第1部分 专题8 第17讲 胚胎工程生态工程及生物技术的安全性.docx

第1部分 专题8 第17讲 胚胎工程生态工程及生物技术的安全性.docx

《第1部分 专题8 第17讲 胚胎工程生态工程及生物技术的安全性.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1部分 专题8 第17讲 胚胎工程生态工程及生物技术的安全性.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

第1部分专题8第17讲胚胎工程生态工程及生物技术的安全性

第17讲

　胚胎工程、生态工程及生物技术的安全性

构建知识体系·串联主干知识

提示：

①输卵管和子宫　②桑椹胚、囊胚　③培养法和化学诱导法　④早期胚胎的空间位置转移　⑤桑椹胚或囊胚　⑥早期胚胎或原始性腺　⑦具有发育的全能性　⑧环境　⑨基因身份证　⑩完全禁止生产生物武器

考点1　胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题

（对应学生用书第98页）

■研真题——高考真题品研·

（2013·全国卷Ⅰ）阅读如下资料：

资料甲：

科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。

资料乙：

T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。

科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。

资料丙：

兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。

回答下列问题：

（1）资料甲属于基因工程的范畴。

将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用________法。

构建基因表达载体常用的工具酶是________和________。

在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是_________________

__________________________。

（2）资料乙中的技术属于________工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对________进行改造，或制造一种________的技术。

在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的________序列发生了改变。

（3）资料丙属于胚胎工程的范畴。

胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到________种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。

在资料丙的实例中，兔甲称为______体，兔乙称为______体。

解析：

（1）小鼠细胞为动物细胞，将基因表达载体导入动物细胞常用的方法是显微注射法；构建基因表达载体常用的工具酶是限制性内切酶和DNA连接酶；将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，农杆菌的作用是作为载体，将目的基因导入受体细胞。

（2）从资料乙中可以得出是对基因进行改造，结果是得到耐热性提高的蛋白质，因此属于蛋白质工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术。

对基因进行改造后，第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了二硫键，引起了空间结构的改变，所以最终是由于氨基酸序列的改变导致了空间结构的改变。

（3）胚胎工程中胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。

资料丙中甲兔提供受精卵，所以甲兔是供体；胚胎在乙兔子宫内发育，所以乙兔为受体。

答案：

（1）显微注射　限制性核酸内切酶　DNA连接酶　农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中　

（2）蛋白质　现有的蛋白质　新蛋白质　氨基酸

（3）同　供　受

高考考查点和特点：

近五年来，全国卷对胚胎工程相关知识并未专项考查，只是将胚胎移植、胚胎分割、体外受精等技术渗透于基因工程或动物细胞工程予以考查。

侧重于胚胎移植的概念、基本程序以及移植胚胎的来源的考查。

命题方向：

为落实有关生命观念和社会责任的核心素养的考查，结合科研成果考查胚胎移植及干细胞应用等技术将成为高考命题的切入点之一。

■通知识——核心要点填充·

1．受精作用和早期胚胎发育过程

（1）受精条件：

精子必须经过①获能过程，对于啮齿类动物的精子，一般采用培养法。

卵母细胞必须发育至MⅡ中期才能参与受精过程。

（2）受精过程：

首先发生顶体反应释放顶体酶，然后发生透明带反应和卵细胞膜反应阻止多精入卵。

（3）早期胚胎发育过程：

③④过程的分裂方式是有丝分裂。

细胞开始发生分化的时期是囊胚期，该时期分化形成内细胞团和滋养层。

（4）早期胚胎培养：

发育培养液中的“两素”“两酸”分别指维生素、激素、氨基酸、核苷酸。

2．胚胎工程各技术间关系整合

（1）用促性腺激素处理优良供体使其超数排卵。

（2）同期发情处理与超数排卵：

胚胎工程流程图中的同期发情对象为同种供体母畜和受体母畜，超数排卵对象为供体母畜。

（3）胚胎分割：

对囊胚的内细胞团要进行均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育；取囊胚的滋养层做DNA分析进行性别鉴定。

（4）胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小、细胞核大、核仁明显，在功能上具有发育的全能性。

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可以增殖但不分化，在培养液中添加分化诱导因子可以诱导胚胎干细胞定向分化。

3．生物技术的安全性和伦理问题

（1）基因工程三大安全问题：

食物安全、生物安全、环境安全。

（2）界定治疗性克隆与生殖性克隆

①治疗性克隆的目的是治疗人类疾病；生殖性克隆的目的是用于生育。

②中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆。

（3）试管婴儿和设计试管婴儿的异同点

①设计试管婴儿比试管婴儿多的操作是遗传学诊断，其中解决不孕夫妇生育问题的是试管婴儿技术，治疗白血病的是设计试管婴儿技术。

②两者都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植。

■通能力——考向对点专练·

考向1　胚胎工程技术及应用

良种牛繁育的产业化技术的部分过程如图所示。

请据图回答下列问题：

（1）在产生后代E的过程中，图中的A、B、C、D牛中，________牛可以是非良种个体。

（2）若①是体外受精，需要提供发育至________________的卵子和已________的精子；②过程通过显微操作去除受体卵子细胞核的目的是使重组细胞的核遗传物质________________；③过程用物理或化学方法处理的目的是________________________，使其完成细胞分裂和发育进程。

（3）用于移植的胚胎需要用发育培养液培养至适宜的阶段。

在使用合成培养液培养时，通常还需加入________等天然物质。

在培养过程中，需要适时________培养液，以清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。

（4）与F相比，E更具有多样性。

其原因是E是有性生殖后代，其亲代减数分裂过程中会发生_________________________________。

解析：

（1）供体A、B、C要具有优良的遗传特性，受体D只需要具有正常的繁殖能力即可，不需要具有优良的遗传特性。

（2）体外受精时，需要提供成熟（或处于减数第二次分裂中期）的卵子和已获能的精子。

②过程通过显微操作去除受体卵细胞核的目的是使重组细胞的核遗传物质完全来自供体母牛B；③过程用物理或化学方法处理的目的是激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。

（3）在使用合成培养基时，通常还需加入血清等天然物质后再进行培养。

在培养过程中，需要适时更换培养液，以清除代谢产物，防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。

（4）F是克隆动物，属于无性生殖，而E属于试管动物，属于有性生殖，由于其亲代减数分裂过程中会发生基因重组，因此与F相比，E更具有多样性。

答案：

（1）D　

（2）减数第二次分裂中期　获能　完全来自供体母牛B　激活受体细胞　（3）血清（血浆）　更换　（4）基因重组

[（教师备选）易错警示]胚胎工程技术的几个易错点

（1）区别两种标志及可移植时期

①卵子受精的标志：

在卵细胞膜和透明带的间隙看到两个极体。

②受精结束的标志：

雌、雄原核融合成合子。

③可以移植或分割的阶段：

桑椹胚或囊胚。

（2）把握“冲卵”的2个不同

①胚胎移植过程：

冲出的是早期胚胎。

②体外受精过程：

冲出的是卵子。

（3）胚胎移植过程中的不同

①两次使用激素：

第一次对供、受体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。

②两次检查：

第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体是否妊娠进行检查。

（教师备选）考向　胚胎工程及其他生物技术的综合考查

科学家运用现代工程技术手段对奶牛品种进行改造，从而可以从奶牛中提取人类临床所需的大量血清白蛋白。

请根据以下流程图回答问题：

（1）图中①过程通常用________________酶处理获得奶牛的单个细胞；②过程能够实现的根本原因是________________________________，目的是使人血清白蛋白基因在奶牛细胞中________________________，并且可以遗传给下一代，同时能够使其表达。

（2）图中“卵母细胞”具体是指________________细胞，通常用________________激素进行超数排卵处理获得，并经人工培养。

（3）③过程通常是在胚胎发育的囊胚期将________________均等分割；④过程的实质是________________________________________。

从子代母牛中即可提取人血清白蛋白。

（4）沼气工程中利用牛粪生产沼气，遵循生态工程的___________原理。

解析：

（1）动物细胞培养时，需用胰蛋白酶将动物组织块分散成单个细胞。

由于目的基因（人血清蛋白基因）和质粒具有共同的空间双螺旋结构和化学组成，因此目的基因和载体能构建成基因表达载体，目的是使人血清白蛋白在奶牛细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时能够使其表达。

（2）核移植技术中，卵母细胞是处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞。

超数排卵处理时，通常用促性腺激素处理。

（3）对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割。

④过程是胚胎移植过程，即将早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移（提供胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程）。

（4）沼气工程中利用牛粪生产沼气，是无废弃物农业，利用了生态工程的物质循环再生原理。

答案：

（1）胰蛋白　目的基因（人血清蛋白基因）和质粒具有共同的空间双螺旋结构和化学组成　稳定存在　

（2）次级卵母　促性腺　（3）内细胞团　早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移（提供胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程）　（4）物质循环再生

考向2　生物技术的安全性及伦理问题

　新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。

（1）设计试管婴儿时为了提高受孕率，胚胎移植时多采用多胚胎移植，因此需要用____________处理，促进母亲排出更多的卵子。

胚胎发育的卵裂期在________（填“透明带”或“放射冠”）内进行。

受精卵经72小时体外培养发育成有32个细胞左右的胚胎，叫________，可用于胚胎移植。

（2）目前SRY—PCR法是对胚胎的性别进行鉴定最有效、最准确的方法。

操作的基本程序是从被测的囊胚中取出几个________细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因（即SRY基因）的一段碱基序列作________，以______________为模板进行PCR扩增；最后与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为________性。

（3）治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于________和________之间的第一极体一并吸出。

解析：

（1）促性腺激素能够促进母体超数排卵；到了囊胚阶段出现孵化现象，透明带才破裂，在此之前的发育都在透明带内进行。

（2）用SRY—PCR法进行性别鉴定时，提取DNA的细胞理论上任何部位都可以，为了保证胎儿正常发育一般选用滋养层细胞。

用SRY特异性探针检测出现阳性反应者，说明含有SRY基因，为男性。

（3）第一极体位于卵细胞膜和透明带之间。

答案：

（1）促性腺激素　透明带　桑椹胚　

（2）滋养层　引物　滋养层细胞的DNA　男　（3）卵细胞膜　透明带

[（教师备选）归纳提炼]生物技术的伦理问题

（1）克隆人技术：

①违反人类伦理道德；②冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念；③人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。

（2）设计试管婴儿：

①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。

（3）基因检测：

①对个人隐私权提出挑战；②制造基因歧视。

考点2　生态工程

（对应学生用书第100页）

■研真题——高考真题品研·

（2011·新课标卷）现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。

污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。

回答问题：

（1）污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。

在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。

（2）植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________（填“生态系统”“群落”或“种群”）。

在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。

植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的________能。

（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、____________和________等原理。

（4）一般来说，生态工程的主要任务是对__________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态统的生产力。

解析：

（1）依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池后，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。

（2）据本小题提供的信息可推知植物池中所有的生物构成了群落。

植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。

（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。

（4）根据小题中提供的信息可推测出，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损的生态系统进行修复。

答案：

（1）无氧和有氧（或细胞）

（2）群落　一　生产者　太阳

（3）物质循环再生　物种多样性

（4）已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）

高考考查点和特点：

全国卷仅在2011年对生态工程进行了考查，多以教材中的基础知识为主，主要考查了生态系统的营养结构、能量来源以及生态工程原理等。

命题方向：

随着全球对低碳生活的高度关注，结合生态环境的保护、生态农业推进环境污染治理、能量多级利用、物质循环再生及提高生态系统的稳定性等方面进行综合考查是本考点的命题方向。

■通知识——核心要点填充·

1．明确生态工程基本原理的判断方法

（1）强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→物质循环再生原理。

（2）体现物种多，营养关系复杂→物种多样性原理。

（3）强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调与平衡原理。

（4）涉及自然、经济和社会，指整个系统，如林业生态工程建设→整体性原理。

（5）涉及结构、功能，分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理（系统学和工程学原理）。

（6）涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和，指系统内部，如互利共生→系统整体性原理（系统学和工程学原理）。

2．根据实例，确定生态工程的原理

（1）无废弃物农业——遵循物质循环再生原理。

（2）在人工林中增加植被层次——遵循物种多样性原理。

（3）太湖水体富营养化引起大面积水华——违反协调与平衡原理。

（4）前面造林，后面砍树——违反整体性原理。

（5）草原确定合理载畜量，不能过度放牧——遵循协调与平衡原理。

（6）单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——违反物种多样性原理。

■通能力——考向对点专练·

考向　生态工程的原理及应用

（2018·长沙市高三统考）下图为长沙郊区某农村生态农业系统的结构模式图，请回答下列问题：

（1）该生态农业系统实施了以________为中心的物质多级循环利用工程。

（2）在这个案例中，秸秆的多级利用充分体现了生态工程的________________原理，在一定限度上减轻了燃烧秸秆造成的________效应。

（3）在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物分解葡萄糖的过程中________（填“需要”或“不需要”）氧气。

（4）沼气液可以通入养鱼池，用于_________________，沼液和低渣还可作为____________________。

（5）在农业生产上蘑菇房与蔬菜大棚相通可以提高蔬菜产量。

试分析增产原因是_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

解析：

（1）实施沼气工程是生态农业系统的中心工程，在多个生产和生活环节产生的废物被充分利用。

（2）秸秆的多级利用充分体现了生态工程的物质循环再生原理，实现了物质的循环利用。

若秸秆直接燃烧，会释放大量CO2，导致温室效应，所以秸秆的多级利用减少了温室效应。

（3）B为乳酸发酵，发酵装置应为无氧环境。

（4）沼气液里面含有较全面的养分和丰富的有机质，可促进浮游生物生长，是养鱼池中鱼类极好的饵料。

（5）蘑菇在该生态系统中属于分解者，通过蘑菇分解有机物，放出二氧化碳，提高了大棚中CO2浓度，为蔬菜的光合作用提供原料，并抑制其呼吸作用，由此有机物积累增加从而增产。

答案：

（1）沼气池　

（2）物质循环再生　温室　（3）不需要　（4）促进浮游生物生长，增加鱼的饵料　优良的作物肥料　（5）蘑菇细胞呼吸放出的二氧化碳可以促进蔬菜的光合作用并抑制其呼吸作用，故有机物积累增加从而增产

[（教师备选）技法提炼]生态工程设计的常用方法

1．生态工程设计的常用方法之一是食物链（网）的“相接”。

例如，在稻田养鱼的农业生态工程中，鱼与稻田属于不同生态系统的食物链（网），但在人为调控下，将一些草食性鱼、滤食性鱼和杂食性鱼（如草鱼、鲢鱼和罗非鱼等）的鱼苗放养在稻田中，使稻田生态系统的结构有所改变，物质循环和能量流动更为合理。

这表现在鱼类摄食杂草，减少了杂草在阳光、养分方面与水稻的竞争；鱼粪中含有丰富的氮、磷，增加了水稻的肥源；滤食性和杂食性鱼能摄食稻田中的浮游生物、底栖动物等。

2．生态工程设计的常用方法之二是食物链（网）的“加环”。

“加环”可为未被利用的部分找到出路。

例如，用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等，其残余物用来培养食用菌，栽培食用菌后的残余物再用来养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等。