]

(1)哺乳动物精子的发生是在睾丸内完成的；卵子的发生是在雌性动物的卵巢内完成的。(2)精子头部的顶体是由高尔基体发育来的，在受精阶段发生顶体反应，释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质和透明带。受精过程中阻止多精入卵的两道屏障分别是透明带反应和卵细胞膜反应。出生前(胎儿时期)11(3)初级卵母细胞的储备在胎儿期完成；③代表卵细胞膜；②初情期后发生的变化是指初级卵母细胞经过④减数第一次分裂(MⅠ)形成⑤次级卵母细胞和⑥第一极体，次级卵母细胞经过⑦减数第二次分裂(MⅡ)形成卵细胞和⑧第二极体，然后由卵细胞与精子结合形成合子(受精卵)。(4)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。(5)一个次级卵母细胞经减数分裂形成1个卵子和1个第二极体。卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律(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。(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。技巧点拨

1．下列关于受精过程的叙述，错误的是(

)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．精子与卵细胞膜相互融合，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]

大量获能的精子接触到卵子周围的放射冠时，即开始释放顶体酶，溶放射冠的卵丘细胞之间的物质，这样部分精子可径直接触到透明带，A错误；透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，卵细胞膜反应是第二道屏障，B正确；精子与卵细胞膜相互融合，精子的头部即进入卵细胞中，C正确；雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂，D正确。〔变式训练〕A1．体外受精(1)卵母细胞的采集和培养考点二体外受精和胚胎工程的应用促性腺激素(3)受精：______________和培养成熟的卵子在__________或专用的受精溶液中完成受精作用。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)培养液成分巧记(3)胚胎处理：__________或冷冻保存。假阴道法电刺激法培养法获能的精子获能溶液受体移植3．胚胎工程的应用及前景(1)胚胎移植①概念剖析A．供体：能提供早期胚胎的雌性动物。B．受体：______________________的其他雌性动物。②基本程序同种的、生理状态相同③意义：充分发挥_________________________。④生理学基础A．移入：排卵后，___________________的生理变化是相同的。B．收集：早期胚胎处于__________。C．存活：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生______________。D．遗传性：供体胚胎可与受体子宫建立正常的______________联系，但移入受体的供体胚胎的__________不受任何影响。雌性优良个体的繁殖潜力供、受体生殖器官游离状态免疫排斥反应生理和组织遗传特性(2)胚胎分割①概念A．方法：机械方法；B．分割份数：将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等；C．目的：获得___________________。②特点：动物_________________的方法之一。③材料：发育良好、形态正常的_______________。④要求：将__________均等分割。同卵双胎或多胎无性繁殖或克隆桑椹胚或囊胚内细胞团早期胚胎或原始性腺小大核仁全能性发生分化判断下列说法的正误。(1)采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的(

)(2)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(

)(3)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性(

)(4)在胚胎移植中，对供体母畜要做超数排卵处理，对供、受体要做同期发情处理(

)√××√(5)胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚(

)(6)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点(

)(7)胚胎干细胞在分化诱导因子的作用下可以向不同类型的组织细胞分化(

)(8)受精卵发育到原肠胚才能进行胚胎移植(

)×√√×(3)在胚胎移植时下列①～④中哪一项没有必要进行？①对供体动物和受体动物进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应。②用激素对供体动物做超数排卵处理。③对供体、受体动物进行选择，并用激素进行同期发情处理。④冲卵后，对胚胎进行质量检查。[提示](1)、(2)图示过程中①②③是试管婴儿的培育过程，①②④⑤是设计试管婴儿培育的过程。后者比前者多了胚胎移植前的“遗传学诊断”。(3)①胚胎移植时，经同期发情处理后，受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，故①不必进行。1．体外受精(1)卵母细胞的采集和培养动物种类卵母细胞的采集方法采集后的培养实验动物(小鼠、兔)以及家畜(猪、羊)等超数排卵：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，再从输卵管中冲取卵子直接与获能的精子在体外受精

大家畜或大型动物(牛、马等)从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞在体外经人工培养成熟后才能与获能的精子受精直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞(2)精子的采集和获能①收集精子的方法：假阴道法、手握法和电刺激法等。②对精子进行获能处理方法名称方法内容适用对象培养法将取自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培养一段时间啮齿动物、家兔、猪等化学诱导法将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物进行诱导牛、羊等家畜2.胚胎移植(1)理论基础胚胎移入的基础哺乳动物发情排卵后，一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的胚胎收集的基础哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态移入胚胎存活的基础受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应保留遗传特性的基础供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响[高考警示]

(1)滋养层≠饲养层①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。②饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。(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。

培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是(

)AA．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液D．丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母山羊子宫内[解析]

甲过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射促性腺激素促进母山羊超数排卵。乙过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用。受精是在获能溶液或专门的受精溶液中进行的，而早期胚胎培养是在发育培养液中进行的。丁过程是胚胎移植，是将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的雌性动物子宫内使之继续发育的过程。克隆动物和试管动物的异同(1)试管动物和克隆动物的性状不同：前者由父本和母本共同决定，后者一般与核供体相同。(2)试管动物和克隆动物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是无性生殖。(3)试管动物和克隆动物的产生过程不同：前者经过了体外受精过程，后者经过了核移植过程。(4)试管动物和克隆动物细胞核遗传物质来源不同：前者细胞核遗传物质来自于母本和父本两个个体，后者细胞核遗传物质仅来自一个个体。技巧点拨

〔变式训练〕(体细胞)核移植(早期)胚胎培养(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的_________________。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用_________________________________和____________________________两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有__________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的__________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体_______(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。pH(或：酸碱度)限制性(核酸)内切酶(或：限制酶)DNA连接酶(注：两空可颠倒)标记内细胞团B[解析]

本题主要考查了动物细胞工程、胚胎工程的技术手段，以及基因工程的工具。(1)把B个体的体细胞核移植到A个体去核的卵母细胞中，得到的重组细胞再经过早期胚胎培养获得发育到不同时期的早期胚胎。(2)动物细胞培养需要在含有95%空气和5%二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养，二氧化碳可维持培养液的pH(酸碱度)。(3)构建基因表达载体时需对目的基因和运载体用限制酶和DNA连接酶进行改造。基因表达载体必须含有标记基因以便于筛选出含目的基因的受体细胞。(4)囊胚中的内细胞团具有发育的全能性，可以作为胚胎干细胞的来源。通过核移植技术获得的组织器官若移植给核供体，则不会发生免疫排斥反应。考点三生物技术的安全性和伦理问题工程菌生物反应器滞后效应新的过敏原营养成分入侵的外来物种稳定性(3)理性看待生物技术①正视转基因技术可能带来的安全性问题，要__________，不能因噎废食。②制定____________，最大限度保证转基因技术和产品的安全性。2．关注生物技术的伦理问题趋利避害政策和法规生殖性治疗性染色体基因歧视3.禁止生物武器(1)生物武器的种类(连线)种类

实例①致病菌、病毒

a．重组流感病毒、新型鼠痘病毒②生化毒剂

b．鼠疫菌、炭疽杆菌③基因重组的致病菌

c．肉毒杆菌毒素①—b

②—c

③—a(2)我国政府观点在任何情况下_________________________生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。不发展、不生产、不储存判断下列说法的正误。(1)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(

)(2)转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中(

)(3)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(

)×√√(4)转基因作物被食用后，目的基因会转入动物体细胞中(

)(5)种植转基因植物有可能因基因扩散影响野生植物的遗传(基因)多样性(

)(6)我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆(

)(7)我国反对生物武器，但我国在特殊情况下可以生产生物武器(

)×√××下图是培育试管婴儿的过程，请分析：(1)过程①对精子和卵细胞有什么要求？(2)进行过程③时，应选择什么时期的早期胚胎？(3)图中①②③和①②④⑤两种获得试管婴儿的培育方法有何不同？(4)为什么现在大多数人反对设计婴儿性别？[提示](1)精子要获能处理，卵细胞要培养到减数第二次分裂的中期。(2)桑椹胚或囊胚。(3)①②③是普通试管婴儿的培育过程，①②④⑤是设计试管婴儿的培育过程，后者比前者多了胚胎的遗传学诊断过程。(4)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德。1．理性看待转基因生物(1)转基因生物的优缺点优点缺点①解决粮食短缺问题②大大减少农药的使用量，减少环境污染③增加食物营养，提高附加值④增加食物种类，提升食物品质⑤提高生产效率，带动相关产业发展①可能出现新的过敏原或重组形成新病毒②可能产生抗除草剂的杂草③可能使疾病的传播跨越物种障碍④可能会损害生物多样性⑤可能会对人类生活环境造成二次污染(2)对待转基因生物的正确态度①对转基因生物出现激烈的伦理方面的争论是正常的，关键是社会应有正确的舆论导向，从而促进科学技术的发展。②国家对转基因技术要制定符合本国利益的政策和法规。③在转基因生物或其产品研究过程中，科学家要自觉遵守科学研究道德。

(3)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．试管婴儿与克隆人的比较3.治疗性克隆与生殖性克隆的比较4.设计试管婴儿技术与试管婴儿技术的比较[高考警示]

(1)设计试管婴儿和基因检测在应用方面并非完全不同，两者都可用于避免遗传病患儿的出生，从而降低人类遗传病发病率。(2)试管婴儿和克隆人的形成过程并不相同：前者进行减数分裂和受精作用，而后者只进行有丝分裂。CA．利用“设计试管婴儿”的脐带血B．“设计试管婴儿”不一定非考虑他的性别C．利用“设计试管婴儿”技术设计畸形胎儿，以供展览D．利用“设计试管婴儿”提供骨髓造血干细胞，救治病人[解析]

试管婴儿的设计一般是为了救治病人，需要试管婴儿的骨髓干细胞、脐带血等，这样的设计都符合伦理道德，而那些为达到不正当目的而设计试管婴儿的做法都违背伦理道德。〔变式训练〕A[解析]

建立有关生物技术安全性和伦理问题的法律法规，是规范生物研究、防止生物技术滥用的有力武器；还可规范科学家的研究行为，对生物技术产生负面影响有抑制作用。课末总结

〔思维导图〕

〔探究高考·明确考向〕C[解析]

精子在获能液中于适宜条件下培养可以使精子获能，A项正确；小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射促性腺激素能促进其超数排卵，B项正确；分割的胚胎细胞虽有相同的遗传物质，但由于生物的性状还受环境等因素的影响，故发育成的个体会存在形态学差异，C项错误；胚胎干细胞可以发育成组织、器官，注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育，D项正确。BA．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同[解析]

图中步骤甲是指体外受精，步骤乙是指胚胎移植，A项错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，促性腺激素只能作用于性腺，B项正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于受精卵中的细胞质，C项错误；体外受精可以在获能溶液或专用的受精溶液中进行，与早期胚胎培养液成分并非基本相同，D项错误。3．(2015·安徽卷，31Ⅱ)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子Ⅸ医用蛋白，其技术路线如图。(1)由过程①获得的A为_______________________。(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是__________________________________________。受体应选用________中期卵母细胞。含目的基因的表达载体保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞MⅡ(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎