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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(wèn)題,[最新考綱] 1.動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(Ⅰ) 2.胚胎干細(xì)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(duì)人類(lèi)的威脅(Ⅰ) 6.生物技術(shù)中的倫理問(wèn)題(Ⅰ),[課前導(dǎo)學(xué)] 1．精子與卵子的發(fā)生,知識(shí)點(diǎn)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(guò)程“四步曲” 【答案】頂體 透明帶反應(yīng) 卵細(xì)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(pán) 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(guò)程，下列敘述錯(cuò)誤的是( ),A．圖中X指卵細(xì)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(guò)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(xì)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(guò)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(xì)胞膜反應(yīng)(卵細(xì)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(kāi)始。X卵細(xì)胞膜封閉作用是第二道屏障，在受精過(guò)程中卵子完成Y減數(shù)第二次分裂，A正確；經(jīng)圖中Y過(guò)程，除形成雌原核外，還形成第二極體，B錯(cuò)誤；精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細(xì)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(guò)程的敘述，正確的是( ) ①次級(jí)卵母細(xì)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(xì)胞數(shù)目和有機(jī)物總量在不斷增加，細(xì)胞的體積隨分裂次數(shù)增加而不斷增大 ③卵母細(xì)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(dòng)物細(xì)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(jí)卵母細(xì)胞邊完成受精作用邊進(jìn)行減數(shù)第二次分裂。卵裂過(guò)程中胚胎的細(xì)胞數(shù)目隨著細(xì)胞分裂而增加，有機(jī)物隨細(xì)胞分裂不斷被消耗，細(xì)胞的體積會(huì)不變或略微減小。卵母細(xì)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^(guò)程。早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)和動(dòng)物細(xì)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(shí)點(diǎn)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(wú)機(jī)鹽 有機(jī)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(xì)胞團(tuán),5．胚胎干細(xì)胞,原始性腺,全能性,分化,器官移植,細(xì)胞分化,【答案】B 【解析】精子不經(jīng)過(guò)獲能就無(wú)法完成體外受精；②過(guò)程與細(xì)胞的識(shí)別、細(xì)胞膜的流動(dòng)性以及核膜的流動(dòng)性均有關(guān)；③過(guò)程是得到桑椹胚的過(guò)程，是個(gè)體發(fā)育的初期，其細(xì)胞增殖方式一定是有絲分裂；④過(guò)程是把桑椹胚移植入代孕母牛，屬于胚胎移植過(guò)程。,【答案】C 【解析】題圖中①過(guò)程指早期胚胎的體外培養(yǎng)，②過(guò)程指胚胎移植，③過(guò)程指胚胎干細(xì)胞的獲取，④過(guò)程指胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)，⑤過(guò)程指利用胚胎干細(xì)胞培育出各種組織細(xì)胞。運(yùn)用超數(shù)排卵技術(shù)只能獲得多個(gè)卵母細(xì)胞；從早期胚胎(囊胚)中分離內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(胚胎干細(xì)胞)一般用胰蛋白酶處理；動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)都需要在無(wú)菌的二氧化碳培養(yǎng)箱中進(jìn)行；利用胚胎干細(xì)胞可以培育出多種淋巴細(xì)胞，但效應(yīng)T細(xì)胞需經(jīng)相應(yīng)抗原的刺激才能獲得。,[課前導(dǎo)學(xué)],知識(shí)點(diǎn)三 生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題,【答案】基因結(jié)構(gòu) 調(diào)控機(jī)制 異種 基因組 生殖 不贊成 不支持 基因檢測(cè) 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(cuò)誤的是( ) A．我國(guó)已經(jīng)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品強(qiáng)制實(shí)施了產(chǎn)品標(biāo)識(shí)制度 B．國(guó)際上大多數(shù)國(guó)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(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)警跟蹤和風(fēng)險(xiǎn)管理是保障轉(zhuǎn)基因生物安全的前提 D．目前對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭(zhēng)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(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)管理，保護(hù)消費(fèi)者的知情權(quán)，我國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品實(shí)行了產(chǎn)品標(biāo)識(shí)制度；轉(zhuǎn)基因食品上只標(biāo)明原料來(lái)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(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)警跟蹤等；目前對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭(zhēng)論主要是食物安全、生物安全和環(huán)境安全問(wèn)題。,2．下列關(guān)于生物技術(shù)安全性和倫理問(wèn)題的敘述，錯(cuò)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(guò)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(lái)源于自然界，則不存在安全性問(wèn)題 D．運(yùn)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(duì)者認(rèn)為某些轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可能會(huì)成為某些人的過(guò)敏原，造成食物安全問(wèn)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(wèn)題，如轉(zhuǎn)基因植物的抗除草劑基因可能通過(guò)花粉傳播而進(jìn)入雜草中，C錯(cuò)誤；運(yùn)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(shuō)法，錯(cuò)誤的是( ) A．我國(guó)對(duì)待生物武器的態(tài)度應(yīng)明確而堅(jiān)定，絕對(duì)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(guó)家安全，可以進(jìn)行必要的小范圍的生物武器研究 D．生物武器不只對(duì)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(guò)基因重組的致病菌等，幾乎對(duì)所有人都有殺傷力。我們對(duì)待生物武器的態(tài)度是堅(jiān)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(guò)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(guò)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(xì)胞膜的瞬間，會(huì)產(chǎn)生阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)稱(chēng)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(xì)胞膜封閉作用：精子入卵后，卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，稱(chēng)為卵細(xì)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(guò)程,(2)卵裂期胚胎發(fā)育過(guò)程中物質(zhì)和體積變化的規(guī)律 ①有機(jī)物：胚胎沒(méi)有和母體建立聯(lián)系，沒(méi)有從母體獲取有機(jī)物，但一直呼吸消耗，所以有機(jī)物總量減少。 ②細(xì)胞體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細(xì)胞數(shù)目增多，所以每個(gè)細(xì)胞體積減小。 ③細(xì)胞中DNA含量：伴隨細(xì)胞分裂，細(xì)胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個(gè)細(xì)胞中核DNA含量保持相對(duì)穩(wěn)定。,受精過(guò)程的3個(gè)易混點(diǎn) (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(xì)胞膜之間觀察到兩個(gè)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(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是( ) A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過(guò)透明帶進(jìn)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(xì)胞膜相互融合，精子入卵 D．雄原核形成的同時(shí)，卵子完成減數(shù)第二次分裂 【答案】A,考查體內(nèi)受精的過(guò)程,【解析】大量獲能的精子接觸到卵子周?chē)姆派涔跁r(shí)，即開(kāi)始釋放頂體酶，解離放射冠的卵丘細(xì)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(xì)胞膜反應(yīng)是第二道防線；精子外膜與卵細(xì)胞膜相互融合，精子的頭部即進(jìn)入卵細(xì)胞中；雄原核形成的同時(shí)，卵子完成減數(shù)第二次分裂。,2．如圖表示哺乳動(dòng)物發(fā)育過(guò)程的幾個(gè)階段，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：,考查早期胚胎發(fā)育的過(guò)程,(1)寫(xiě)出各個(gè)階段的名稱(chēng)： A：____________，B：____________，C：__________。 (2)寫(xiě)出圖中各標(biāo)號(hào)的名稱(chēng)： [2]____________，[4]____________，[5]____________，[7]______________，[8]______________。,(3)A時(shí)期的細(xì)胞具有發(fā)育上的____________性，B時(shí)期開(kāi)始出現(xiàn)__________，C時(shí)期開(kāi)始出現(xiàn)________。 (4)[2]將來(lái)發(fā)育成__________________________。 (5)動(dòng)物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個(gè)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(xì)胞團(tuán) 囊胚腔 外胚層 原腸腔 內(nèi)胚層 (3)全能 細(xì)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(xì)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(xì)胞團(tuán)，[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(xì)胞具有發(fā)育上的全能性，囊胚開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)胞分化，已分化成滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)；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(xì)胞團(tuán)將發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞將發(fā)育成胎膜和胎盤(pán)。,考查體外受精的過(guò)程,(4)如果將某種目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞，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(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)的過(guò)程稱(chēng)為_(kāi)_______。 【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(lái)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(dá)載體(重組表達(dá)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(xì)胞之間的物質(zhì)，協(xié)助精子穿過(guò)卵母細(xì)胞的放射冠和透明帶。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，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(xì)胞呼吸，CO2可以維持培養(yǎng)液的pH相對(duì)穩(wěn)定。(3)胚胎移植是指將動(dòng)物的早期胚胎移植到同種且生理狀態(tài)與供體相同的動(dòng)物體內(nèi)，被移植的胚胎之所以能存活是因?yàn)槭荏w對(duì)外來(lái)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(dá)載體導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞且目的基因能穩(wěn)定表達(dá)的過(guò)程稱(chēng)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(gè)操作流程 (1)試管動(dòng)物生產(chǎn)流程,(2)克隆動(dòng)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(xì)胞的分類(lèi)及特點(diǎn),克隆動(dòng)物和試管動(dòng)物的異同 (1)試管動(dòng)物和克隆動(dòng)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(dòng)物和克隆動(dòng)物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是無(wú)性生殖。 (3)試管動(dòng)物和克隆動(dòng)物的產(chǎn)生過(guò)程不同：前者經(jīng)過(guò)了體外受精過(guò)程，后者經(jīng)過(guò)了核移植過(guò)程。 (4)試管動(dòng)物和克隆動(dòng)物細(xì)胞核遺傳物質(zhì)來(lái)源不同：前者細(xì)胞核遺傳物質(zhì)來(lái)自于母本和父本兩個(gè)個(gè)體，后者細(xì)胞核遺傳物質(zhì)僅來(lái)自供核個(gè)體。 (5)獲得試管動(dòng)物和克隆動(dòng)物相同之處：二者都經(jīng)過(guò)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(qǐng)據(jù)圖回答： (1)哺乳動(dòng)物體內(nèi)受精的發(fā)育規(guī)律是實(shí)現(xiàn)胚胎工程的理論基礎(chǔ)。獲能后的精子進(jìn)入卵子過(guò)程中，防止多精入卵發(fā)生的生理反應(yīng)先后為_(kāi)_______________、________________。 (2)圖中①②分別為_(kāi)_____________________、________________。,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(xì)胞膜反應(yīng) (2)用激素對(duì)供體母牛進(jìn)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(gè)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(shí)，獲能后的精子進(jìn)入卵子后，卵子會(huì)先后發(fā)生透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)，防止其他精子進(jìn)入卵子。(2)胚胎工程中，對(duì)供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理后，需對(duì)供體母牛注射促性腺激素，進(jìn)行超數(shù)排卵處理，然后進(jìn)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(guò)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(gè)遺傳信息完全相同的子代，需對(duì)早期胚胎(囊胚)進(jìn)行分割(注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)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(xì)胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出的一類(lèi)細(xì)胞。,2．如圖為小白鼠的胚胎干細(xì)胞分化示意圖。請(qǐng)分析回答：,考查胚胎干細(xì)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(xì)胞向不同類(lèi)型的組織細(xì)胞分化?？茖W(xué)家將小鼠已分化體細(xì)胞的細(xì)胞核移入卵母細(xì)胞質(zhì)中，培育出“克隆鼠”，這里用卵母細(xì)胞的原因是__________________________________________________________。,直到今天也不能用類(lèi)似________(某種植物細(xì)胞工程的技術(shù)手段)的方法直接獲得完整的動(dòng)物個(gè)體。因此，培育“克隆鼠”過(guò)程，實(shí)際是通過(guò)________(某種動(dòng)物細(xì)胞工程的技術(shù)手段)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (2)在培育轉(zhuǎn)基因鼠的過(guò)程中，人們將關(guān)鍵基因通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)入小白鼠的成纖維細(xì)胞，使其變成多功能干細(xì)胞。在該技術(shù)中，逆轉(zhuǎn)錄病毒是關(guān)鍵基因進(jìn)入成纖維細(xì)胞的________，它能夠攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞。 (3)在制取單克隆抗體過(guò)程中，用______________細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，經(jīng)多次篩選最終得到能分泌____________的雜交瘤細(xì)胞。,【答案】(1)胚胎干細(xì)胞 分化誘導(dǎo) 卵母細(xì)胞可以給它提供表達(dá)全能性的環(huán)境 植物組織培養(yǎng) (動(dòng)物體細(xì)胞)核移植 (2)(運(yùn))載體 (3)效應(yīng)B淋巴 特異性抗體 【解析】(1)胚胎干細(xì)胞具有全能性，分化程度最低；卵母細(xì)胞中含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)；植物細(xì)胞具有全能性，動(dòng)物細(xì)胞的全能性受到限制，所以可用核移植技術(shù)對(duì)動(dòng)物個(gè)體進(jìn)行克隆。(2)基因工程中病毒可以作為載體。(3)雜交瘤細(xì)胞是由效應(yīng)B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成的。,