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第3講 胚胎工程及生物技術(shù)的安全性和倫理問題,[最新考綱] 1.動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(Ⅰ) 2.胚胎干細胞的移植(Ⅰ) 3.胚胎工程的應(yīng)用(Ⅱ) 4.轉(zhuǎn)基因生物的安全性(Ⅰ) 5.生物武器對人類的威脅(Ⅰ) 6.生物技術(shù)中的倫理問題(Ⅰ),[課前導(dǎo)學(xué)] 1．精子與卵子的發(fā)生,知識點一 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,【答案】睪丸 卵巢 初情期 均等 不均等,2．受精過程“四步曲” 【答案】頂體 透明帶反應(yīng) 卵細胞膜反應(yīng),3．早期胚胎發(fā)育 【答案】有絲分裂 增多 不增加或略有縮小 32 全能性 胎兒的各種組織 胎膜和胎盤 表層 下方,[小題通關(guān)] 1．如圖表示精子入卵后，發(fā)生(或引起的)一系列變化形成受精卵的過程，下列敘述錯誤的是( ),A．圖中X指卵細胞膜封閉作用，Y指卵子的減數(shù)第二次分裂 B．經(jīng)圖中Y過程只形成了雌原核 C．精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合 D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用下自溶 【答案】B,【解析】受精過程為頂體反應(yīng)→穿越放射冠→穿越透明帶(透明帶反應(yīng))→X卵細胞膜反應(yīng)(卵細胞膜封閉作用)→Y卵子完成減數(shù)第二次分裂并釋放第二極體→雌雄原核的形成、核膜消失，雌、雄原核融合形成合子→第一次卵裂開始。X卵細胞膜封閉作用是第二道屏障，在受精過程中卵子完成Y減數(shù)第二次分裂，A正確；經(jīng)圖中Y過程，除形成雌原核外，還形成第二極體，B錯誤；精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合，C正確；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶體的作用下自溶，D正確。,2．下列有關(guān)受精作用及胚胎早期發(fā)育過程的敘述，正確的是( ) ①次級卵母細胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子 ②卵裂期胚胎中細胞數(shù)目和有機物總量在不斷增加，細胞的體積隨分裂次數(shù)增加而不斷增大 ③卵母細胞除從活體輸卵管中采集外，還可以從屠宰母畜的卵巢中獲取 ④體外受精是指獲能的精子和成熟的卵子在相應(yīng)溶液中受精 ⑤早期胚胎培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液通常都需加入血清 A．①③④⑤ B．②③⑤ C．①②③⑤ D．①②③④ 【答案】A,【解析】減數(shù)第二次分裂是在輸卵管中伴隨著受精作用完成的，即次級卵母細胞邊完成受精作用邊進行減數(shù)第二次分裂。卵裂過程中胚胎的細胞數(shù)目隨著細胞分裂而增加，有機物隨細胞分裂不斷被消耗，細胞的體積會不變或略微減小。卵母細胞可從活體輸卵管中采集，也可從屠宰母畜的卵巢中采集。體外受精是指獲能的精子與培養(yǎng)成熟的卵子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫饔玫倪^程。早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)和動物細胞培養(yǎng)技術(shù)都需加入血清。,[課前導(dǎo)學(xué)] 1．體外受精,知識點二 體外受精和早期胚胎培養(yǎng),【答案】性腺激素 假陰道法 培養(yǎng)法 獲能溶液,【答案】無機鹽 有機鹽 激素 核苷酸 血清,【答案】生理變化 游離 免疫 遺傳特性 人工授精 胚胎移植,【答案】桑椹胚 囊胚 內(nèi)細胞團,5．胚胎干細胞,原始性腺,全能性,分化,器官移植,細胞分化,【答案】B 【解析】精子不經(jīng)過獲能就無法完成體外受精；②過程與細胞的識別、細胞膜的流動性以及核膜的流動性均有關(guān)；③過程是得到桑椹胚的過程，是個體發(fā)育的初期，其細胞增殖方式一定是有絲分裂；④過程是把桑椹胚移植入代孕母牛，屬于胚胎移植過程。,【答案】C 【解析】題圖中①過程指早期胚胎的體外培養(yǎng)，②過程指胚胎移植，③過程指胚胎干細胞的獲取，④過程指胚胎干細胞的培養(yǎng)，⑤過程指利用胚胎干細胞培育出各種組織細胞。運用超數(shù)排卵技術(shù)只能獲得多個卵母細胞；從早期胚胎(囊胚)中分離內(nèi)細胞團(胚胎干細胞)一般用胰蛋白酶處理；動物細胞培養(yǎng)都需要在無菌的二氧化碳培養(yǎng)箱中進行；利用胚胎干細胞可以培育出多種淋巴細胞，但效應(yīng)T細胞需經(jīng)相應(yīng)抗原的刺激才能獲得。,[課前導(dǎo)學(xué)],知識點三 生物技術(shù)的安全性和倫理問題,【答案】基因結(jié)構(gòu) 調(diào)控機制 異種 基因組 生殖 不贊成 不支持 基因檢測 基因歧視 致病菌 不生產(chǎn),[小題通關(guān)] 1．下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物安全性的敘述中，錯誤的是( ) A．我國已經(jīng)對轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品強制實施了產(chǎn)品標(biāo)識制度 B．國際上大多數(shù)國家都在轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)簽上警示性注明可能的危害 C．開展風(fēng)險評估、預(yù)警跟蹤和風(fēng)險管理是保障轉(zhuǎn)基因生物安全的前提 D．目前對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論主要集中在食物安全性、生物安全性和環(huán)境安全性上 【答案】B,【解析】為了加強對轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的標(biāo)識管理，保護消費者的知情權(quán)，我國對轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品實行了產(chǎn)品標(biāo)識制度；轉(zhuǎn)基因食品上只標(biāo)明原料來自轉(zhuǎn)基因生物，并未標(biāo)明其危害；為了保障現(xiàn)代生物技術(shù)的安全性，需要開展風(fēng)險評估、預(yù)警跟蹤等；目前對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論主要是食物安全、生物安全和環(huán)境安全問題。,2．下列關(guān)于生物技術(shù)安全性和倫理問題的敘述，錯誤的是( ) A．轉(zhuǎn)基因植物合成的蛋白質(zhì)，可能成為某些人群新的過敏原 B．克隆人可沖擊現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)倫理道德觀念 C．如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題 D．運用重組基因技術(shù)可以將致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器 【答案】C 【解析】反對者認為某些轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可能會成為某些人的過敏原，造成食物安全問題，A正確；克隆人可沖擊現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)倫理道德觀念，B正確；轉(zhuǎn)基因植物存在生物安全問題，如轉(zhuǎn)基因植物的抗除草劑基因可能通過花粉傳播而進入雜草中，C錯誤；運用重組基因技術(shù)可以將致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器，D正確。,3．下列關(guān)于生物武器的說法，錯誤的是( ) A．我國對待生物武器的態(tài)度應(yīng)明確而堅定，絕對禁止研制生物武器 B．生物武器是利用致病菌、病毒或毒劑等形成殺傷力 C．為了國家安全，可以進行必要的小范圍的生物武器研究 D．生物武器不只對敵方人員有傷害 【答案】C 【解析】生物武器包括致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌等，幾乎對所有人都有殺傷力。我們對待生物武器的態(tài)度是堅決禁止生物武器。,1．精子和卵子的發(fā)生的比較,體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,2．受精過程中的“三大反應(yīng)”與防止多精入卵受精的“兩道屏障” (1)頂體反應(yīng)：精子膜和頂體外膜發(fā)生一系列改變并釋放頂體酶的過程即為頂體反應(yīng)。頂體反應(yīng)的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子結(jié)合必不可少的條件。 (2)透明帶反應(yīng)：在精子觸及卵細胞膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止后來的精子進入透明帶的生理反應(yīng)，這個反應(yīng)稱為透明帶反應(yīng)，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。 (3)卵細胞膜封閉作用：精子入卵后，卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進入卵內(nèi)，稱為卵細胞膜封閉作用，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。,3．胚胎發(fā)育 (1)過程,(2)卵裂期胚胎發(fā)育過程中物質(zhì)和體積變化的規(guī)律 ①有機物：胚胎沒有和母體建立聯(lián)系，沒有從母體獲取有機物，但一直呼吸消耗，所以有機物總量減少。 ②細胞體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細胞數(shù)目增多，所以每個細胞體積減小。 ③細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩(wěn)定。,受精過程的3個易混點 (1)精子獲能是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。 (2)排卵是指卵子從卵泡中排出，而不是卵泡從卵巢中排出。 (3)受精的標(biāo)志≠受精完成的標(biāo)志：受精的標(biāo)志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體；而受精完成的標(biāo)志是雌、雄原核的融合。,1．下列關(guān)于受精過程的敘述，錯誤的是( ) A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過透明帶進入放射冠 B．透明帶反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障 C．精子外膜與卵細胞膜相互融合，精子入卵 D．雄原核形成的同時，卵子完成減數(shù)第二次分裂 【答案】A,考查體內(nèi)受精的過程,【解析】大量獲能的精子接觸到卵子周圍的放射冠時，即開始釋放頂體酶，解離放射冠的卵丘細胞，這樣部分精子可直接觸到透明帶；透明帶反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障，卵細胞膜反應(yīng)是第二道防線；精子外膜與卵細胞膜相互融合，精子的頭部即進入卵細胞中；雄原核形成的同時，卵子完成減數(shù)第二次分裂。,2．如圖表示哺乳動物發(fā)育過程的幾個階段，請據(jù)圖回答問題：,考查早期胚胎發(fā)育的過程,(1)寫出各個階段的名稱： A：____________，B：____________，C：__________。 (2)寫出圖中各標(biāo)號的名稱： [2]____________，[4]____________，[5]____________，[7]______________，[8]______________。,(3)A時期的細胞具有發(fā)育上的____________性，B時期開始出現(xiàn)__________，C時期開始出現(xiàn)________。 (4)[2]將來發(fā)育成__________________________。 (5)動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個精子和卵子結(jié)合，防止多精入卵受精的兩道屏障分別是___________________________________。 【答案】(1)桑椹胚 囊胚 原腸胚 (2)內(nèi)細胞團 囊胚腔 外胚層 原腸腔 內(nèi)胚層 (3)全能 細胞分化 胚層分化 (4)胎兒的各種組織 (5)透明帶反應(yīng)和卵細胞膜反應(yīng),【解析】(1)圖中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原腸胚。(2)圖B中[1]是滋養(yǎng)層，[2]是內(nèi)細胞團，[3]是透明帶，[4]是囊胚腔；圖C中[5]是外胚層，[6]是滋養(yǎng)層，[7]是原腸腔，[8]是內(nèi)胚層。(3)桑椹胚細胞具有發(fā)育上的全能性，囊胚開始出現(xiàn)細胞分化，已分化成滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團；原腸胚已具有胚層分化，分化為外胚層和內(nèi)胚層。(4)內(nèi)細胞團將發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細胞將發(fā)育成胎膜和胎盤。,考查體外受精的過程,(4)如果將某種目的基因?qū)雱游锛毎?，以期獲得新性狀，最常用的方法是用顯微注射技術(shù)將____________________導(dǎo)入受精卵中，目的基因能夠?qū)氲绞荏w細胞內(nèi)，并且在受體細胞中穩(wěn)定表達的過程稱為________。 【答案】(1)頂體酶 放射冠和透明帶 (2)CO2 培養(yǎng)液的pH (3)生理狀態(tài) 外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng) (4)含有目的基因的表達載體(重組表達載體DNA分子) 轉(zhuǎn)化,【解析】(1)精子的頂體內(nèi)含有頂體酶，能溶解卵丘細胞之間的物質(zhì)，協(xié)助精子穿過卵母細胞的放射冠和透明帶。(2)動物細胞培養(yǎng)時，需要一定的氣體環(huán)境，即95%的空氣和5%的CO2，其中O2可以維持細胞呼吸，CO2可以維持培養(yǎng)液的pH相對穩(wěn)定。(3)胚胎移植是指將動物的早期胚胎移植到同種且生理狀態(tài)與供體相同的動物體內(nèi)，被移植的胚胎之所以能存活是因為受體對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(4)將含目的基因的基因表達載體導(dǎo)入動物細胞且目的基因能穩(wěn)定表達的過程稱為轉(zhuǎn)化。,1．胚胎移植的理論基礎(chǔ),胚胎工程的應(yīng)用,2．胚胎工程的三個操作流程 (1)試管動物生產(chǎn)流程,(2)克隆動物的培育流程,(3)胚胎移植的培育流程(以牛胚胎移植為例),3．干細胞的分類及特點,克隆動物和試管動物的異同 (1)試管動物和克隆動物的性狀不同：前者由父本和母本共同決定，后者一般與核供體相同。 (2)試管動物和克隆動物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是無性生殖。 (3)試管動物和克隆動物的產(chǎn)生過程不同：前者經(jīng)過了體外受精過程，后者經(jīng)過了核移植過程。 (4)試管動物和克隆動物細胞核遺傳物質(zhì)來源不同：前者細胞核遺傳物質(zhì)來自于母本和父本兩個個體，后者細胞核遺傳物質(zhì)僅來自供核個體。 (5)獲得試管動物和克隆動物相同之處：二者都經(jīng)過早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植環(huán)節(jié)。,1．下圖為應(yīng)用胚胎工程繁育良種牛的技術(shù)流程，請據(jù)圖回答： (1)哺乳動物體內(nèi)受精的發(fā)育規(guī)律是實現(xiàn)胚胎工程的理論基礎(chǔ)。獲能后的精子進入卵子過程中，防止多精入卵發(fā)生的生理反應(yīng)先后為________________、________________。 (2)圖中①②分別為______________________、________________。,考查胚胎移植和胚胎分割的應(yīng)用,,,【答案】(1)透明帶反應(yīng) 卵細胞膜反應(yīng) (2)用激素對供體母牛進行超數(shù)排卵處理 收集胚胎(或沖卵) (3)胚胎移植 可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力 桑椹胚或囊胚 B A (4)原始性腺,【解析】(1)體內(nèi)受精時，獲能后的精子進入卵子后，卵子會先后發(fā)生透明帶反應(yīng)和卵細胞膜反應(yīng)，防止其他精子進入卵子。(2)胚胎工程中，對供體和受體母牛進行同期發(fā)情處理后，需對供體母牛注射促性腺激素，進行超數(shù)排卵處理，然后進行配種或人工授精，沖卵后培養(yǎng)早期胚胎。故①②分別為超數(shù)排卵和沖卵。(3)將早期胚胎移植到母體子宮的過程為胚胎移植。適合移植的胚胎一般為桑椹胚或囊胚。要得到兩個遺傳信息完全相同的子代，需對早期胚胎(囊胚)進行分割(注意將內(nèi)細胞團均等分割)，然后分別移植到不同的母體中發(fā)育。(4)胚胎干細胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出的一類細胞。,2．如圖為小白鼠的胚胎干細胞分化示意圖。請分析回答：,考查胚胎干細胞的應(yīng)用,,,(1)圖中分化程度最低的是________。在體外培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)液中加入________因子，可誘導(dǎo)胚胎干細胞向不同類型的組織細胞分化?？茖W(xué)家將小鼠已分化體細胞的細胞核移入卵母細胞質(zhì)中，培育出“克隆鼠”，這里用卵母細胞的原因是__________________________________________________________。,直到今天也不能用類似________(某種植物細胞工程的技術(shù)手段)的方法直接獲得完整的動物個體。因此，培育“克隆鼠”過程，實際是通過________(某種動物細胞工程的技術(shù)手段)來實現(xiàn)的。 (2)在培育轉(zhuǎn)基因鼠的過程中，人們將關(guān)鍵基因通過逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)入小白鼠的成纖維細胞，使其變成多功能干細胞。在該技術(shù)中，逆轉(zhuǎn)錄病毒是關(guān)鍵基因進入成纖維細胞的________，它能夠攜帶外源基因進入受體細胞。 (3)在制取單克隆抗體過程中，用______________細胞與骨髓瘤細胞融合，經(jīng)多次篩選最終得到能分泌____________的雜交瘤細胞。,【答案】(1)胚胎干細胞 分化誘導(dǎo) 卵母細胞可以給它提供表達全能性的環(huán)境 植物組織培養(yǎng) (動物體細胞)核移植 (2)(運)載體 (3)效應(yīng)B淋巴 特異性抗體 【解析】(1)胚胎干細胞具有全能性，分化程度最低；卵母細胞中含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì)；植物細胞具有全能性，動物細胞的全能性受到限制，所以可用核移植技術(shù)對動物個體進行克隆。(2)基因工程中病毒可以作為載體。(3)雜交瘤細胞是由效應(yīng)B細胞和骨髓瘤細胞融合形成的。,