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1、版高考生物一轮复习现代生物科技专题第3讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题学案苏教版第3讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题考纲要求全国卷五年考情1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()无考题2.胚胎干细胞的移植()3.胚胎工程的应用()4.转基因生物的安全性、生物武器对人类的威胁和生物技术中的伦理问题()考点一| 受精和胚胎发育(对应学生用书第254页)识记基础梳理1哺乳动物生殖细胞的发生和体内受精(1)精子和卵子的发生的比较项目精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂结果形成4个精子形成1个卵子和3

2、个极体(2)受精精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到M中期时，才具备与精子受精的能力。受精过程：获能的精子穿过放射冠和透明带精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别精子遗传物质进入卵细胞原核形成和融合。防止多精子入卵的机制：第一道屏障：透明带反应；第二道屏障：卵细胞膜反应。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。2哺乳动物胚胎发育的基本过程理解深化探究1精子和卵子的发生项目精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢(

3、M)、输卵管(M)时期从初情期开始，直到生殖机能衰退卵泡的形成和在卵巢内的储备：出生前；排卵：初情期后过程过程特点M和M是连续的，需变形；两次分裂细胞质都是均等分配M和M是不连续的，不需要变形；只有M中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配结果形成4个精子形成1个卵细胞和3个极体相同点原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂；原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂；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.体内受精(1)场所：雌性动物的输卵管内。(2)受精前的准备阶段：精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才

4、能获得受精能力。卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减中期时，才具备与精子受精的能力。(3)受精过程：获能的精子穿过放射冠和透明带(与顶体反应有关)精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别精子遗传物质进入卵细胞雌、雄原核的形成与融合。(4)防止多精子入卵的机制：第一道屏障：透明带反应；第二道屏障：卵细胞膜反应。(5)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。3早期胚胎发育运用考向对练(2018丹东市高三质检)如图表示哺乳动物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：_。(2)写出

5、图中各标号的名称：2_，4_，5_，7_，8_。(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_。(4)2将来发育成_。(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合，防止多精入卵受精的两道屏障分别是_、_。解析(1)图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。(2)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)桑椹胚细胞具有全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。(4)内细胞团将发育为胎儿的各种组

6、织，滋养层将发育为胎儿的胎膜和胎盘。(5)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。答案(1)桑椹胚囊胚原肠胚(2)内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层(3)全能细胞分化胚层分化(4)胎儿的各种组织(5)透明带反应卵细胞膜反应误区警示 受精过程的三个易混点 1(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)受精的标志受精完成的标志：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。2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

7、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减小，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。考点二| 胚胎工程及应用(对应学生用书第255页)识记基础梳理1胚胎工程的操作对象和理论基础(1)操作对象：生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。(2)理论基础：胚胎发育学。2体外受精(1)概念：哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。(2)主要步骤采集精子a主要方法：假阴道法。b获得精子后的处理方法采集卵母细胞a主要方法：抽吸法、机械破碎法。受精在人为

8、控制的适宜的条件下和专用的受精溶液中，获能的精子和培养成熟的卵子同时培养一段时间，可完成受精过程。(3)应用用于研究哺乳动物生殖细胞的发生、受精和早期胚胎发育机制等。在家畜品种改良中，对充分利用优良品质资源、缩短家畜繁殖周期、加快品种改良速度等有重要价值。是哺乳动物胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术和性别控制技术等不可缺少的组成成分。3胚胎移植技术(1)概念：指将良种母畜配种后，从其生殖道取出的早期胚胎或通过体外受精及其他方式(如转基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使它们进一步发育为新个体的技术。(2)过程(3)实质：胚胎移植是产生胚胎的供体和孕育胚胎

9、的受体共同繁殖后代的过程。(4)移植时期牛羊一般需要培育到桑椹胚或囊胚阶段。人的体外受精胚胎一般培育到816个细胞阶段。(5)意义：提高优良品种家畜的繁殖能力和加速品种改良。4胚胎分割技术(1)概念：方法：机械方法。分割份数：将早期胚胎切割成二分胚、四分胚甚至八分胚等。目的：获得同卵双生或同卵多生后代。(2)定位：被视为一种胚胎克隆方法。(3)材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(4)要求：将内细胞团均等分割。5动物性别控制技术和胚胎冷冻保存技术(1)动物性别控制技术是指通过人为干预，使动物按照人的意愿繁衍所需性别的后代的技术。(2)胚胎冷冻保存技术概念：将动物的早期胚胎或分割后的胚胎，采

10、用特殊的保护剂，使其长期保存在超低温环境下。作用：建立胚胎库，以加速动物的繁殖进程和保护优良资源。可以使胚胎移植不受时间和地域的限制。6胚胎工程的应用(1)在畜牧业生产上的应用大量繁育家畜良种；控制家畜后代的性别比例。(2)在医学及科学研究上的应用干细胞a概念：动物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。b分类：专能干细胞、多能干细胞、全能干细胞。胚胎干细胞a概念：早期的胚胎中未分化的细胞或从原始性腺中分离出来的一类细胞。b特点：具有体积小、核大、核仁明显等形态特征，具有发育的全能性。c应用胚胎干细胞的研究，有助于人们理解复杂的人体发育过程，并促进对人胚胎发育细节的研究

11、，从而揭示人与动物的发育机制及影响其发育的因素。胚胎干细胞为细胞水平上研究新药提供材料。胚胎干细胞研究为细胞或组织移植提供无免疫原性的材料。理解深化探究1胚胎移植的基本程序2胚胎移植的几个关键环节(1)胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。(2) (3)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。(4)两次检查：a.收集胚胎进行质量检查；b.移植后是否妊娠检查。(5)冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。3试管动物与克隆动物的比较项目试管动物克隆动物技术基础体外受精、胚胎移植核移植技术、细胞培养、胚胎(分

12、割)移植过程生殖方式有性生殖无性生殖遗传物质遗传物质来自两个个体遗传物质大部分来自供核生物体意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等4.胚胎干细胞及其应用(1)胚胎干细胞的培养过程：(2)胚胎干细胞的主要用途：将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物。基因敲除，获得移植器官。培育出人造组织器官，用于器官移植。改良创造动物新品种。运用考向对练考向1体外受精1(2018安徽六校联考)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。据图回答下列问题： 【导学号：41780173】(1)甲过程为_，该过程中可

13、通过给母山羊注射_使其超数排卵。(2)乙过程的操作之一是_处理。(3)乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同，乙过程的培养液为_或专用的受精溶液，丙过程的培养液为_。(4)丁过程是_，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的代孕母羊子宫内。解析分析图示可知，甲过程为卵母细胞的采集，一般用促性腺激素处理良种母山羊，使其超数排卵。乙过程为精子获能以及受精，获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精。丙过程为早期胚胎培养，在发育培养液中进行。丁过程为胚胎移植，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同(而不是性状相同)的其他雌性动物子宫内使之继续发育为新个体。答案(1)卵母细胞的采集促

14、性腺激素(2)对精子进行获能(3)获能溶液发育培养液(4)胚胎移植规律总结 试管动物和克隆动物的异同 比较项目试管动物克隆动物性状由父本和母本决定一般与核供体相同生殖方式有性生殖无性生殖产生过程经过体外受精经过核移植核遗传物质来自父本和母本来自于核供体相同点二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节考向2胚胎移植和胚胎分割2(2018襄阳市第一次调研测试)杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图所示，请据图回答问题：(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其_。采集的精子需要经过_才具备受精能力。判断卵细胞是否

15、受精的重要标志是_。(2)在体外培养受精卵时，培养液中通常需加入_等一些天然成分，还需要提供CO2以维持_。(3)在胚胎移植前要对接受胚胎的当地普通绵羊进行_处理。代孕母羊对置入子宫的早期胚胎基本上不发生_，这就为早期胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胚胎分割技术能得到“同卵多胞胎”，对胚胎进行分割时，要特别注意将_均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。解析(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素使其超数排卵。采集的精子需要经过获能处理。能否在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体是判断卵细胞是否受精的标志。(2)在体外培养受精卵时，培养液中需加入(动

16、物)血清等天然成分，还需提供CO2以维持培养液的pH。(3)在胚胎移植前要对接受胚胎的当地普通绵羊进行同期发情处理。由于代孕母羊对置入子宫的早期胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这是早期胚胎在代孕母羊体内存活的生理基础。(4)对胚胎分割时，要特别注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。答案(1)超数排卵获能在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体(2)(动物)血清培养液的pH(3)同期发情免疫排斥反应(4)内细胞团误区警示 胚胎移植中的四个注意点 1胚胎移植过程中两次使用激素：第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵。2胚胎移植过程中

17、有两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次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、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段。小鼠、家兔在桑椹胚前。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形成的，还是由核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成的。考向3胚胎干细胞及其应用3(2018云南省七校高考适应性考试二)如图表示胚胎干细胞的培养过程。请回答下列相关问题：(1)胚胎干细胞在形态上表现为_。胚胎干细胞在功能上具有_，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(2)图中A、B分别是_、_。(3)受

18、精卵发育成早期胚胎的过程中，处于_期的胚胎中细胞开始出现分化。在培养动物早期胚胎时，所用培养液成分除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及_等物质。(4)胚胎干细胞在_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。向培养液中加入_，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。解析(1)胚胎干细胞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，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(2)胚胎干细胞可由囊胚的内细胞团分离培养获得。胰蛋白酶或胶原蛋白酶可将动物组织块分散成单个细胞。(3)受精

19、卵发育成早期胚胎的过程中，处于囊胚期的胚胎中细胞开始出现分化。动物早期胚胎培养需要“两盐”(无机盐和有机盐)、“两素”(激素和维生素)、“两酸”(核苷酸和氨基酸)和动物血清等。(4)胚胎干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。向培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。答案(1)体积小、细胞核大、核仁明显发育的全能性(2)内细胞团胰蛋白(或胶原蛋白)(3)囊胚血清(4)饲养层分化诱导因子规律总结 干细胞的种类 类别来源或举例特点全能干细胞胚胎干细胞(囊胚期之前的细胞及内细胞团细胞)能形成机体的所有

20、组织器官、发育成完整个体多能干细胞造血干细胞具有分化成多种细胞或组织的潜能，但无发育成完整个体的能力专能干细胞上皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞考点三| 生物技术的安全性和伦理问题(对应学生用书第258页)识记基础梳理1转基因生物的安全性(1)转基因植物(2)转基因动物2关注生物技术的伦理问题反对支持克隆人伦理方面违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆中国不反对治疗性克隆技术方面技术不成熟，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高可通过基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题设计试管婴儿胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”提供骨髓造血干细胞并不

21、会对试管婴儿造成损伤基因检测技术方面很难用在具体医疗中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可能引起基因歧视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3.禁止生物武器(1)生物武器的种类(连线)： 致病菌、病毒a重组流感病毒、新型鼠痘病毒生化毒剂 b鼠疫菌、炭疽杆菌基因重组的致病菌 c肉毒杆菌毒素【提示】bca(2)生物武器的特点：致病力强、有潜伏期、污染面积大、危害时间长、传染途径多、拥有生命力、受自然条件影响大。(3)我国政府观点：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。理解深化探究1转基因生物的安全性(1)

22、转基因生物存在安全性的原因：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。目的基因往往是异种生物的基因。外源基因往往是随机插入宿主细胞基因组的。(2)对安全性问题的争论：食物安全：可能会出现毒性蛋白、过敏原及营养成分的改变等。生物安全：对生物多样性的影响。环境安全：对生态系统稳定性的影响。(3)理性看待生物技术： 正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。制定政策和法规，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。2试管婴儿与克隆人的比较(1)试管婴儿的培育过程：(2)克隆人的培育过程：试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主要差异是前者需经过体外受精，后者用到细胞核移植技

23、术。试管婴儿技术属于有性生殖，克隆技术属于无性生殖。3试管婴儿和设计试管婴儿的比较如图，后者比前者多了过程：(1)不同点：所用技术手段：设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断，试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断。应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。(2)相同点：都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。运用考向对练(2018天津河西区一模)Leigh氏综合症是一种攻击神经系统的严重神经障碍，其致病基因位于线粒体DNA中，一位母亲约有1/4的线粒体携带有这种致病基因。她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合症

24、而夭亡，她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。其具体过程如图所示：(1)该母亲的前两个孩子患病的原因是细胞分裂过程中细胞质的遗传物质的分配是_(填“均匀”或“随机”)的，可能产生含较多缺陷线粒体的卵细胞，而受精卵的线粒体几乎全部来自于_，导致后代患病。(2)图示过程中代表该母亲卵母细胞的是_(填“A”或“B”)。取卵之前，该母亲需要注射_激素。激活的卵母细胞与_的精子在体外完成受精后移入_液中继续培养816个细胞阶段，经检查合格后，才能移植入母亲的子宫继续发育。(3)由于这名婴儿携带“三个父母”的基因，引发了有关伦理道德问题的大讨论，为了降低伦理道

25、德上的争议，医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育，原因是_。解析(1)减数分裂产生卵细胞的过程中，细胞质中的遗传物质(线粒体内的DNA)是随机分配的。如果产生了含较多缺陷线粒体的卵细胞，由于受精卵的线粒体几乎全部来自于卵细胞，则导致后代容易患病而死亡。(2)提取细胞核的卵母细胞是该母亲的卵母细胞，即B。取卵之前，该母亲需要注射促性腺激素以促进其排卵。激活的卵母细胞与获能的精子才能在体外完成受精，形成的受精卵需要在发育培养液中继续培养到816个细胞阶段，经检查合格后，才能移植入母亲的子宫继续发育。(3)医疗团队特意选择了男性胚胎移入子宫发育，原因是男性的线粒体不会遗传给后代，从而保证该正常个体

26、的后代不再患该遗传病。答案(1)随机卵细胞(或母亲)(2)B促性腺(激素)获能发育培养(液)(3)因为男性的线粒体不会遗传给后代(意思对即可)真题验收| 感悟高考淬炼考能(对应学生用书第259页)1(2015重庆高考)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。(1)拟进行如下杂交：A(具高产奶基因的纯种)B(具适宜本地生长基因的纯种)C选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常_。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是_性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是_，后代中出现这种母牛的概率是_(假

27、设两对基因分别位于不同对常染色体上)。(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。精子要具有受精能力，需对其进行_处理；卵子的成熟在过程_中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖，其作用是_。为筛选出具有优良性状的母牛，过程前应鉴定胚胎的_。子代母牛的优良性状与过程_的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用_技术。解析(1)用具有适宜本地生长基因的纯种母牛作母本的原因之一是胚胎能在母体内正常生长发育。设控制产奶量高低的基因分别用T、t表示，控制适应性强弱的基因分别用R、r表示。杂交后代C中的母牛表现为适应性强但产奶量并未提高，说明高产奶、低适应性均为隐性性状，则推导出A的基因型为ttrr，B的基因型为TTRR，C的基因型为TtRr。通过回交，即C牛与A牛杂交(TtRrttrr)，获得高产奶量且适应性强的母牛的概率为1/21/21/21/8。(2)在体外受精过程中，从供体公牛获得的精子经获能处理后，才具有受精能力。从供体母牛采集的卵子经培养达到M中期后在与精子受精过程中最终成熟。由于受精作用的随机性，为筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植前应鉴定胚胎的性别、是否具有高产奶基因和适应本地生长的基因型。由于公牛为隐性纯合子，所以子代母牛的优良性状与供体母牛减数分裂产生卵子的过程中的基因重组有关。(3)提高已有胚胎利用率的最好措施是胚胎分割。答案(1)生长发育或胚胎发育隐