【生物】2020届一轮复习人教版胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题学案

【生物】2020届一轮复习人教版胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题学案

‎2020届 一轮复习 人教版 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题 学案 ‎【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(Ⅰ)。2.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。3.胚胎工程的应用(Ⅱ)。4.转基因生物的安全性(Ⅰ)。5.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。6.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。‎ 考点一　体内受精和早期胚胎发育 见学生用书P217‎ ‎1．精子和卵子的发生 ‎2．受精 ‎(1)精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道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，到减Ⅱ中期时，才具备与精子受精的能力。‎ ‎(3)受精过程：获能的精子穿过放射冠和透明带→精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别→精子遗传物质进入卵细胞→原核形成和融合。‎ ‎(4)防止多精子入卵的机制：第一道屏障：透明带反应，第二道屏障：卵细胞膜反应。‎ ‎(5)受精标志：在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。‎ ‎3．早期胚胎发育 ‎　诊断辨析 ‎(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。(　×　)‎ ‎　热图解读 如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图分析：‎ ‎(1)A、B、C的名称分别是什么？‎ ‎(2)图中的4和7两个空腔是同一个结构吗？‎ ‎(3)细胞分化开始出现于哪个时期？l部分的细胞将来形成什么结构？‎ ‎(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　(1)桑椹胚、囊胚、原肠胚。‎ ‎(2)不是，分别是囊胚腔和原肠腔。‎ ‎(3)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)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。‎ 考向一　配子的产生过程 ‎1．哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(n表示染色体组)。‎ 据图分析，下列叙述错误的是 (　　)‎ A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节 ‎ B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子 ‎ C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同 ‎ D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞 ‎ 解析　据图可知，次级卵母细胞的形成过程需要促性腺激素的调节；次级卵母细胞要在精子的刺激下才能经过减数第二次分裂形成成熟的卵子；Ⅱ细胞的分裂后期为减数第一次分裂后期，Ⅲ细胞分裂后期为减数第二次分裂后期，二者的染色体数均为2n，Ⅳ细胞的分裂后期为有丝分裂后期，染色体数为4n；转基因动物的培育需要将受体细胞培育为完整的生物体，Ⅳ细胞为受精卵，具有全能性，可作为受体细胞。‎ 答案　C ‎2．分析下面图解，判断以下哪一项不是精子、卵细胞发生的区别(　　)‎ A．初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间 B．MⅠ和MⅡ的时间连续性 C．成熟生殖细胞是否经过变形 D．成熟生殖细胞中染色体的数目 解析　初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后形成的。精子的产生过程中，MⅠ和MⅡ是连续的，而卵细胞产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子与卵细胞结合的过程中才完成MⅡ。精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形。成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。‎ 答案　D 考向二　体内受精及早期胚胎发育过程 ‎3．下列关于受精过程的叙述，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 解析　大量获能的精子接触到卵子周围的放射冠时，即开始释放顶体酶，解离放射冠的卵丘细胞之间的物质，这样部分精子可径直接触到透明带，A错误；透明带反应是多精入卵的第一道屏障，卵细胞膜的封闭作用是第二道防线，B正确；精子与卵细胞膜相互融合，精子的头部即进入卵细胞中，C正确；雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂，D正确。‎ 答案　A ‎4．如图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是(　　)‎ A．图中①过程表示胚胎发育，②过程表示胚后发育 B．受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大 C．兔子、雄鹰和眼镜蛇在个体发育过程中会出现羊膜 D．原肠胚是进行胚胎移植的最好时期 解析　由受精卵发育为幼体是胚胎发育，由幼体发育为成体是胚后发育，A项错误；卵裂形成的囊胚总体积基本不变，而每个细胞的体积减小，B项错误；兔子、雄鹰、眼镜蛇分别是哺乳类、鸟类和爬行类动物，都是真正的陆生脊椎动物，羊膜和羊水能保证其胚胎发育所需的水环境，还具有防震和保护作用，C项正确；原肠胚期已发生了细胞的分化，最好在早期胚胎时进行移植，如牛、羊一般在桑椹胚或囊胚阶段移植，而其他生物要在更早阶段进行，D项错误。‎ 答案　C 整合提升 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．细胞体积：胚胎总体积不变或略有缩小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。‎ ‎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。 ‎ 考点二　体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的伦理应用 见学生用书P218‎ ‎1．体外受精 ‎(1)精子的采集与获能：采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法等；获能方法有培养法和化学诱导法。‎ ‎(2)卵母细胞的采集和培养：给哺乳动物注射促性腺激素，使其超数排卵，然后从输卵管中冲出；也可从废弃的卵巢或活体卵巢中采集，但需要培养到减Ⅱ中期时，才可受精。‎ ‎(3)体外受精：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。‎ ‎2．早期胚胎培养 ‎(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。‎ ‎3．胚胎移植 ‎(1)地位：胚胎工程等其他技术的最后一道工序。‎ ‎(2)过程 ‎(3)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。‎ ‎4．胚胎分割 ‎(1)材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。‎ ‎(2)实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性繁殖或克隆。‎ ‎(3)注意：对囊胚分割时，注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。‎ ‎5．胚胎干细胞 ‎(1)来源：早期胚胎或原始性腺。‎ ‎(2)特点：形态上，体积小、核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。‎ ‎(3)培养过程 ‎6．关注生物技术的伦理问题 反对 支持 伦理方面 中国不反对治疗性克隆 克隆人 违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆 技术方面 技术不成熟，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、染色体检查等方面解决技术问题 设计试管婴儿 胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”‎ 提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤 基因检测 技术方面 很难用在具体医疗中 有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施 道德方面 可能引起基因歧视 通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法，解决基因歧视现象 ‎　诊断辨析 ‎(1)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。(　×　)‎ ‎(2)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。(　×　)‎ ‎(3)在胚胎移植中，对供体母畜要做超数排卵处理，对供、受体要做同期发情处理。(　√　)‎ ‎(4)胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。(　×　)‎ ‎(5)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。(　√　)‎ ‎　热图解读 胚胎移植是胚胎工程中的核心技术，下图表示胚胎移植的操作流程。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？‎ ‎(4)排卵和冲卵有什么区别？ ‎ 提示　(1)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。‎ ‎(4)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。‎ 考向一　体外受精过程 ‎1．下图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是(　　)‎ A．获取的精子经获能后才能进行体外受精 B．②过程只与细胞膜的流动性有关 C．③过程的细胞增殖方式是有丝分裂 D．④过程属于胚胎移植过程 解析　在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能进行体外受精；图中的②过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(与膜的流动性有关)、核的融合等；③过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂；④过程是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程。‎ 答案　B ‎2．根据哺乳动物体外受精的过程回答以下问题。‎ ‎(1)体外受精的过程主要包括__________________________________、‎ ‎________________________及受精等几个步骤。‎ ‎(2)采集精子的方法主要有____________________、______________和__________。获能的方法有___________和________________。‎ ‎(3)体外采集小鼠的卵子常用________。‎ A．超数排卵处理法 B．活体采卵法 C．从早期胚胎中采集 D．从屠宰后母鼠卵巢中采集 ‎(4)怎样用一个流程图表示体外受精过程？‎ 答案　(1)卵母细胞的采集和培养　精子的采集和获能 ‎(2)假阴道法　手握法　电刺激法　培养法　化学诱导法　(3)A ‎(4)如图所示 考向二　早期胚胎的培养和胚胎移植的过程分析 ‎3．(2017·江苏)下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是(　　)‎ A．精子在获能液中于‎37 ℃‎、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能 B．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用 C．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异 D．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育 解析　精子在获能液中于适宜条件下培养可以使精子获能，A项正确；小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射促性腺激素能促进其超数排卵，B项正确；分割的胚胎细胞虽有相同的遗传物质，但由于生物的性状还受环境等因素的影响，故发育成的个体会存在形态学差异，C项错误；胚胎干细胞可以发育成组织、器官，注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育，D项正确。‎ 答案　C 高考教材 本题以选修三P69～P73胚胎工程“体外受精和早期胚胎培养”为源，从知识内容上考查动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的应用等，从目标要求上考查考生的理解能力 ‎ 跟|题|变|式 ‎4．随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是健康的黄牛，请据图回答下列问题：‎ ‎(1)应用1中获得的良种小牛，遗传物质来源于____________个体，性别为________。‎ ‎(2)在应用2、3、4中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其________，得到的卵母细胞需要发育至______________(时期)才能受精。‎ ‎(3)应用3可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将________均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需从________细胞取样做DNA分析。‎ ‎(4)应用4中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需要适宜的温度、无菌、无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核苷酸，还要加入________；向培养液中通入95%空气和5%二氧化碳，空气中的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养基的________。‎ 解析　(1)应用1属于核移植技术，供体1主要提供细胞核，供体2主要提供细胞质(有细胞质基因)，所以小牛的遗传物质来自于供体1和供体2，且性别由供核的良种荷斯坦高产奶牛(雌)决定。(2)精子和卵子在体外受精前必须做好相应准备才能成功结合。(3)对胚胎进行性别鉴定取滋养层细胞做DNA分析即可。(4)动物细胞培养需要无菌、无毒、营养、气体等条件。‎ 答案　(1)供体1和供体2　雌性 ‎(2)获能　减数第二次分裂中期(或答MⅡ中期)‎ ‎(3)内细胞团　滋养层 ‎(4)动物血清(或血浆)　pH 考向三　胚胎分割和胚胎干细胞的应用及过程分析 ‎5．下列关于胚胎分割的叙述，正确的是(　　)‎ A．可以将胚胎任意分割成多块 B．胚胎分割是一种有性生殖 C．胚胎分割后，移植获得的后代基因型完全相同 D．胚胎分割是在动物体内进行的 解析　胚胎分割可以看作无性生殖，它所形成的后代基因型完全相同，遗传性状极为相似。胚胎分割是在动物体外进行的操作，但不能无限分割。‎ 答案　C ‎6．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细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，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)可由囊胚的________分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向________后用于疾病的细胞治疗。‎ 解析　(1)获得体细胞后进行的初次培养称为原代培养；培养的细胞会出现接触抑制现象。‎ ‎(2)利用人工方法从灰鼠输卵管内获得胚胎的过程称为冲卵；也可从灰鼠体内取出卵子通过体外受精后再进行早期胚胎培养。‎ ‎(3)将重组胚胎通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内进行发育；暂不移入的胚胎可利用冷冻法保存。‎ ‎(4)ES细胞可由囊胚的内细胞团分离后获得；可通过对iPS细胞进行定向诱导分化形成所需组织用于疾病的细胞治疗。‎ 答案　(1)原代培养　接触抑制 ‎(2)冲卵(或冲胚)　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 考向四　胚胎工程的伦理问题 ‎7．生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述，错误的是(　　)‎ A．应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质 B．关于克隆人中国政府的态度是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆 C．反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿 D．生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力 解析　本题综合考查人们对现代生物技术的安全性与伦理问题的讨论。将目的基因导入另一生物体内后，可能会产生新的有害成分，所以需严格选择目的基因，A项正确；生殖性克隆人违反了人类现有伦理道德，中国政府的态度是禁止生殖性克隆人实验，但不反对治疗性克隆，B项正确；将试管婴儿技术用于设计婴儿性别等是对设计婴儿技术的滥用，是反对设计试管婴儿的原因之一，C项正确；干扰素是一种对病毒具有特异性杀伤作用的物质，不能用作生物武器，D项错误。‎ 答案　D 整合提升 ‎1．胚胎工程的操作流程 ‎(1)胚胎移植过程中两次使用激素，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)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。‎ ‎(4) ‎2.试管动物与克隆动物的比较 项目 试管动物 克隆动物 技术 基础 体外受精、胚胎移植 核移植技术、细胞培养、胚胎(分割)移植 实例 试管牛 多利羊 过程 生殖 方式 有性生殖 无性生殖 遗传 物质 遗传物质来自两个个体 遗传物质大部分来自供核生物体 意义 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期 加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等 ‎3.试管婴儿和设计试管婴儿的比较 如图，后者比前者多了④过程：‎ ‎(1)不同点 ‎①所用技术手段：设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断，试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断。‎ ‎②应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿主要是为了避免有遗传性疾病的婴儿出生。‎ ‎(2)相同点：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。‎ 微平台·通关必备 ‎【答题术语】‎ ‎1．受精过程：获能的精子穿过放射冠和透明带→精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别→精子遗传物质进入卵细胞。‎ ‎2．防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。‎ ‎3．胚胎发育过程：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官分化→幼体。囊胚开始出现细胞分化，原肠胚出现胚层分化。‎ ‎4．胚胎移植的基本程序：对供、受体的选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎移植→移植后检查。‎ ‎5．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良动物的繁殖潜力。‎ ‎【误区警示】‎ ‎1．界定“人工授精”与“体外受精”‎ 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。‎ ‎2．关注受精过程的2个易混点 ‎(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。‎ ‎3．早期胚胎培养易出现的错误 ‎(1)卵裂阶段的细胞分裂方式——有丝分裂。‎ ‎(2)从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，所以每个细胞体积减小。‎ ‎(3)伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定。‎ ‎(4)该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。‎