1、考点三胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题1胚胎工程的主要技术2受精作用和早期胚胎发育过程（1）受精条件：精子必须经过获能过程，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M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：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、有机酸。3.胚胎移植、胚胎分割和胚胎干细胞的内在联系（1）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
2、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。其过程：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对供体做超数排卵处理。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。（2）胚胎移植的优势：充分发挥雌性优良个体繁殖潜能。（3）胚胎分割的两个注意事项。材料选择：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。分割注意点：选材为囊胚时，注意将内细胞团均等分割。4.胚胎移植的生理学基础（1）能够移入受体的生理基础：哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。（2）收集的生理基础：早期胚胎形
3、成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态。（3）在受体内能够存活的生理基础：受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。（4）供体胚胎正常发育的生理基础：供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，且不影响供体胚胎的遗传特性。5.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）理清治疗性克隆和生殖性克隆的区别和联系项目治疗性克隆生殖性克隆区别目的从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗用于生育，获得人的复制品水平细胞水平个体水平联系都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同治疗性克隆的目的是治疗人类疾病；生殖性克隆的目
4、的是用于生育。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：设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程C。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。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。1.精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。2.用非激素处理法采集的卵母细胞需要在体外人工培养到减数第二次分裂中期才能与获能的精子受精。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；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。4.胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，
5、移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。5.胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。6.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。7.滋养层饲养层，滋养层是囊胚时期沿透明带内壁排列的个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘；饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。8.胚胎移植仅属于一种技术，移植的是通过有性生殖或无性生殖产生的胚胎，其本身并不是一种生殖方式。9.克隆动物、胚胎分割动物属于无性繁殖；试管动物属于有性生殖，具备双亲的遗传
6、性状；转基因动物属于有性生殖或保持原生殖方式，具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性。10.将基因转入线粒体或叶绿体可以防止基因污染问题。11.我国对转基因生物实行了标识制度，但不是所有国家都有这个制度。12.生物武器具有局限性，原因是病原微生物的生存、繁殖、死亡易受温度、湿度等环境的影响，使用时也受地形、风向等多种条件的影响，使用不当可危害本方安全。1.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？提示：是指卵子从卵泡中排出。2.当获能后的精子与卵子相遇时，首先发生反应，释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。防止多精入卵的生理反应依次有、（时间顺序不
7、可颠倒）。提示：顶体透明带反应卵细胞膜反应3.试管婴儿技术中需要对女性进行超数排卵处理，超数排卵的方法是给女性注射激素，超数排卵技术带来的危害之一是_。提示：促性腺对孕妇的身体不利、卵巢早衰、影响孕妇内分泌、影响胎儿的健康发育等4.某正常夫妻生下的一个血友病男孩，不幸在一次意外中大量失血死亡。该夫妻想借助试管婴儿技术再生一个健康孩子。请结合你所学的知识帮他们解决有关问题：（1）人类精子是在（器官）内形成的，从初情期（青春期）期开始，直到生殖机能减退，而女性卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在（时期）完成的，这是精子和卵子发生上的重要区别。（2）医生建议这对夫妇最好选择女性胎儿，这需要在胚胎移植前取
8、12个细胞观察或做DNA分析来做性别鉴定。提示：（1）睾丸出生前（胎儿时期）（2）性染色体形态1.干细胞技术在再生医学中具有广阔的应用前景。我国科学家利用胚胎干细胞通过靶向编辑单个长寿基因（FOXO3）产生了世界上首例遗传增强的人类血管细胞。这些血管细胞与野生型血管细胞相比，能延缓细胞衰老和增强心血管稳态。请回答下列问题：（1）研究人员利用基因编辑技术置换了人类胚胎干细胞中FOXO3基因的两个核苷酸，从而使FOXO3蛋白结构改变，使其磷酸化和降解过程受到抑制。这一研究属于的范畴；由此推断经过基因编辑的胚胎干细胞能延缓衰老的直接原因最可能是_。（2）胚胎干细胞在培养时除了必须的营养条件外，还需要
9、适宜的气体环境，为防止代谢产物对细胞造成危害，应采取的措施是。提示：（1）蛋白质工程FOXO3蛋白结构改变磷酸化和降解过程受到抑制，发挥作用的时间延长（2）定期更换培养液2.中国政府不反对治疗性克隆，但禁止生殖性克隆人，一再重申的四不原则是：不赞成、不接受。提示：不允许不支持3.利用病原微生物、毒素、生化毒剂等作为战争武器，危害性极大。阅读下列材料，回答问题：材料一联合国组织的一个专家小组的研究报告指出，虽然许多国家签订了禁止生物武器公约，但对生物武器的研制工作并未停止，因此，对生物武器防治方法的研究也应得到加强。材料二将生物战剂做成干粉或液体喷洒到空气中，形成有害的气雾云团，叫做“生物战剂气
10、溶胶”。它的颗粒很小，肉眼很难看得见，渗透力极强，杀伤范围广。一些通常通过食物或昆虫传播的病原体也可以通过气溶胶经呼吸道感染，所以，使人致死的剂量较其他感染途径小。（1）有可能成为“生物战剂气溶胶”病原体的生物，应属于哪些类群？（请列举两例）_。（2）在战争中，为预防敌方使用生物武器，你认为参战部队采取的最有效措施是。请简述这一措施的原理：_。提示：（1）细菌、病毒、衣原体、立克次氏体等（答两项即可）（2）接种常见病原体的疫苗使参战人员体内产生相应的抗体和记忆细胞，当病原体侵入人体时，会迅速产生强烈的免疫反应（2019江苏卷）利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培
11、育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：（1）对1号猪使用处理，使其超数排卵，收集并选取处在时期的卵母细胞用于核移植。（2）采集2号猪的组织块，用处理获得分散的成纤维细胞，放置于37的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是。（3）为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行。产出的基因编辑猪的性染色体来自于号猪。（4）为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有（填序号）。DNA测序染色体倍性分析体细胞结构分析抗原抗体杂交解析：（1）据图分析可知，1号猪提供的是卵母细胞，对其注射促性腺激素可使其超数排卵，获得的卵母细胞需要培养到减数
12、第二次分裂中期才能进行核移植。（2）将2号猪的组织块分散成单个的成纤维细胞需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，该细胞的培养应在37 含5%的CO2的恒温培养箱中进行，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。（3）利用胚胎分割技术对图示早期胚胎进行分割，可以获得更多的基因编辑猪；据图分析可知，核移植的细胞核来自于2号猪，因此产出的基因编辑猪的性染色体来自于2号猪。（4）检测病毒外壳蛋白基因（目的基因）是否导入4号猪，可以采用DNA分子杂交法检测目的基因的序列；目的基因表达的最终产物是蛋白质（病毒外壳蛋白），可以利用抗原抗体杂交法进行检测，故选。答案：（1）促性腺激素减数第二次分裂中期（2）胰蛋白酶（
13、胶原蛋白酶）维持培养液的pH（3）分割2（4）热点1胚胎工程及应用1.通过胚胎工程建立的转基因动物模型，常用于基因表达调控的研究、良种动物的筛选以及基因药物的生产等。制备转基因鼠的流程如图所示，请回答下列有关问题：（1）体外受精时，人工采集的动物精子必须经过处理才能完成图示中的过程，完成过程常采用的方法是。（2）图示中甲为处于期的去核卵母细胞。以体细胞为供体进行过程成功率较低，而以胚胎干细胞为供体成功率会显著提高，原因是_。（3）图中重组细胞需要利用技术培养到适宜时期才能进行移植，胚胎移植过程中，是否需要通过注射免疫抑制剂以避免代孕鼠对植入的胚胎产生排斥反应？（填“是”或“否”）。为获得更多转
14、基因鼠，可在胚胎移植前对胚胎进行。（4）进行胚胎移植的优势是可以。解析：（1）体外受精时，人工采集的精子必须经过获能处理才能完成受精作用，过程表示将目的基因导入受体细胞，由于受体细胞是动物细胞，故常用方法是显微注射法。（2）表示动物体细胞核移植，故甲应为处于减数第二次分裂中期的去核卵母细胞。胚胎干细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，故胚胎干细胞核移植的成功率要比体细胞核移植成功率高。（3）重组细胞需要通过早期胚胎培养技术培养到囊胚或桑椹胚时期才能进行移植，胚胎移植过程中，供体胚胎与受体子宫不发生免疫排斥反应，故不需要注射免疫抑制剂来避免代孕鼠对植入的胚胎产生排斥反应。为获得更多转基因鼠，可在
15、胚胎移植前对胚胎进行分割。（4）胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。答案：（1）获能显微注射技术（2）减数第二次分裂中（M中）胚胎干细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易（3）早期胚胎培养否分割（4）充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力胚胎工程技术的几个易错点（1）体外受精注意点。对象：获能精子和成熟卵子。条件：获能溶液或专用受精溶液。（2）精子的两种“获能”处理。培养法：将取自附睾的精子置于“人工配制的获能液”中培养一段时间，使其获能。化学诱导法：将精子置于一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中诱导精子获能。（3）两种“冲卵”的不同。体外受精：冲出的是卵子。胚胎移植：冲出的是早
16、期胚胎。（4）早期胚胎培养液成分的4个“两”。两“盐”：无机盐和有机盐。两“酸”：氨基酸和核苷酸。两“素”：维生素和激素。两“液体”：水和血清。热点2生物技术的安全性及伦理问题2.日本明治大学和京都府立大学的科学家团队通过转基因技术，开发出一种在猪体内生长的可为人类提供移植器官的方法。研究人员首先从胰腺病患者身上提取诱导性多能干细胞（iPSC），然后将干细胞注入猪胚胎中。这种胚胎经过基因改造，不具备长出胰腺的能力，因而在猪身上腾出了一个空间，可供人体器官在猪胚胎内生长。在母猪分娩之前，研究人员将子宫移走，带到无病原体房间将猪仔取出，并用无菌人造牛奶饲养1个月，之后这些猪仔就可以进行器官移植了。
17、请回答下列问题：（1）诱导性多能干细胞（iPSC）具有与胚胎干细胞类似的功能，可以发育成人体的各种组织和器官。人体内有许多的多能干细胞，如乳腺中的多能干细胞、胰腺中的多能干细胞及骨髓、外周血、脐带血中的造血干细胞等，最容易获取的多能干细胞是。多能干细胞的获得，不使用胚胎细胞或卵细胞，也不诱导发育成个体，因此，不会像生殖性克隆那样引发问题。（2）该类用于器官移植的猪的培养过程中，必须要经历、早期胚胎培养和。能培养出长有人体器官的猪，是因为猪与人的反应较小。（3）这种猪的后代是否也会产生人体器官？。（4）为了多获得这种基因改造过的胚胎，可以采用的方法，当处理对象为囊胚时操作要点是_。解析：（1）最容易获取的多能干细胞是骨髓中的造血干细胞；生殖性克隆容易引发伦理学问题。（2）器官移植的猪的培养过程中，必须要经历体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。能培养出长有人体器官的猪，主要是考虑到猪与人的生物结构相似，免疫排斥反应较小。（3）这种猪并未产生可遗传变异，因此它的后代不会产生人体器官。（4）为了多获得这种基因改造过的胚胎，可以采用胚胎分割方法，当处理对象为囊胚时，应该将内细胞团均等分割，因为只有内细胞团的细胞才具有发育的全能性。答案：（1）造血干细胞伦理学（2）体外受精胚胎移植免疫排斥（3）否（或不会）（4）胚胎分割将内细胞团均等分割
