高考生物一轮复习第十单元生物技术与工程第37讲胚胎工程及生物技术的安全与伦理问题课件

高考生物一轮复习第十单元生物技术与工程第37讲胚胎工程及生物技术的安全与伦理问题课件

第 37 讲　胚胎工程及生物技术的安全性 与伦理问题 生物技术与工程 （选择性必修 3 ） 第十单元 等级考 (2017 级 ) 课标要求 内容标准 活动要求 1 ．简述动物胚胎发育的基本过程。 2 ．简述胚胎工程的基本技术。 3 ．关注转基因生物的安全性问题。 4 ．举例说出生物武器对人类的威胁。 5 ．讨论生物技术中的伦理问题。 1 ．利用互联网搜集有关干细胞研究进展的资料。 2 ．搜集文献资料，就 “ 转基因食品是否安全 ” 展开辩论。 3 ．搜集历史上使用生物武器的资料，并分析其严重危害。 1. 精子和卵子的发生 考点一　体内受精和早期胚胎发育 项目 精子的发生 卵子的发生 场所 睾丸曲细精管 卵巢 时间 从 __________ 开始 胚胎出现 ____________ 后和初情期以后 变形 __________ 不需变形 分裂 均等分裂 ______________( 第一极体分裂除外 ) 结果 形成 ______ 个精子 形成 ___________ 和 3 个极体 初情期　 性别分化　 需变形　 不均等分裂　 4 　 1 个卵子　 2. 受精 (1) 精子获能：刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在 ________________ 内发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。 (2) 卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到 ____________( 时期 ) ，才具备与精子受精的能力。 雌性动物生殖道　 减 Ⅱ 中期　 (3) 受精过程 顶体　 透明带反应　 卵细胞膜反应　 有丝分裂　 增加　 并不增加或略有缩小　 32 　 全能性　 胎儿的各种组织　 胎膜和胎盘　 表层　 下方　 [ 归纳整合 ] 1 ． 受精过程中的 “ 三大反应 ” 与防止多精入卵受精的 “ 两道屏障 ” (1) 顶体反应：精子的质膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。 (2) 透明带反应：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，称做透明带反应，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，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。 2 ． 关于体内受精应注意的几个问题 (1) 精子获能是指精子获得受精 “ 能力 ” ，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。 (2) 动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。 (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) 受精卵遗传物质的来源：核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核 ( 即精卵各提供 1/2) ，而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。 3 ． 卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律 (1) 有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。 (2) 细胞数目和体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，每个细胞体积减小。 (3) 细胞中 DNA 含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总 DNA 含量增多，但每个细胞中核 DNA 含量保持相对稳定。 [ 思维探究 ] 如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，据图分析： (1)A 、 B 、 C 的名称分别是什么？ 提示： 桑椹胚、囊胚、原肠胚。 (2) 图中的 4 和 7 两个空腔是同一个结构吗？ 提示： 不是，分别是囊胚腔和原肠腔。 (3) 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？ 提示： 细胞分化开始出现于 B( 囊胚 ) 时期， 1 部分的细胞将来形成胎膜和胎盘。 (4) 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？ 提示： 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，但总体积并不增加或略有缩小。 [ 教材深挖 ] 1 ．教材选修 3P 63 ： “ 讨论 ” ：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 ．教材选修 3P 64 “ 旁栏思考 ” ：进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？ 提示： 是的。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成减数第一次分裂。应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。 命题点　受精与早期胚胎发育 1 ． (2019 · 福建福州市检测 ) 下面是哺乳动物受精过程示意图，请据图回答： (1) 图中字母表示的结构名称是： a._________ 。 (2) 图中数字表示的过程是：① ___________________ 。 (3) 在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫做 ___________ 。卵子一般在排出后都要在 ___________ 进一步成熟，才具备与精子受精的能力。 (4) 在精卵相遇时精子发生顶体反应，释放出酶，该酶可溶解 _________________ ，形成穿越的通道。 放射冠　 精子穿过放射冠　 精子获能　 输卵管内　 放射冠和透明带　 解析 　 据图分析，图中①表示精子穿过放射冠，②表示精子穿过透明带，③表示精子进入卵细胞膜，④表示雌雄原核融合， a 表示放射冠， b 表示卵细胞间隙， c 表示雄原核， d 表示雌原核。 (1) 根据以上分析已知，图中 a 表示放射冠。 (2) 根据以上分析已知，图中①表示精子穿过放射冠。 (3) 在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫做精子获能；卵子一般在排出后都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。 (4) 在精卵相遇时精子发生顶体反应，释放出顶体酶，该酶可溶解透明带外面的卵丘细胞群和细胞间的物质，形成穿越放射冠的通道。 2 ． (2019 · 安徽宣城调研 ) 请回答体内受精及早期胚胎发育的有关问题。 (1) 受精卵在透明带内进行有丝分裂的时期，称 ________ ，当早期胚胎的细胞数目达到 32 个时，叫做 _____________ 。这个阶段前的每一个细胞都属于 _______________ 。该实心胚进入子宫腔后，细胞间出现裂隙、胚胎内初次出现空腔，细胞开始分化，此时胚胎称为 _________ 。 (2) 早期胚胎中初次发生分化的细胞分别会成为 —— 位于胚胎表面的单层扁平细胞，称 ______________ ，它们将来发育成胎膜和 _________ ；在腔的一端有一团细胞，称 ____________ ，将发育为胎儿。此时，胚胎中央的腔称为 _____________ 。 (3) 胚胎从透明带中伸展出来的过程叫做 ________ ，此后，胚胎进一步发育为 _________ ，此时的胚胎中有一个由 _________ 包围的囊腔叫 ___________ 。 卵裂期　 桑椹胚　 全能细胞　 囊胚　 滋养层细胞　 胎盘　 内细胞团　 囊胚腔　 孵化　 原肠胚　 内胚层　 原肠腔　 解析 　 受精卵在透明带内进行有丝分裂的时期，称为卵裂期；当早期胚胎的细胞数目达到 32 个时，叫做桑椹胚，这个阶段前的每一个细胞都属于全能细胞；该实心胚进入子宫腔后，细胞间出现裂隙、胚胎内初次出现空腔，细胞开始分化，此时胚胎称为囊胚。 (2) 早期胚胎中初次发生分化的细胞分别会成为 —— 位于胚胎表面的单层扁平细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘；在腔的一端有一团细胞，称为内细胞团，将发育为胎儿。此时，胚胎中央的腔称为囊胚腔。 (3) 胚胎从透明带中伸展出来的过程叫做孵化，此后，胚胎进一步发育为原肠胚，此时的胚胎中有一个由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。 考点二　体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用 促性腺激素　 假阴道法　 电刺激法　 培养法　 获能的精子　 获能溶液　 无机盐和有机盐　 维生素和激素　 氨基酸和核苷酸　 受体移植　 超数排卵　 冲卵　 桑椹胚或囊胚　 妊娠　 雌性优良个体的繁殖潜能　 早期胚胎　 原始性腺　 小　 大　 核仁　 全能性　 发生分化　 人造组织器官　 [ 归纳整合 ] 1 ． 人工授精和体外受精的比较 2 ． 胚胎移植的生理学基础 (1) 发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境。 (2) 早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为胚胎收集提供了可能。 (3) 受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎的存活提供了可能。 (4) 胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传特性不受影响。 3 ． 胚胎移植的实质、优势和时间 (1) 胚胎移植的实质：是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性。 (2) 胚胎移植的优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，从而大大缩短了供体本身的繁殖周期，大大推动了畜牧业的发展。 (3) 胚胎移植时间：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，人胚胎可在 8 ～ 16 个细胞阶段移植。几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段移植，因为此时细胞分化程度较高，移植成功率很低。 4 ． 胚胎移植中的四个注意点 (1) 胚胎移植过程中两次激素使用： 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处理供体使其超数排卵。 (2) 胚胎移植过程中有两次检查： 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。 (3) 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。 (4) 胚胎移植是有性生殖还是无性生殖的判断： 取决于胚胎的来源。胚胎若是由受精卵形成的，则为有性生殖；若是由核移植技术或胚胎分割形成的，则为无性生殖。 [ 思维探究 ] 据图分析胚胎移植的操作流程 (1) 图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？ 提示： 供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。 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) 对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？ 提示： 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) 用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？ 提示： 桑椹胚或囊胚。 (4) 排卵和冲卵有什么区别？ 提示： 排卵是指卵子从卵泡中排出，冲卵是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。 [ 教材深挖 ] 1 ．教材选修 3P 70 ：精子获能就是获得能量吗？ 提示： 不是获得能量，是指精子获得受精 “ 能力 ” 。 2 ．教材选修 3P 79 “ 旁栏思考题 ” ：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？ 提示： 内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。 命题点一　体外受精和早期胚胎培养 1 ． (2019 · 广东江门一模 ) 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对精子进行 ___________ 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。 卵母细胞的采集　 促性腺激素　 获能　 获能溶液　 发育培养液　 胚胎移植　 解析 　 分析图示可知，甲过程为卵母细胞的采集，一般用促性腺激素处理良种母山羊，使其超数排卵。乙过程为精子获能以及受精作用，获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精。丙过程为早期胚胎培养，在发育培养液中进行。丁过程为胚胎移植，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同 ( 而不是性状相同 ) 的其他雌性动物子宫内使之继续发育为新个体。 2 ． (2019 · 山西太原一模 ) 2018 年 1 月 25 日，由中科院神经科学研究所团队克隆的猕猴 “ 中中 ” 和 “ 华华 ” ，登上了全球顶尖学术期刊 《 细胞 》 的封面，该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。回答下列问题： (1) 哺乳动物的体外受精主要包括 ________________ 、 __________________ 等几个主要步骤。 (2) 在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和 ____________ 。 卵母细胞的采集　 精子的获取和受精　 化学诱导法　 (3) 在使用合成培养基培养早期胚胎时，通常还需加入 ______________ 等天然物质，并需要适时 _____________ ，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) 胚胎在受体内的存活的最可能的生理基础是 ____________________________ _______________________ 。 血清 ( 或血浆 ) 　 更换培养液　 受体子宫基本上不对外来胚胎 　 发生免疫排斥反应　 解析 　 哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。 (2) 在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用培养法，对牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法。 (3) 哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，因此在合成培养基中除了加入无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸的营养成分外，还需要加入动物血清等天然物质，并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) 胚胎在受体内的存活的最可能的生理基础是受体子宫基本上不对外来胚胎发生免疫排斥反应。 命题点二　胚胎移植和胚胎干细胞技术应用 3 ． (2019 · 河南郑州调研 ) 某科研机构，致力于研究亚洲的一种珍稀的猫科动物的繁育问题，经过长期研究与实践，取得了突破性进展，可以通过胚胎工程技术，让家猫代孕而繁育，主要步骤如下： (1) 步骤 A 、 B 分别指 ______________________ 。 (2) 诱导超数排卵所注射的激素是 _______________ ，只能作用于性腺。 (3) 受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自 ______________ 。 (4) 受精过程使用的培养液是 _________________________ 溶液，与早期胚胎培养液有区别。 (5) 早期胚胎的正常细胞，染色体数为 2 n ，则产下的幼仔体细胞中性染色体的组成可为 ___________ 。 (6) 如果采用克隆动物的技术来培育，还需要增加 __________ 技术，该技术的原理是：已经分化的 __________________ 具有全能性，从繁殖方式上看，克隆技术是属于 ________ 繁殖。 受精作用、胚胎移植　 促性腺激素　 受精卵　 获能溶液或专用的受精　 XX 或 XY 　 核移植　 动物体细胞核　 无性　 解析 　 (1) 分析题图可知，步骤甲为受精作用，步骤乙为胚胎移植。 (2) 哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能以及受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可对供体进行诱导超数排卵，注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，使其排出更多的卵子。 (3) 精子与卵细胞在输卵管里融合为受精卵，在由受精卵分裂发育成早期胚胎的过程中，其所需要的营养物质主要来自受精卵。 (4) 体外受精是指获能的精子和培养成熟的卵子在相应溶液中受精的过程。一般情况下获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。此溶液与早期胚胎培养液有区别。 (5) 哺乳动物的性别决定方式是 XY 型，则产下的幼仔可能为雌性或雄性，因此该动物体的性染色体组成为 XX 或 XY 。 (6) 如果采用克隆动物的技术来培育，还需要增加核移植技术，该技术的原理是：已经分化的动物体细胞核具有全能性，从繁殖方式上看，克隆技术是属于无性繁殖。 4 ．下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图回答：　　 (1) 胚胎分割时，一般采用发育良好、形态正常的 ____________ 或 ________ ，在对后者胚胎进行分割时，要特别注意将 ____________ 均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此，胚胎分割可以看作动物 __________________ 的方法之一。 (2)① 过程分割出的少量胚体细胞常用来做 ____________ 性别鉴定。 (3) 通常胚胎干细胞 (ES 或 EK 细胞 ) 可以从 ____________ 或 ____________ 中分离得到。 ES 细胞可以增殖，而不发生 ____________ 。 桑椹胚　 囊胚　 内细胞团　 无性生殖 ( 克隆 ) 　 DNA 分析　 早期胚胎　 原始性腺　 分化　 解析 　 胚胎分割时一般采用发育良好、形态正常的桑桑椹胚或囊胚。在对囊胚时期的胚胎进行此项操作时，要特别注意将内细胞团均等分割。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物的无性生殖 ( 克隆 ) 的方法之一。 (2) 利用胚胎分割技术从①过程所示的囊胚分割出的少量胚体 ( 滋养层 ) 细胞，常用来做 DNA 分析性别鉴定。 (3) 胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 ES 细胞在体外培养时可以增殖而不发生分化。 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 ①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。 ②目的基因往往是 ____________ 的基因。 ③外源基因插入宿主基因组的部位往往是 ________ 的。 考点三　生物技术的安全性和伦理问题 基因的结构　 异种生物　 随机　 (2) 对安全性问题的担忧 ①转基因生物与食物安全 a ．反对 “ ______________ ” 。 b ．担心出现 ____________ 。 c ．担心出现新的 __________ 。 d ．担心 ____________ 改变。 e ．侵犯宗教信仰者或素食者的权益。 实质性等同　 滞后效应　 过敏原　 营养成分　 ② 转基因生物与生物安全 a ．可能扩散到新的生态区域，破坏 ____________ 。 b ．成为 “ 入侵的外来物种 ” ，威胁 __________________ 。 c ．可能与某些细菌或病毒杂交，重组出有害的 __________ 。 d ．可能通过花粉传播进入杂草，形成 “ ____________ ” 。 ③转基因生物与环境安全：转基因生物可能会对 ____________ 的稳定性和 ________________ 造成破坏。 (3) 理性看待转基因技术 ①正视转基因技术可能带来的安全性问题，要 ____________ ，不能因噎废食。 ②制定 ______________ ，最大程度地保证转基因技术和产品的安全性。 生态平衡　 其他生物的生存　 病原体　 超级杂草　 生态系统　 人类生活环境　 趋利避害　 政策和法规　 2 ． 关注生物技术的伦理问题 反　对 支　持 克 隆 人 伦理方面 违反了人类的伦理道德观念，中国禁止 __________ 克隆 中国不反对 __________ 克隆 技术方面 技术 __________ ，重构胚胎成功率低，胚胎着床率低、流产率高、畸形率高、出生后死亡率高 可通过胚胎分级、基因诊断、 __________ 检查等方法解决技术问题 设计试 管婴儿 ________ 也是生命，杀死胚胎无异于 “ 谋杀 ” 提供 __________________ 并不会对试管婴儿造成损伤 生殖性　 治疗性　 不成熟　 染色体　 胚胎　 骨髓造血干细胞　 反　对 支　持 基 因 检 测 技术方面 很难用在 __________ 中 有一些遗传性疾病可以通过 ____________ 后在早期采取预防措施 道德方面 可能引起 ____________ 通过正确的科学知识传播、 ____________ 教育和立法，解决基因歧视现象 具体医疗　 基因检测　 基因歧视　 伦理道德　 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。 基因歧视　 及早预防，适时治疗　 4 ． 禁止生物武器 (1) 生物武器的种类 ( 连线 ) (2) 我国政府观点：在任何情况下 __________________________ 生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。 不发展、不生产、不储存　 [ 归纳整合 ] 1 ． 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 2 ． 试管婴儿和设计试管婴儿的异同点 ①过程区别：设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是上图中的 d 。 ②所用技术手段不同：设计试管婴儿胚胎移植前需要进行遗传学诊断，而试管婴儿无需进行遗传学诊断。 ③应用不同：试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。 ④相同点：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。 [ 思维探究 ] 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什么？ 提示： 遗传物质都是 DNA 。 (2) 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。 提示： 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。 (3) 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 ” ，说出其形成过程。 提示： 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。 (4) 试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因。 提示： 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。 [ 教材深挖 ] 1. 教材选修 3P 89 “ 论坛 1 ” ：我国为了保证转基因食物的安全性，都采取了哪些监控和预防措施？ 提示： (1) 立法是监控农业转基因生物安全的有力措施。 (2) 多环节监控。 (3) 安全评价内容具体而严格。 2 ．教材选修 3P 88 “ 寻根问底 ” ：你能举出两个外来物种入侵的实例吗？为什么外来物种入侵会造成严重的危害？ 提示： 外来物种进入新的生态系统之后，由于没有天敌，极易造成生长失控，破坏生态系统的结构。比如，外来的植物疯长，可以对本地一年生和多年生植物的结构比例造成严重影响，通过对植被的生长和结构的影响，从而造成物质循环和能量流动的改变。又如，外来的动物种类，由于它们的选择性觅食和破坏，也会造成物质循环和能量流动的改变。物质循环和能量流动的改变会对生态系统造成严重破坏，比如，有人将美洲食人鲳引入，这一入侵物种就可能会对当地生态系统造成长久性的破坏。 命题点一　转基因生物安全性的判断 1 ． (2019 · 河南洛阳一模 ) 烟草具有较高的经济价值，但易遭受病虫害。为获得抗虫的烟草植株，可将抗虫基因导入烟草细胞。请回答下列问题： (1) 农杆菌的 Ti 质粒上的 T DNA 具有 ____________________________________ __________________ 的特点。将抗虫基因插入 T DNA 上，导入用 ______________ 处理过的农杆菌，筛选成功后让其侵染能分泌 _______ 化合物的烟草细胞，在该化合物的诱导下， Ti 质粒上的 T DNA 依次穿过农杆菌的细胞壁、细胞膜，以及烟草细胞的 _________ 、细胞膜、核膜进入烟草的细胞核中，最后再通过 _____________ 技术获得转基因烟草植株。该技术是否成功还需要进行检测与鉴定，个体水平上的鉴定方法是 _________________ 。 可转移至受体细胞并且能整合到烟草细胞　 Ca 2 ＋ ( 或 CaCl 2 ) 　 酚类　 细胞壁　 植物组织培养　 抗虫接种实验　 染色体的 DNA 上　 (2) 上述方法虽比较经济，但是会存在安全性问题，如将抗虫基因导入到烟草细胞核的染色体 DNA 上，则抗虫基因会随 ________( 填 “ 花粉 ” 或 “ 卵细胞 ” ) 扩散传播，容易产生基因污染，故可以通过基因枪法将 ______________________ 打入烟草细胞叶绿体以实现转化。同时还应注意，目的基因需导入植物细胞叶绿体的非基因序列中，目的是 __________________________________________________________ _________________________________ 。 花粉　 抗虫基因表达载体　 避免叶绿体内源 ( 或自身 ) 基因表达异常，影响烟草 ( 叶绿体 ) 的正常生理功能 　 解析 　 农杆菌的 Ti 质粒上的 T DNA 具有可转移至受体细胞并且能整合到烟草细胞染色体的 DNA 上的特点。将抗虫基因插入 T DNA 上，导入用 Ca 2 ＋ ( 或 CaCl 2 ) 处理过的农杆菌，筛选成功后让其侵染能分泌酚类化合物的烟草细胞，在该化合物的诱导下， Ti 质粒上的 T DNA 依次穿过农杆菌的细胞壁、细胞膜，以及烟草细胞的细胞壁、细胞膜、核膜进入烟草的细胞核中，最后再通过植物组织培养技术获得转基因烟草植株。抗虫基因导入烟草细胞后，是否赋予了烟草抗虫特性，需要做抗虫接种实验。 (2) 如将抗虫基因导入到烟草细胞核的染色体 DNA 上，则抗虫基因会随花粉扩散传播，容易产生基因污染，故可以通过基因枪法将抗虫基因表达载体打入烟草细胞叶绿体以实现转化，以避免基因污染。同时还应注意，目的基因需导入植物细胞叶绿体的非基因序列中，以避免叶绿体内源 ( 或自身 ) 基因表达异常，影响烟草 ( 叶绿体 ) 的正常生理功能。 2 ． (2019 · 河北承德联校一模 ) 一个学习小组的同学在对当地栽培作物种类进行调查时，发现有的地方种植了转基因抗除草剂玉米，这种玉米在喷洒除草剂的环境中生长良好，杂草被除草剂杀死，玉米还能正常生长，给农民节省了很大的人力和物力。跟踪调查还发现，这种转基因玉米除直接食用外，还被加工成食品摆在超市的货架上。请回答下列问题。 (1) 一部分同学认为，这种转基因玉米不会对当地的生物多样性构成威胁。如果你同意这种观点，请列举出三条理由： ① ___________________________________________________; ②___________________________________________________; ③___________________________________________________ 。 玉米与其他植物之间存在生殖隔离　 玉米花粉的传播距离有限　 玉米花粉的存活时间有限　 (2) 用转基因玉米加工的食品被摆在超市货架上，生产厂商根据我国的有关规定，对产品进行转基因生物标志，这样做是为了保护 _______________ 。在有关标识中，应标注 “ ____________________ ” 或 “ ______________________ ” 。如果该产品中已不再含有或检测不出转基因成分，应标注为 “ 本产品为 ______________ 加工制成，但本品中 ________________________ ” 。 费者的知情权　 转基因玉米加工品　 加工原料为转基因玉米　 转基因玉米　 已不再含有转基因成分　 解析 　 转基因玉米不会对当地的生物多样性构成威胁原因是： ①玉米与其他植物之间存在生殖隔离，不会通过传粉导致基因扩散；②玉米花粉的传播距离有限；③玉米花粉的存活时间有限。 (2) 对转基因产品进行转基因生物标志，是为了保护消费者的知情权。应标注 “ 转基因玉米加工品 ” 或 “ 加工原料为转基因玉米 ” 。如果该产品中已不再含有或检测不出转基因成分，应标注为 “ 本产品为转基因玉米加工制成，但本品中已不再含有转基因成分 ” 。 命题点二　克隆技术与试管婴儿 3 ． (2019 · 安徽宣城调研 ) 克隆羊多利的问世，在全世界引发了一场大讨论，其中关于治疗性克隆的问题也成为人们关注的焦点。如图所示为人类治疗性克隆的大概过程，请据图回答下列问题： (1) 过程 A 表示 _____________ ，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由① ___________________ 提供细胞质，进行人工重组。 (2) 经过程 B 得到的结构中，④是未分化的细胞，因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下，胚胎干细胞具有增殖能力并保持 _________ 状态。 (3) 治疗性克隆的结果说明高度分化的体细胞核具有 ____________ 。相同的胚胎干细胞， “ 克隆 ” 的结果各种各样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是 __________________ 的结果。 (4) 对于治疗性克隆仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？ ______ 。为什么？ __________________________________________________________ 。 细胞核移植　 卵子 ( 次级卵母细胞 ) 　 未分化　 全能性　 基因选择性表达　 符合　 因为脐带血不是来自于胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞 　 解析 　 从图中可以看出， A 是细胞核移植的过程，该技术主要是应用患者的体细胞核与去核的卵母细胞进行人工重组。 (2) 胚胎干细胞在体外培养的条件下，具有增殖能力并能保持未分化状态。 (3) 在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，但是动物细胞核的全能性可以表达出来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性表达。 (4) 我们不支持生殖性克隆，但支持治疗性克隆。治疗性克隆符合伦理道德，特别是用脐带血进行治疗 ( 并非胚胎 ) 更符合伦理道德。 4 ． (2019 · 河南八市测评 ) 回答有关试管婴儿的问题： (1) 试管婴儿技术在生物学上所依据的原理是 _______________ ，该图示时期是胚胎发育的 _________ 期。 (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，并进而形成器官和系统，从细胞水平看，卵裂的分裂方式是 _________________ 。 受精作用　 囊胚　 有丝分裂　 (3) “ 试管婴儿 ” 是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子需要事先经过 _________ 处理，卵子要培养到 _____________________( 时期 ) 。除此之外还用到 ____________________________( 填两种 ) 技术。 (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 _________________________ ___________________________________ 。 获能　 减数第二次分裂中期　 早期胚胎培养、胚胎移植　 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；后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断　 破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德 　 1 ． 生态工程与生态经济 (1) 生态工程 ①任务：修复和重建已遭到破坏的生态环境；改善传统的生产方式，提高生态系统的生产力。 ②目的：遵循自然界 ____________ 的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到 ____________ 和 ____________ 的同步发展。 ③特点：与传统工程相比，生态工程是一类 __________ 、多效益、 __________ 的工程体系。 考点四　生态工程 物质循环　 经济效益　 生态效益　 少消耗　 可持续　 (2) 生态经济 ①原则： “ 循环经济 ” 。 ②特点：使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料。 ③目的：实现 __________________ 。 ④手段： ____________ 。 废弃物的资源化　 生态工程　 2 ． 生态工程所遵循的原理 (1) 物质 ____________ 原理　物质在生态系统中循环往复， ____________ 利用。 ( 如无废弃物农业 ) (2) 物种 __________ 原理　物种繁多而复杂的生态系统具有较高的 __________ 稳定性。 (3) 协调与平衡原理　生物与环境的协调与平衡，需要考虑 ______________ 。 (4)__________ 原理　人类处于社会 — 经济 — 自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到 ______________ 等系统的影响力。 (5)__________________ 原理　包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。 循环再生　 逐层分级　 多样性　 抵抗力　 环境承载力　 整体性　 经济和社会　 系统学和工程学　 3 ． 生态工程的类型与实例 ( 连线 ) 4 ． 生态工程的发展前景 和谐共处　 自然规律　 生态环境　 经济、社会效益的结合　 [ 归纳整合 ] 1 ． 理清生态经济、循环经济、生态工程之间的关系 2 ． 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 ) 。 [ 思维探究 ] 以下是某个生态工程的构建模型，解读相关问题： (1) 从生态学角度分析，人们建立如图所示农业生态系统的主要目的是什么？ 提示： 实现物质的循环再生和能量的多级利用。 (2) 该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了利用，这体现了生态工程什么原理？ 提示： 物质循环再生原理。 (3) 该生态工程能生产出无公害大米，原因是什么？ 提示： 减少了化肥和农药的使用量，减少了环境污染。 (4) 将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，原因是什么？ 提示： 蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强。 [ 教材深挖 ] 1 ．教材选修 3P 108 “ 讨论 ” ：如何理解 “ 污染物是放错地方的资源 ” 这句话？ 提示： 对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。 2 ．教材选修 3P 122 “ 讨论 ” ：在 “ 矿区废弃地的生态恢复工程 ” 案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？ 提示： 矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。 命题点一　生态工程的原理的分析与判断 1 ．为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。 (1) 对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如图所示。 t 0 →t 1 ，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的 _________ 转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在 _________________ ，导致群落中植物物种数增加； t 1 →t 3 ，人工林抵抗力稳定性的变化是 _________ ；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间 _________ 加剧。 (2) 通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的 _____________ 原理。 分解者　 种子或繁殖体　 增强　 竞争　 整体性　 解析 　 生态系统成分中的分解者可将有机物转化为无机物，供生产者利用。在群落次生演替过程中，土壤中原有的植物种子或繁殖体增加了人工林生态系统中的植物物种数。图示 t 1 → t 3 阶段，植物物种数增加，该生态系统的抵抗力稳定性增强。植物物种数逐渐增加，物种之间竞争加剧。 (2) 人工林的建设和园林景观的构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，主要体现了生态工程的整体性原理。 1 ．在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑椹胚期 ( 　　 ) 2 ．内细胞团将来发育成胎膜和胎盘 ( 　　 ) 3 ．在胚胎移植中，对供体母畜要进行超数排卵处理，对供、受体要进行同期发情处理 ( 　　 ) 4 ．胚胎移植技术中对供体和受体母畜都要进行相同激素处理 ( 　　 ) 5 ．在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割 ( 　　 ) 6 ．胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点 ( 　　 ) 课堂小结 · 内化体系 ……………………………………………………………………………………………………………… ◎ × 　 × 　 √　 × 　 × 　 √　 7 ．胚胎干细胞在分化诱导因子的作用下可以向不同类型的组织细胞分化 ( 　　 ) 8 ．转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中 ( 　　 ) 9 ．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 ( 　　 ) 10 ．根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量 ( 　　 ) 11 ．我国在西部地区实行退耕还林还草工程，这一工程属于大区域生态系统恢复工程 ( 　　 ) 12 ．依据协调与平衡原理，进行引种工程时，应考虑被引物种与环境的关系 ( 　　 ) √ 　 √　 × 　 √　 √　 √　 1 ．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。 2 ．胚胎移植是胚胎工程中的最后一道 “ 工序 ” ，移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。 3 ．移植胚胎的来源及生殖方式：①核移植后进行早期胚胎培养，其为无性生殖；②体外受精后进行早期胚胎培养，其为有性生殖；③体内受精→冲卵→胚胎移植，其为有性生殖。 4 ．移植胚胎的两次处理：①用激素对供体 ( 雌性个体 ) 和受体进行同期发情处理；②用促性腺激素对供体 ( 雌性个体 ) 进行超数排卵处理。 ……………………………………………………………………………………………………………… ◎ 5 ．胚胎移植成功的两个条件：同种动物之间、供受体生理状态要相同。 6 ．胚胎移植中冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。 7 ．同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性繁殖或克隆。 8 ．转基因生物具有危害≠阻止技术的发展：应用正确的态度对待转基因技术，不能因为可能的危害而阻止技术的发展。 9 ．整体性原理≠系统整体性原理 整体性原理是指社会、经济、自然的协调统一；系统整体性原理是指总体功能大于各部分之和的效果，即 “ 1 ＋ 1 ＞ 2 ” 。 10 ．设计实施生态工程坚持的原则 (1) 首先肯定生态工程的作用，特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用。 (2) 不忘大自然固有的强大的生态恢复能力，但也不能认为只要有了生态工程，就可以走发达国家 “ 先污染、破坏，后治理 ” 的老路。 11 ．辨析传统农业中的间种和套种 间种和套种最大的区别在于是否同时播种，如果同时播种，间行种植，则是间种；如果不同时播种，而且也不同时收获，则为套种。