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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.生物武器對人類的威脅(Ⅰ);6.生物技術(shù)中的倫理問題(Ⅰ);7.簡述生態(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)生與受精的三時段 (1)性別分化后的胎兒期:“卵巢”內(nèi)→卵原細(xì)胞初級卵母細(xì)胞 (2)初情期:“卵巢”內(nèi)初級卵母細(xì)胞次級卵母細(xì)胞和第一極體→進(jìn)入輸卵管。 (3)受精時:“輸卵管”內(nèi)——精子與卵子結(jié)合時,次級卵母細(xì)胞產(chǎn)生一個

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“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 第一次對收集的胚胎進(jìn)行檢查。 第二次對受體是否妊娠進(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時期:桑椹胚和囊胚。 (6)胚胎干細(xì)胞的兩個來源:早期胚胎和原始性腺。 5.試管嬰兒和設(shè)計試管嬰兒 (1)設(shè)計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,對供體和受體母牛都要進(jìn)行相同激素處理。(×) (6)胚胎分割時需將原腸胚的內(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,不反對治療性克隆。(√) (12)設(shè)計試管嬰兒不需要對胚胎進(jìn)行基因檢測。(×) (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》期刊報道,中國科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對非人靈長類動物進(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)在哺乳動物核移植的過程中,若分別以雌性個體和雄性個體的體細(xì)胞作為核供體,通常,所得到的兩個克隆動物體細(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)動物細(xì)胞核移植是指動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,最終發(fā)育為一個個體??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)將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,最終發(fā)育為一個個體 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)時期再進(jìn)行,去核時常采用________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)定性會降低。因此,選材時必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同,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,因為10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)定性會降低。(3)克隆動物的細(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)胞的個體),即卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響,這就決定了克隆動物的性狀與供體不完全相同。(4)克隆動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)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響 (4)已經(jīng)分化的動物體細(xì)胞核具有全能性。 知識拓展——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 1.必須記住哺乳動物的早期胚胎發(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:第一次對收集的胚胎進(jìn)行檢查;第二次對受體是否妊娠進(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。請回答以下問題。 (

14、1)請把上面空格的內(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胚胎,產(chǎn)生的多個后代基因型相同嗎?________(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,往往需要對移植前的胚胎進(jìn)行性別鑒定,請舉出一種對早期胚胎進(jìn)行性別鑒定的方法(只需寫出名稱或簡要原理)_______________________________。 解析:(1)對良種荷斯坦母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理時需使用①促性腺激素。對受體母牛要進(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。對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時,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、入多個胚胎,產(chǎn)生的多個后代基因型可能不相同,因為這些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來。(4)對移植前的胚胎進(jìn)行性別鑒定時,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 因為這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物食蟹猴,可作為研究癌癥等人類疾病的動物模型。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,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)驗的突破之處是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA,在確定其作用時,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條件下空間位置的轉(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 -

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