1、第37讲 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题第十一单元 现代生物科技专题第十一单元 现代生物科技专题考纲点击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.生物技术的安生性和伦理问题()体内受精与早期胚胎发育1精子和卵子的发生比较项目精子的发生卵子的发生 场所睾丸的曲细精管_时间_ _变形_不需变形分裂均等分裂_结果形成 4 个精子形成 1 个卵子和 3 个极体从初情期开始从胚胎出现性别分化后卵巢需变形不均等分裂2.受精(1)精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在_发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。(2)卵 子 的 准
2、备：卵 子 要 在 输 卵 管 内 进 一 步 成 熟，到_期时，才具备与精子受精的能力。雌性动物生殖道减数第二次分裂中(3)受精过程3早期胚胎发育如图甲是卵子的发生过程，图乙表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：(1)图甲中 A 是第一极体，B、E 分别指_，阶段 C 是指胎儿期，阶段 D 是指初情期后，能发生染色体着丝点分裂的阶段是_(填图中标号)。(2)细胞分化开始出现于哪个时期？1 部分的细胞将来形成什么结构？(3)早期胚胎的发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？答案：(1)合子和受精(2)细胞分化开始出现于 G(囊胚)时期。1 部分的细胞将来形成胎膜
3、和胎盘。(3)卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，总的体积基本不变。考向 1 配子的发生1(2018济南模拟)观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题：(1)图中表示的细胞名称依次是_。假设该动物体细胞内有染色体 2N 条，则四种细胞内的染色体数目依次是_。(2)图中 a、b、c 表示细胞分裂，依次为_，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是_(填“a”“b”或“c”)。图中的 p、q 表示的结构依次是_。(3)a、b、c 过 程 依 次 发 生 在 个 体 发 育 的 什 么 时 期？_。精子的发生与之不同的是整个过程都在_后完成。(4)卵子的发生与成熟过程进
4、行到图中_(填序号)时，即完成了受精。答案：(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞 2N、2N、N、2N(2)有丝分裂、M分裂、M分裂 c 透明带、卵细胞膜(3)胎儿期、初情期后、初情期后(受精时)初情期(4)受精过程中的“三大反应”和防止多精入卵受精的“两道屏障”(1)顶体反应：精子膜和顶体膜发生的一系列改变，释放顶体酶。(2)透明带反应：在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜拒绝其他精子再进入卵内，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。考向 2 体内受精及早期胚胎发育过程分析2下列关于受
5、精过程的叙述，错误的是()A获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠B透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂答案：A3(高考江苏卷)下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是()A通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化B胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡C随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加D发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加解析：选 A。A 项，在蛙的胚胎发育过程中，通过细胞分裂增加细胞数量，在囊胚期细胞开始分化。B 项，胚胎发育过程中，既有细胞的分裂和分化
6、，也有细胞的衰老和凋亡。C 项，在蛙胚胎发育的过程中，由于细胞呼吸的消耗，有机物的总量不断减少。D 项，蛙胚发育过程中需要从环境中获得氧气，但利用的营养物质是受精卵自身含有的。胚胎发育过程 体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用1体外受精2早期胚胎培养(1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)；(两素)；(两酸)，另外还有水、血清等。(2)胚胎去向：。维生素、激素氨基酸、核苷酸向受体移植或冷冻保存3胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养(1)胚胎移植地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。主要过程意义：充分发挥_。雌性优良个体的繁殖潜能(2)胚胎分割材料：发育良好，形态正常的。实质：胚胎分割可增加
7、动物后代，其实质是动物的无性繁殖或克隆。注意：对囊胚分割时，注意将均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。桑椹胚或囊胚内细胞团(3)胚胎干细胞(ES 或 EK 细胞)来源：。特点：形态上体积小、细胞核大、核仁明显；功能上具有_；体外培养条件下可以增殖而不分化。培养过程早期胚胎或原始性腺发育的全能性胚胎移植是胚胎工程中的核心技术，下图表示繁育良种奶牛的技术流程示意图。请据图思考下列问题：(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？答案：(1)供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般
8、受体肉牛。选择标准：供体是遗传性能和生产性能优良的个体，受体是健康、有繁殖能力的个体。(2)对供体母牛进行超数排卵处理；对供、受体母牛进行同期发情处理。(3)桑椹胚或囊胚。考向 1 体外受精过程和早期胚胎培养1(2018河南南阳一中月考)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。据图回答下列问题：(1)甲过程为_，该过程中可通过给母山羊注射_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。答案：(1)卵母细胞的采集 促性腺激素
9、(2)对精子进行获能(3)获能溶液 发育培养液(4)胚胎移植考向 2 胚胎移植和胚胎分割的条件和过程2如图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程，其中表示操作过程。请回答以下问题：(1)图中过程涉及的精子需进行_处理；防止多精入卵的两道屏障为_。(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是_。(3)图中过程所用的方法是_。外源基因插入牛受精卵中的 DNA 上后，有的受精卵能发育成转基因牛，而有的会死亡，请分析外源基因插入牛受精卵中的 DNA 上后导致受精卵死亡的最可能原因：_。(4)图中 b、c 分别代表囊胚的_。(5)图中过程表示_，由一个囊胚经过程得到的 B、C 牛性别相同的概率为_。答案：
10、(1)获能 透明带反应、卵细胞膜反应(2)促使其超数排卵(3)显微注射法 外源基因插入牛受精卵中的 DNA 上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达(合理即可)(4)囊胚腔、内细胞团(5)胚胎分割和胚胎移植 100%胚胎移植的三个关键环节（1）移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。（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。考向 3 胚胎干细胞的应用及过程3(2018山东临沂调研)请据图分析回答下列问题：(1)上图中的胚胎干细胞(ES 细胞)可以从_或_中分离获取。(2)过程是将胚胎干细胞置于经 射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞构成的饲养层上
11、，并加入动物血清、抗生素等物质培养，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层能提供胚胎干细胞增殖所需的_，加入抗生素是为了_。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。(3)过程是将带有遗传标记的 ES 细胞注入囊胚的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有_的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是_。(4)过程是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是_。将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是_。(5)过程得到的小鼠畸胎瘤中全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组
12、织和器官。实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是_，该过程研究的意义在于解决_问题。(6)该研究中，包含的生物技术有_(至少写出两种)。解析：(1)胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取。(2)饲养层细胞可为胚胎干细胞增殖提供所需的营养物质，而加入抗生素可防止杂菌的污染。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性。哺乳动物的早期胚胎发育过程为受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚。(4)基因工程中最关键的步骤为构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是显微注射法。(5)为解决临
13、床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等问题，常用转基因动物作为器官移植的供体。为解决免疫排斥问题，在实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其不能形成 T 细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥。(6)该研究中，包含的生物技术有动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植等。答案：(1)早期胚胎 原始性腺(2)营养物质 防止杂菌污染(3)发育的全能性 原肠胚(4)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用 显微注射法(5)去除胸腺后不能形成 T 细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后发生免疫排斥等(6)动
14、物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植(至少答出两项)干细胞的分类及特点专能干细胞多能干细胞全能干细胞 特点只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体 举例上皮组织基底层的干细胞，成纤维细胞造血干细胞胚胎干细胞 生物技术的安全性及伦理问题1转基因生物的安全性(1)转基因生物存在安全性问题的原因 目前对、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。目的基因往往是的基因。外源基因插入宿主基因组的部位往往是的。基因的结构异种生物随机(2)对转基因生物安全性的争论：在_三个方面存在激烈的争论。(3
15、)理性对待转基因技术：_。食物安全、生物安全、环境安全趋利避害，不能因噎废食2生物技术中的伦理问题(1)克隆治疗性克隆与生殖性克隆 类型 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，遗传信息不变中国政府态度：。禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆(2)试管婴儿与设计试管婴儿 试管婴儿与设计试管婴儿都要通过体外受精，并进行体外早期胚胎培养和，不同的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行。胚胎移植遗传学诊断3基因身份证(1)否定的理由：个人基因资讯的泄露造成，势必造成遗传学失业大军、个人婚姻困
16、难和人际关系疏远等。(2)肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高，通过基因检测可以，达到挽救患者生命的目的。4生物武器(1)种类：致病菌、生化毒剂，以及经过的致病菌等。(2)中国政府的态度：在任何情况下_生物武器，并反对的扩散。基因歧视及早预防，适时治疗基因重组不发展、不生产、不储存生物武器及其技术和设备病毒1阅读以下材料，回答问题：材料 自 1984 年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼的研究取得很大进步。如转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快，饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问
17、题。最近，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。(1)转基因鱼培育成功的物质基础是_。(2)已知人的 GH 是一个含有 191 个氨基酸的蛋白质，若将人的GH 基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是_个。(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致其生长速度快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是_。(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因是_。(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是_。试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体
18、鱼的原因是_。解析：(1)转基因技术就是通过基因拼接，把目的基因拼接到载体上，实质上是 DNA 之间的连接。(2)GH 是含有 191 个氨基酸的蛋白质，由于蛋白质、控制蛋白质合成的 mRNA 上的碱基数目及控制蛋白质合成的 DNA 上的碱基数目，三者的比值为 136，所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是 1 146个。(3)该转基因鱼转入的是生长激素基因，生长激素能促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。(4)转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点，当这种鱼扩散到其他环境中时，与其他种类的鱼杂交，被转入的基因就有可能转移到其他的鱼体内，造成基因污染；同时，由于该种转基因鱼具有生长优势，使其
19、捕食对象大量减少，与其他物种竞争时，优势明显，所以可能引起生态危机。(5)三倍体鱼由于不能产生正常的生殖细胞，无法繁殖后代，因此不会造成生态危机。答案：(1)遗传物质都是 DNA(2)1 146(3)转基因鱼受体内合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成(4)转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，引起生态危机(5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体 三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机2(2018合肥模拟)试管婴儿不仅给不孕不育夫妇带来了希望，而
20、且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题，有不可估量的积极作用。(1)“试管婴儿”除了用到体外受精技术外，还用到_(填两种)技术。(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，进而形成器官和系统，从细胞水平看，卵裂的分裂方式是_。(3)下图所示时期是胚胎发育的_期。(4)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是_。(5)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_。答案：(1)早期胚胎培养、胚胎移植(2)有丝分裂(3)囊胚(4)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病；后者胚胎
21、在移植前需进行遗传学诊断(5)可能破坏人类正常的性别比例清一清易错点 1 误认为精子“获能”就是获得能量并认为排卵就是排出卵泡点拨(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。易错点 2 受精的标志受精完成的标志点拨 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。易错点 3 滋养层饲养层点拨(1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。(2)饲养层：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。易错点 4
22、 人工授精体外受精点拨 人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的。易错点 5 混淆克隆动物、试管动物与转基因动物点拨 三类动物的比较如下：项目克隆动物试管动物转基因动物 概念用核移植 的方法获 得的动物用体外受精 的方法获得 的动物 由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物 技术核移植体外受精DNA 重组技术 生殖 方式无性繁殖有性生殖有性生殖或保持原生殖方式 项目 克隆动物试管动物转基因动物 遗传 特性主要与供核 个体相同 具备双亲的
23、遗传性状 具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性 相同 点三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎判一判(1)精子和卵子的发生都是从初情期开始的()(2)从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精()(3)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力()(4)排卵是指卵泡从卵巢中排出()(5)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大()(6)在胚胎移植中，对供体母羊要用促性腺激素进行超数排卵处理()(7)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植()(8)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎()(9)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割()(10)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁不明显和蛋白质合成旺盛等特点()(11)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性()(12)试管婴儿技术属于有性生殖，克隆技术属于无性生殖()(13)转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加()(14)中国反对生物武器，但中国在特殊情况下可以生产生物武器()本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
