2020屆高考生物藝考生大二輪總復(fù)習(xí) 上篇 專題九 生物技術(shù)與工程 第16講 胚胎工程、生物技術(shù)安全性與倫理問題 高頻命題點(diǎn)1 胚胎工程教學(xué)案

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1、第16講　胚胎工程、生物技術(shù)安全性與倫理問題 ★ [最新考綱] 1．動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(Ⅰ)；2.胚胎干細(xì)胞的移植(Ⅱ)；3.胚胎工程的應(yīng)用(Ⅱ)；4.轉(zhuǎn)基因生物的安全性(Ⅰ)；5.生物武器對(duì)人類的威脅(Ⅰ)；6.生物技術(shù)中的倫理問題(Ⅰ)；7.簡(jiǎn)述生態(tài)工程的原理(Ⅱ)；8.生態(tài)工程的實(shí)例(Ⅰ)。 精讀教材——記一記 1．卵子發(fā)生與受精的三時(shí)段 (1)性別分化后的胎兒期：“卵巢”內(nèi)→卵原細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞 (2)初情期：“卵巢”內(nèi)初級(jí)卵母細(xì)胞次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體→進(jìn)入輸卵管。 (3)受精時(shí)：“輸卵管”內(nèi)——精子與卵子結(jié)合時(shí)，次級(jí)卵母細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)

2、成熟卵子和第二極體。 2．培養(yǎng)液的成分及早期胚胎去向 (1)培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)鹽(兩鹽)；維生素、激素(兩素)；氨基酸、核苷酸(兩酸)，另外還有水、血清等。 (2)胚胎去向：向受體移植或冷凍保存。 3．胚胎移植的4大生理學(xué)基礎(chǔ) (1)供體、受體的生殖器官變化相同——故可進(jìn)行胚胎空間位置轉(zhuǎn)移。 (2)早期胚胎與母體無聯(lián)系——故可沖出胚胎 (3)受體對(duì)外來胚胎無免疫排斥反應(yīng)——故可作代孕母體 (4)供體胚胎的遺傳特性不影響孕育過程——故可維持胎兒優(yōu)良遺傳特性 4．胚胎工程中的6個(gè)“兩” (1)受精的標(biāo)志是卵細(xì)胞膜和透明帶之間觀察到兩個(gè)極體，受精完成的標(biāo)志是雌雄原核融合完成

3、。 (2)胚胎移植過程中兩次使用激素 第一次是對(duì)供受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。 第二次用于供體的超數(shù)排卵。 (3)胚胎移植過程中兩次檢查 第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查。 第二次對(duì)受體是否妊娠進(jìn)行檢查。 (4)兩次沖卵 ①胚胎移植過程沖出的是早期胚胎。 ②體外受精過程沖出的是卵子。 (5)可胚胎移植或分割的兩個(gè)時(shí)期：桑椹胚和囊胚。 (6)胚胎干細(xì)胞的兩個(gè)來源：早期胚胎和原始性腺。 5．試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒 (1)設(shè)計(jì)試管嬰兒比試管嬰兒多出的是過程④。 (2)試管嬰兒主要是解決不孕夫婦的生育問題，設(shè)計(jì)試管嬰兒用于白血病、貧血癥等疾病的治療。 (3)兩者都是體外受精，并進(jìn)

4、行體外早期胚胎培養(yǎng)，都要經(jīng)過胚胎移植，都是有性生殖。自我診斷——判一判 (1)卵裂球細(xì)胞的體積隨分裂次數(shù)的增加而不斷增大。(×) (2)受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進(jìn)行胚胎移植。(×) (3)培養(yǎng)早期胚胎的培養(yǎng)液中含維生素、激素等多種能源物質(zhì)。(×) (4)早期胚胎培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液通常都需加入血清。(√) (5)在胚胎移植時(shí)，對(duì)供體和受體母牛都要進(jìn)行相同激素處理。(×) (6)胚胎分割時(shí)需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(×) (7)利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個(gè)基因型完全相同的胚胎。(√) (8)胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點(diǎn)。(×) (9)轉(zhuǎn)基因

5、生物不改變生物原有的分類地位、減少了農(nóng)藥使用、保護(hù)了農(nóng)田土壤環(huán)境。(√) (10)克隆人違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用。(√) (11)我國禁止生殖性克隆，不反對(duì)治療性克隆。(√) (12)設(shè)計(jì)試管嬰兒不需要對(duì)胚胎進(jìn)行基因檢測(cè)。(×) (13)單一人工林比天然混合林穩(wěn)定性低，易爆發(fā)蟲害——協(xié)調(diào)與平衡原理。(×) (14)草原確定合理載畜量，不能過度放牧——協(xié)調(diào)與平衡原理。(√) 高頻命題點(diǎn)1　胚胎工程 真題領(lǐng)航——目標(biāo)方向?qū)敫呖? 1．(2018·全國Ⅲ卷，38)2018年《細(xì)胞》期刊報(bào)道，中國科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對(duì)非人靈長類動(dòng)物進(jìn)行克隆，獲得兩只克隆猴——“中

6、中”和“華華”?；卮鹣铝袉栴}： (1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指____________。通過核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。 (2)哺乳動(dòng)物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度________(填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植，其原因是________________。 (3)在哺乳動(dòng)物核移植的過程中，若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體，通常，所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目________(填“相同”或“不同”)，性染色

7、體組合________(填“相同”或“不同”)。 解析：(1)動(dòng)物細(xì)胞核移植是指動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，最終發(fā)育為一個(gè)個(gè)體?？寺『锏娜旧w全部來自核供體。克隆猴的體細(xì)胞的染色體與核供體一樣。(2)胚胎細(xì)胞的分化程度低，其全能性較高，易表現(xiàn)出核全能性，而體細(xì)胞則相反；(3)哺乳動(dòng)物的性別決定方式是XY型，XX為雌性，XY為雄性，兩者的常染色體數(shù)目相同，性染色體組合不同 答案：(1)將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，最終發(fā)育為一個(gè)個(gè)體　不變 (2)小于　胚胎細(xì)胞分化程度低，

8、全能性高，易表現(xiàn)核全能性　(3)相同　不同 2．(全國Ⅱ卷)下圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動(dòng)物(二倍體)的流程。 回答下列問題： (1) 圖中A表示正常細(xì)胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為________________。 過程①表示去除細(xì)胞核，該過程一般要在卵母細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時(shí)期再進(jìn)行，去核時(shí)常采用________的方法。②代表的過程是________。 (2)經(jīng)過多次傳代后，供體細(xì)胞中________的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此，選材時(shí)必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動(dòng)物與供體動(dòng)物性狀不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是________________

9、________________________________________________________。 (4)與克隆羊“多莉(利)”培育成功一樣，其他克隆動(dòng)物的成功獲得也證明了________________。 解析：(1)提供體細(xì)胞的供體可能為雌性，也可能為雄性，因此圖中A(正常細(xì)胞核)的性染色體組成為XX或XY。常采用顯微操作去核法來去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核。②過程表示將早期胚胎移入受體，其過程為胚胎移植。(2)取供體動(dòng)物的體細(xì)胞培養(yǎng)，一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，因?yàn)?0代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。超過10代繼續(xù)培養(yǎng)，則其遺傳物質(zhì)(或

10、核型)的穩(wěn)定性會(huì)降低。(3)克隆動(dòng)物的細(xì)胞核基因來自供體，因此大部分性狀與供體相同，但細(xì)胞質(zhì)基因來源于受體(或提供卵母細(xì)胞的個(gè)體)，即卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響，這就決定了克隆動(dòng)物的性狀與供體不完全相同。(4)克隆動(dòng)物的培育采用的是核移植技術(shù)，核移植技術(shù)的原理是：已經(jīng)分化的動(dòng)物體細(xì)胞核具有全能性。 答案：(1)XX或XY　顯微操作(去核法)　胚胎移植 (2)遺傳物質(zhì)　(3)卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響　(4)已經(jīng)分化的動(dòng)物體細(xì)胞核具有全能性。 知識(shí)拓展——培養(yǎng)學(xué)生文字表達(dá)能力 1．用什么方法可去除次級(jí)卵母細(xì)胞中的極體和細(xì)胞核？

11、________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：顯微操作去核方法或梯度離心，紫外光短時(shí)間照射，化學(xué)物質(zhì)處理等。 2．經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生后代都屬于有性生殖嗎？ ________________________________________________________________________ ____________________

12、____________________________________________________ 答案：胚胎移植產(chǎn)生后代屬于有性生殖還是無性生殖，取決于胚胎是由受精卵形成的(有性生殖)，還是核移植技術(shù)形成的重組細(xì)胞發(fā)育而成的或胚胎分割形成的(無性生殖)。 核心整合——掌握必備生物知識(shí) 1．必須記住哺乳動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育過程(填空) 早期胚胎培養(yǎng)中培養(yǎng)液的成分及早期胚胎去向 (1)培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)鹽(兩鹽)；維生素、激素(兩素)；氨基酸、核苷酸(兩酸)，另外還有水、血清等。 (2)胚胎去向：向受體移植或冷凍保存。 2．理清胚胎移植、胚胎分割和胚胎干細(xì)胞的內(nèi)在

13、聯(lián)系(填空) (1)實(shí)質(zhì)：早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)換。 (2)兩次使用激素 ①第一次：同期發(fā)情處理。 ②第二次：促性腺激素，供體超數(shù)排卵處理。 (3)“沖卵”的不同 ①胚胎移植過程沖出的是早期胚胎。 ②體外受精過程沖出的是卵子。 (4)兩次檢查：第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查；第二次對(duì)受體是否妊娠進(jìn)行檢查。 考向立意——突顯生命觀念能力和科學(xué)思維能力 [考向一]　以胚胎工程的流程為載體，考查學(xué)生對(duì)胚胎工程的理解 1．荷斯坦奶牛是世界上產(chǎn)奶量最高的奶牛品種之一。某良種公司引進(jìn)純種荷斯坦奶牛，并用以下途徑繁育出荷斯坦良種奶牛群體。請(qǐng)回答以下問題。 (

14、1)請(qǐng)把上面空格的內(nèi)容補(bǔ)充完整：①________激素；②________處理；③________。 (2)該公司為了在短時(shí)間內(nèi)得到更多的良種奶牛，常常在進(jìn)行③過程之前采用________技術(shù)進(jìn)行操作。若進(jìn)行操作的是囊胚階段的胚胎，要注意的是____________________________。 (3)若一次給受體母牛移入多個(gè)胚胎，產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型相同嗎？________(填“一定不相同”或“可能不相同”或“一定相同”)。為什么？________________________________ ___________________________________________

15、_____________________________。 (4)為了確保得到雌性的奶牛，往往需要對(duì)移植前的胚胎進(jìn)行性別鑒定，請(qǐng)舉出一種對(duì)早期胚胎進(jìn)行性別鑒定的方法(只需寫出名稱或簡(jiǎn)要原理)_______________________________。 解析：(1)對(duì)良種荷斯坦母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理時(shí)需使用①促性腺激素。對(duì)受體母牛要進(jìn)行②同期發(fā)情處理，以使其生殖器官的生理變化與供體相同。質(zhì)量檢查、培養(yǎng)合格的早期胚胎可以進(jìn)行③胚胎移植。(2)欲得到更多的良種奶牛，常常在進(jìn)行③胚胎移植之前采用胚胎分割技術(shù)進(jìn)行操作。對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(3)若一次給受體母牛移

16、入多個(gè)胚胎，產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型可能不相同，因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來。(4)對(duì)移植前的胚胎進(jìn)行性別鑒定時(shí)，可取滋養(yǎng)層細(xì)胞，利用DNA分子雜交技術(shù)，做DNA分析性別鑒定。 答案：(1)促性腺　同期發(fā)情　胚胎移植　(2)胚胎分割　將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割　(3)可能不相同　因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來　(4)DNA分子雜交技術(shù) 2．2018年1月25日，我國研究人員在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，經(jīng)體細(xì)胞核移植技術(shù)培育出第一批靈長類動(dòng)物食蟹猴，可作為研究癌癥等人類疾病的動(dòng)物模型。下圖為體細(xì)胞核移植技術(shù)培育食蟹猴的操作過程，請(qǐng)回答： (1)2001年，美

17、國科學(xué)家已經(jīng)培育出胚胎細(xì)胞核移植猴。獲得食蟹猴的體細(xì)胞核移植技術(shù)難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植，原因是____________________________________。 (2)進(jìn)行過程①時(shí)，為提供成纖維細(xì)胞培養(yǎng)所需的無毒環(huán)境，應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)措施是______________________其目的是____________________________。 (3)據(jù)圖分析，過程③是利用________法將成纖維細(xì)胞注入猴去核的MⅡ中期卵母細(xì)胞的__________________________________。 (4)圖中過程⑤的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在________條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。

18、 (5)上述實(shí)驗(yàn)的突破之處是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，在確定其作用時(shí)，研究人員用正常培養(yǎng)液培養(yǎng)融合細(xì)胞得到A組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用正常培養(yǎng)液培養(yǎng)向融合細(xì)胞中注入去甲基化酶(Kd4d)的mRNA的融合細(xì)胞得到B組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 下圖中X為融合細(xì)胞發(fā)育成的胚胎數(shù)、Y為囊胚數(shù)、Z為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)數(shù)。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，Kd4d的mRNA的作用是既能提高_(dá)___________又能提高_(dá)___________。 解析：(1)由于體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性較難，所以食蟹猴的體細(xì)胞核移植技術(shù)難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植。(2)過程①表示動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，為了提供細(xì)胞培養(yǎng)所需的無毒環(huán)境，應(yīng)該定期更換培養(yǎng)液，

19、以防止成纖維細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。(3)圖中過程③表示利用顯微注射法將成纖維細(xì)胞注入猴去核的MⅡ中期卵母細(xì)胞的卵細(xì)胞膜與透明帶之間。(4)過程⑤表示胚胎移植，其實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同生理?xiàng)l件下空間位置的轉(zhuǎn)移。(5)據(jù)圖分析，B組的囊胚形成率、內(nèi)細(xì)胞團(tuán)形成率都明顯高于A組，說明Kd4d的mRNA既能提高融合細(xì)胞發(fā)育成囊胚的成功率，又能提高囊胚中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的形成率。 答案：(1)體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性較難　(2)定期更換培養(yǎng)液　防止成纖維細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害　(3)顯微注射　卵細(xì)胞膜與透明帶之間　(4)相同生理　(5)融合細(xì)胞發(fā)育成囊胚的成功率　囊胚中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的形成率 - 9 -