1、第16讲胚胎工程、生物技术安全性与伦理问题 最新考纲1动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()；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()；5.生物武器对人类的威胁()；6.生物技术中的伦理问题()；7.简述生态工程的原理()；8.生态工程的实例()。精读教材记一记1卵子发生与受精的三时段(1)性别分化后的胎儿期：“卵巢”内卵原细胞初级卵母细胞(2)初情期：“卵巢”内初级卵母细胞次级卵母细胞和第一极体进入输卵管。(3)受精时：“输卵管”内精子与卵子结合时，次级卵母细胞产生一个成熟卵子和第二极体。2培养液的成分及早期胚胎去向(1)培养液成分：无机盐、有机盐
2、(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核苷酸(两酸)，另外还有水、血清等。(2)胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。3胚胎移植的4大生理学基础(1)供体、受体的生殖器官变化相同故可进行胚胎空间位置转移。(2)早期胚胎与母体无联系故可冲出胚胎(3)受体对外来胚胎无免疫排斥反应故可作代孕母体(4)供体胚胎的遗传特性不影响孕育过程故可维持胎儿优良遗传特性4胚胎工程中的6个“两”(1)受精的标志是卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，受精完成的标志是雌雄原核融合完成。(2)胚胎移植过程中两次使用激素第一次是对供受体进行同期发情处理。第二次用于供体的超数排卵。(3)胚胎移植过程中两次检查第一次对收集的胚胎进
3、行检查。第二次对受体是否妊娠进行检查。(4)两次冲卵胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。体外受精过程冲出的是卵子。(5)可胚胎移植或分割的两个时期：桑椹胚和囊胚。(6)胚胎干细胞的两个来源：早期胚胎和原始性腺。5试管婴儿和设计试管婴儿(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程。(2)试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。(3)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，都是有性生殖。自我诊断判一判(1)卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大。()(2)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。()(3)培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等
4、多种能源物质。()(4)早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清。()(5)在胚胎移植时，对供体和受体母牛都要进行相同激素处理。()(6)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。()(7)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。()(8)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点。()(9)转基因生物不改变生物原有的分类地位、减少了农药使用、保护了农田土壤环境。()(10)克隆人违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用。()(11)我国禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。()(12)设计试管婴儿不需要对胚胎进行基因检测。()(13)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发
5、虫害协调与平衡原理。()(14)草原确定合理载畜量，不能过度放牧协调与平衡原理。()高频命题点1胚胎工程真题领航目标方向导入高考1(2018全国卷，38)2018年细胞期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题：(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目_(填“减半”“加倍”或“不变”)。(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度_(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是_。(3)在哺乳
6、动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目_(填“相同”或“不同”)，性染色体组合_(填“相同”或“不同”)。解析：(1)动物细胞核移植是指动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，最终发育为一个个体。克隆猴的染色体全部来自核供体。克隆猴的体细胞的染色体与核供体一样。(2)胚胎细胞的分化程度低，其全能性较高，易表现出核全能性，而体细胞则相反；(3)哺乳动物的性别决定方式是XY型，XX为雌性，XY为雄性，两者的常染色体数目相同，性染色体组合不同答案：(1)将动物的一个细胞的细胞核移
7、入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，最终发育为一个个体不变(2)小于胚胎细胞分化程度低，全能性高，易表现核全能性(3)相同不同2(全国卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为_。过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_的方法。代表的过程是_。(2)经过多次传代后，供体细胞中_的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_。(4)与克隆羊“多莉(利)
8、”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_。解析：(1)提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A(正常细胞核)的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。过程表示将早期胚胎移入受体，其过程为胚胎移植。(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养，则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。(3)克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体)，即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状
9、产生影响，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞核具有全能性。答案：(1)XX或XY显微操作(去核法)胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)已经分化的动物体细胞核具有全能性。知识拓展培养学生文字表达能力1用什么方法可去除次级卵母细胞中的极体和细胞核？_答案：显微操作去核方法或梯度离心，紫外光短时间照射，化学物质处理等。2经胚胎移植产生后代都属于有性生殖吗？_答案：胚胎移植产生后代属于有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的(有性生殖)，还是核移植技术形成
10、的重组细胞发育而成的或胚胎分割形成的(无性生殖)。核心整合掌握必备生物知识1必须记住哺乳动物的早期胚胎发育过程(填空)早期胚胎培养中培养液的成分及早期胚胎去向(1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核苷酸(两酸)，另外还有水、血清等。(2)胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。2理清胚胎移植、胚胎分割和胚胎干细胞的内在联系(填空)(1)实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。(2)两次使用激素第一次：同期发情处理。第二次：促性腺激素，供体超数排卵处理。(3)“冲卵”的不同胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。体外受精过程冲出的是卵子。(4)两次检查：第一次对收集的胚
11、胎进行检查；第二次对受体是否妊娠进行检查。考向立意突显生命观念能力和科学思维能力考向一以胚胎工程的流程为载体，考查学生对胚胎工程的理解1荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某良种公司引进纯种荷斯坦奶牛，并用以下途径繁育出荷斯坦良种奶牛群体。请回答以下问题。(1)请把上面空格的内容补充完整：_激素；_处理；_。(2)该公司为了在短时间内得到更多的良种奶牛，常常在进行过程之前采用_技术进行操作。若进行操作的是囊胚阶段的胚胎，要注意的是_。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？_(填“一定不相同”或“可能不相同”或“一定相同”)。为什么？_。(4)为了确保得到雌性的
12、奶牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法(只需写出名称或简要原理)_。解析：(1)对良种荷斯坦母牛进行超数排卵处理时需使用促性腺激素。对受体母牛要进行同期发情处理，以使其生殖器官的生理变化与供体相同。质量检查、培养合格的早期胚胎可以进行胚胎移植。(2)欲得到更多的良种奶牛，常常在进行胚胎移植之前采用胚胎分割技术进行操作。对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型可能不相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来。(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时，可取滋养层细胞，利用DNA分子杂交技术，
13、做DNA分析性别鉴定。答案：(1)促性腺同期发情胚胎移植(2)胚胎分割将内细胞团均等分割(3)可能不相同因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来(4)DNA分子杂交技术22018年1月25日，我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物食蟹猴，可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。下图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程，请回答：(1)2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是_。(2)进行过程时，为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境，应进行的实验措施是_其目的是_。(3
14、)据图分析，过程是利用_法将成纤维细胞注入猴去核的M中期卵母细胞的_。(4)图中过程的实质是早期胚胎在_条件下空间位置的转移。(5)上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，在确定其作用时，研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据，用正常培养液培养向融合细胞中注入去甲基化酶(Kd4d)的mRNA的融合细胞得到B组实验数据。下图中X为融合细胞发育成的胚胎数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知，Kd4d的mRNA的作用是既能提高_又能提高_。解析：(1)由于体细胞分化程度高，恢复其全能性较难，所以食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)过程表示
15、动物细胞培养，为了提供细胞培养所需的无毒环境，应该定期更换培养液，以防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)图中过程表示利用显微注射法将成纤维细胞注入猴去核的M中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。(4)过程表示胚胎移植，其实质是早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移。(5)据图分析，B组的囊胚形成率、内细胞团形成率都明显高于A组，说明Kd4d的mRNA既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率，又能提高囊胚中内细胞团的形成率。答案：(1)体细胞分化程度高，恢复其全能性较难(2)定期更换培养液防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害(3)显微注射卵细胞膜与透明带之间(4)相同生理(5
16、)融合细胞发育成囊胚的成功率囊胚中内细胞团的形成率高频命题点2生物技术安全性与伦理问题核心整合掌握必备生物知识1基因工程的三大安全问题(填空)(1)食物安全方面：可能合成毒蛋白、出现新的过敏原、改变食物的营养成分等。(2)生物安全方面：有可能造成“基因污染”，危害生物的多样性。(3)环境安全方面：有可能打破物种界限，改变生态系统的能量流动和物质循环；造成二次污染或产生危害动植物和人类的病原微生物。2界定“克隆”动物与“试管”动物(填空)界定治疗性克隆与生殖性克隆(1)治疗性克隆属细胞水平，其目的是治疗人类疾病。(2)生殖性克隆属个体水平，其目的是用于生育，产生新个体。(3)中国政府的态度是禁止
17、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(填空)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程d，两种技术属于有性生殖，其中为了解决不孕夫妇生育问题的是试管婴儿技术。考向立意突显生命观念能力和科学思维能力考向以生物技术安全性及伦理问题，考查学生对社会责任的认同感我国科学家突破了体细胞克隆猴的世界难题，首次成功培育出体细胞克隆猴“中中”和“华华”。这标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。下图为克隆猴的流程示意图：请回答下列问题：(1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞，该细胞是已分化的体细胞，从理论上分析，它具有细胞的全能性，这是因为_。(2)克隆猴时需要进行“去核”操作，即去
18、掉卵母细胞的细胞核。先在体外培养卵母细胞让其分裂，一般选择_的细胞进行去核操作；然后进行“核移植”，即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞，此时采用的技术是_；得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。(3)科学家将79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中，最终只有两只母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”，他俩的性别是否一致？_；原因是_。(4)克隆动物有很多优点：可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；_。(5)灵长类生物克隆成功是克隆技术的重大突破，在该技术应用方面，应注意哪些潜在的风险？_。解析：(1)由于成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因，因此成纤维细胞具有全能性。(2
19、)去核操作一般选择减数第二次分裂中期的卵母细胞。将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞的方法是显微注射技术。(3)79枚克隆胚胎是通过有丝分裂形成，其细胞核遗传物质一致，即“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，因此“中中”和“华华”的性别一致。(4)克隆动物的优点：可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)。(5)克隆技术存在潜在的风险，应避免进一步扩大到对人的克隆，引发伦理问题。答案：(1)成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因(2)减数第二次分裂中期(或M中期)显微注射技术(3)是克隆胚胎是经过有丝分裂形成的“中中
20、”“华华”的细胞核中遗传物质一致(4)可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)(5)避免进一步扩大到对人的克隆，引发伦理问题一、选择题1(2019株洲模拟)长期以来，优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请回答下列问题：(1)在试管动物和克隆动物的培育过程中都必须用到的生物技术有_。(2)与受精和受精后有关的过程有：第一次卵裂开始；卵细胞膜反应；顶体反应；穿越透明带；雌、雄原核的形成；核膜消失，雌、雄原核融合。其正确的顺序为_(填序号)。(3)对供体母畜和受体母畜进行同期发情处理的目的
21、是_。(4)在体外培养早期胚胎时，除需要适宜的营养物质外，还需要_等条件。(5)动物的早期胚胎移植到与供体处于相同_的同种雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫胚胎移植。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的免疫学基础是_。解析：(1)在试管动物和克隆动物的培育过程中都必须用到动物细胞培养(早期胚胎培养)和胚胎移植等生物技术。(2)与受精和受精后有关的过程的顺序是：顶体反应；穿越透明带；卵细胞膜反应；雌、雄原核的形成；核膜消失，雌、雄原核融合；第一次卵裂开始。(3)对供体母畜和受体母畜进行同期发情处理的目的是使供、受体处于相同的生理状态。(4)在体外培养早期胚胎时，除需要适宜的营养物质外，还需要
22、无菌、无毒环境，适宜的温度和pH，适宜的气体环境等。(5)移植后的胚胎能在受体子宫中存活的原因是受体对移入的胚胎不发生免疫排斥反应。答案：(1)动物细胞培养(早期胚胎培养)、胚胎移植(2)(3)使供、受体处于相同生理状态(4)无菌、无毒环境，适宜的温度和pH，适宜的气体环境(5)生理状态受体对移入的胚胎不发生免疫排斥反应2(2019福州模拟)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下：(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为_，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为_。(2)图中2细
23、胞胚胎可用人工方法从灰鼠子宫内获得，该过程称为_；也可从灰鼠体内取出卵子，通过_后进行早期胚胎培养获得。(3)图中重组囊胚通过_技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用_方法保存。(4)小鼠胚胎干细胞(ES细胞)可由囊胚的_分离培养获得。iPS细胞与ES细胞同样具有发育的全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向_后用于疾病的治疗。解析：(1)原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养。接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。(2)将早期胚胎从母体子宫中冲洗出来叫冲卵。(3)暂不进行胚胎移植的胚胎可放入196 的液氮中保存。(4)iPS细胞与E
24、S细胞一样，可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。答案：(1)原代培养接触抑制(2)冲卵体外受精(或核移植)(3)胚胎移植冷冻(或低温)(4)内细胞团诱导分化3(2019南昌三校联考)下图为绿色荧光小鼠制备流程图。Gfp是绿色荧光蛋白基因。请据图回答问题。(1)据图分析可推知，载体上的Neo为_基因，其表达产物可与_发挥作用而最终将_的胚胎干细胞筛选出来。(2)完成过程需要的工具酶是_，完成过程常用的方法是_，完成过程后，胚胎干细胞应与囊胚中的_部位相结合。(3)进行过程之前，要对代孕母鼠用某种激素处理，即对其进行_。(4)胚胎干细胞的培养装置应置于_的气体环境中，以保证培养环境
25、pH的相对稳定。解析：Gfp是绿色荧光蛋白基因为目的基因，而载体上Neo则为标记基因，其表达产物与G418发挥作用，起筛选含有目的基因的胚胎干细胞，胚胎干细胞应注射到内细胞团细胞部位，对代孕母鼠应做同期发情处理，动物细胞的培养应植于5%CO2的培养瓶中培养。答案：(1)标记G418导入目的基因(2)DNA连接酶显微注射法内细胞团(3)同期发情处理(4)含一定量(5%)的CO24(2019石家庄模拟)科研人员把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理，使其发育成胚胎，将胚胎移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆猪。这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪，现将两种技术进行比较。(1)图中过程是
26、获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪的技术流程是_(填序号)。(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但由于缺失_方亲本基因，导致其生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，进而发育成克隆猪说明卵母细胞具有_。(4)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择_期的卵母细胞，并用微型吸管吸出_。(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种_的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。(6)可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过_方法得到多种cDNA，并通过_技术扩增产物。解析：(1)图中过程是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克
27、隆猪的技术流程是。(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但由于缺失父方亲本基因，导致其生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。(3)卵母细胞能够发育成早期胚胎，进而发育成克隆猪，说明卵母细胞具有全能性。(4)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择减数第二次分裂中期(或M中期)的卵母细胞，并用微型吸管吸出细胞核和第一极体。(5)早期胚胎移植时，必须移植到同种生理状态相同的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。(6)可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过反转录方法得到多种cDNA，并通过PCR技术扩增产物。答案：(1)(2)父(3)全能性(4)减数第二次分裂中(或M中
28、)细胞核和第一极体(5)生理状态相同(6)反转录PCR5据卫生部统计，中国每年约有150万人需要器官移植，但是每年仅1万人能够接受移植手术。器官缺乏和免疫排斥是器官移植过程中存在的两大世界性难题。(1)有些研究人员正试图利用基因工程方法对与人相似的动物器官进行改造，采用的方法是向器官供体动物的_中导入某种调节因子，以抑制_的表达，或设法除去_，再结合_技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官。(2)有些研究人员利用体细胞核移植技术培养免疫匹配的移植器官，具体思路是：将病人体细胞核移入培养到_(时期)的去核卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎。利用从早期胚胎分离出来的胚胎干细胞(ES或EK细胞)具有_，在培养液中加入_，诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。(3)克隆技术目前尚不成熟，有较大的争议，对此中国政府的态度是_生殖性克隆人。一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。但是_治疗性克隆。答案：(1)受精卵抗原决定基因抗原决定基因克隆(2)减数第二次分裂中期发育的全能性分化诱导因子(3)禁止不反对