2021版高考生物一轮复习第十一单元现代生物科技专题第41讲胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题课件 57页

第 41 讲　胚胎工程　生物技术的安全性和伦理问题 考点一　体内受精和早期胚胎发育 研析教材 内化基本概念 1. 精子和卵子发生的比较 (1) 精子的发生 (2) 卵子的发生 2. 受精作用的过程 3. 早期胚胎发育过程 思考探究 培养科学思维 1. 精子的形成过程完全是在精巢中完成的 , 卵子的形成是否也完全在卵巢中 进行 ? 提示 : 不是。卵子的形成过程中 , 减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的 , 减数第二次分裂是在受精过程中进行的 , 场所是输卵管。 2. 如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段 , 请据图回答问题 : (1) 用字母、箭头及名称表示出胚胎发育的先后顺序 ? 提示 : A 桑椹胚→ B 囊胚→ C 原肠胚。 (2) 细胞分化、胚层分化分别出现在哪个时期 ? 提示 : 囊胚期、原肠胚期。 (3)2 部位细胞将来的发育情况 ? 提示 : 2 部位细胞为内细胞团细胞 , 将来发育成胎儿的各种组织。 (4) 请在下图中绘出卵裂过程中每个细胞的体积、核内 DNA 含量与时间的关系。 提示 : 如图 : 题型突破 提升核心素养 题型一　配子的发生与体内受精 D 1. 以下关于精子形成过程的叙述 , 不正确的是 ( 　 　 ) A. 精子细胞中的细胞核变为精子头的主要部分 B. 高尔基体发育为头部的顶体 C. 线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘 D. 细胞内的其他物质浓缩为球状 , 叫作原生质滴 , 原生质滴中存在中心体 解析 : 精子细胞中的细胞核变为精子头的主要部分,高尔基体发育为头部的顶体,中心体演变为精子的尾,线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘,其他物质浓缩成原生质滴。 2. 每一物种都可保持本物种染色体数目的稳定 , 在动物受精过程中 , 有一系列的机制保证一个精子与一个卵子结合 , 防止多个精子与卵子结合 , 从而保证本物种染色体数目的稳定。下列哪些活动可防止多个精子与卵子结合 ( 　 　 ) ① 精子细胞变形 , 细胞核物质集中在精子头部　②精子获能　③顶体反应　④透明带反应　⑤卵细胞膜反应 A.①② B.①③ C.③⑤ D.④⑤ D 解析 : 精子细胞的变形使精子具有灵活运动的能力,使精子迅速运动,找到卵子;精子获能是精子在雌性生殖道中经过一系列的生理变化,获得受精的能力;顶体反应是顶体内的酶释放出来,溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通路;透明带反应是指精子触及卵细胞膜的瞬间,会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应;精子进入卵子后,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,这就是卵细胞膜反应。 3. 如图 1 为产生成熟精子的结构示意图 , 图 2 为家畜卵子发生和成熟过程示意图。请据图回答下列有关问题 : (1) 哺乳动物精子的发生是在 　　　 　 内完成的 ; 卵子的发生是在雌性动物的 　　　　 内完成的。  (2) 精子头部的顶体是由 　　　　　 　 发育来的 , 在受精阶段发生顶体反应 , 释放 　　　　 溶解卵丘细胞之间的物质和透明带。 解析 : (1)哺乳动物精子的发生是在睾丸内完成的,卵子的发生是在雌性动物的卵巢内完成的。 (2)精子头部的顶体是由高尔基体发育来的,在受精阶段发生顶体反应释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质和透明带。受精过程中阻止多精入卵的两道屏障分别是透明带反应和卵细胞膜反应。 答案 : (1) 睾丸　卵巢 (2) 高尔基体　顶体酶　透明带反应和卵细胞膜反应 (3) 图 2 中①代表个体发育的 　　　　 期 ,③ 代表 　　　 　 ( 写结构名称 );⑦ 代表 　　　　　　　 ( 写细胞分裂时期 ) 。  (4) 精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在 　 　　　　　 完成的。  解析 : (3)初级卵母细胞的储备在①胎儿期完成;③代表卵细胞膜。初情期后发生的变化是指初级卵母细胞经过④减数第一次分裂(MⅠ)形成⑤次级卵母细胞和⑥第一极体,次级卵母细胞经过⑦减数第二次分裂(MⅡ)形成卵细胞和第二极体,然后由卵细胞与精子结合形成合子(受精卵)。 (4)哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备,是在出生前(即胎儿时期)完成的。 答案 : (3)胎儿　卵细胞膜　减数第二次分裂(MⅡ) (4)出生前(即胎儿时期) (5) 一个次级卵母细胞经减数分裂形成 　　　　 个卵子和 　　 　　 个第二极体。  解析 : (5) 一个次级卵母细胞经减数分裂形成 1 个卵子和 1 个第二极体。 答案 : (5)1 　 1 题型二　早期胚胎发育过程分析 4. 以下关于桑椹胚的说法不正确的是 ( 　 　 ) A. 胚胎细胞数目达到 32 个左右时 , 形似桑椹 B. 每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能 , 即每个细胞都具有全能性 C. 良种母牛体内的桑椹胚细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛 , 性别一定为雌性 D. 是由受精卵经有丝分裂产生的 C 解析 : 当胚胎细胞数目达到 32 个左右时 , 胚胎形成致密的细胞团 , 形似桑椹 , 叫做桑椹胚。实验证实 , 这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能 , 属于全能细胞。这些细胞都是由受精卵经有丝分裂产生的 ; 良种母牛体内的桑椹胚是由受精卵发育而成的 , 受精卵经有丝分裂形成的各细胞基因型相同 , 由它们克隆而成的小牛性别也相同 , 但不一定都是雌性 , 这要视一开始此受精卵的情况而定。若受精卵为 XY 型 , 则为雄性 ; 若受精卵为 XX 型 , 则为 雌性。 考点二　体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用 研析教材 内化基本概念 1. 体外受精 2. 早期胚胎培养 (1) 培养目的 : 检查 和受精卵的 。 (2) 培养液成分 (3) 胚胎处理 : 或冷冻保存。 受精状况 发育能力 向受体移植 3. 胚胎工程的应用 (1) 胚胎移植 ①概念剖析 a. 供体 : 能提供早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到胚胎的雌性动物。 b. 受体 : 的其他雌性动物。 c. 结果 : 产生新个体。 ②意义 : 充分发挥 。 ③地位 : 胚胎工程其他技术的最后一道工序。 ④生理学基础 a. 移入 : 排卵后 , 的生理变化是相同的。 b. 收集 : 早期胚胎处于 。 c. 存活 : 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生 。 d. 遗传性 : 供体胚胎可与受体子宫建立正常的 联系 , 但移入受体的供体胚胎的 不受任何影响。 同种的、生理状态相同 雌性优良个体的繁殖潜能 供受体生殖器官 游离状态 免疫排斥反应 生理和组织 遗传特性 ⑤基本程序 妊娠 (2) 胚胎分割 ①概念 : 采用机械方法将早期胚胎分割成 2 等份、 4 等份或 8 等份等 , 经 获得同卵双胎或多胎的技术。 ②材料 : 发育良好、形态正常的 。 ③实质 : 属于动物的 。 ④分割要求 : 对囊胚阶段的胚胎进行分割时 , 要注意将 均等分割 , 否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 移植 桑椹胚或囊胚 无性生殖 内细胞团 (3) 胚胎干细胞 (ES 或 EK 细胞 ) ① 来源 : 。 早期胚胎或原始性腺 ②特点 ③应用 : 治疗人类某些顽症 ; 培育人造 , 用于器官移植 ; 研究体外细胞分化等。 组织器官 思考探究 培养科学思维 1. 下图为牛胚胎移植的基本程序 , 请据图回答 : (1) 图中 a 、 b 、 c 过程分别是指 　　　　　 、 　　　　　 、 　　　　　　 。  提示 : 超数排卵处理　胚胎的收集 ( 或冲卵 ) 　胚胎移植 (2) 在胚胎移植过程中 , 供、受体母牛选择好后 , 要对供体和受体进行同期发情的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。  提示 : 使供、受体母牛处于相同的生理状态 , 以保证移植的胚胎能够继续正常 发育。 (3) 妊娠检查是指图中的 　　　　 ( 填“ d” 或“ e”) 。  提示 : e (4) 胚胎移植的实质是指 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。  提示 : 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。 2.SRY—PCR 胚胎的性别鉴定技术有何优点 ?( 至少答出两点 ) 提示 : 取样少、检测时间短、对胚胎损伤小、在生产上应用方便等。 题型突破 提升核心素养 题型一　体外受精及早期胚胎培养 1 .(2016 · 江苏卷 ) 印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物 , 通过胚胎工程技术 , 可以让家猫代孕而繁育 , 主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是 ( 　 　 ) A. 步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割 B. 诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞 C. 受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液 D. 步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同 B 解析 : 步骤甲、乙分别指受精作用、胚胎移植 ; 诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素 , 只能作用于性腺 ; 受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自受精卵 ; 受精过程使用的培养液是专用的受精溶液 , 与早期胚胎培养所用的发育培养液有区别。 2 .(2019 · 湖北沙市模拟 ) “ 三亲婴儿”是为了避免母亲线粒体遗传病传给下一代。下图为培育“三亲婴儿”的过程示意图 , 回答下列问题 : (1) 对捐卵者的健康要求是 　　　　　　　 　 。通常给捐献卵母细胞者注射 　　　　　　　 使其超数排卵。  (2) 重组细胞需要培养到 MⅡ 中期的原因是该时期后的卵母细胞具备 　　　 。培育“三亲婴儿”的过程属于 　　　　 ( 填“有性”或“无性” ) 生殖。  解析 : (1)“三亲婴儿”是为了避免母亲线粒体遗传病传给下一代,故对捐卵者的健康要求是不患线粒体病。通常给捐献卵母细胞者注射促性腺激素使其超数排卵。 (2)重组细胞需要培养到MⅡ中期的原因是该时期后的卵母细胞具备受精能力。培育“三亲婴儿”的过程属于有性生殖。 答案 : (1)不患线粒体病　促性腺激素　 (2)受精能力　有性　 (3) 重组细胞在体外受精后还要在发育培养液中继续培养 , 目的是 　　　　　　 。从受精卵到“三亲婴儿”还需用到早期胚胎培养和 　　　　　 技术。  (4)“ 三亲婴儿”技术类似于设计试管婴儿 , 设计试管婴儿相比试管婴儿的主要区别是 : 胚胎在植入子宫前须进行 　　　　　　　　　 。  解析 : (3) 将体外培养成熟的卵母细胞与经化学诱导法获能的精子在体外受精后 , 移入发育培养液中继续培养 , 目的是检查受精状况和受精卵的发育能力。从受精卵到“三亲婴儿”还需用到早期胚胎培养和胚胎移植技术。 (4)“ 三亲婴儿”技术类似于设计试管婴儿 , 设计试管婴儿相比试管婴儿的主要区别是 : 胚胎在植入子宫前须进行基因检测。 答案 : (3) 检测受精状况和受精卵的发育能力　胚胎移植　 (4) 基因检测 ( 遗传学诊断 ) 　 题后提升 早期胚胎培养与动物细胞培养的比较 项目 早期胚胎培养 动物细胞培养 原理 细胞的分裂分化 细胞分裂 目的 获得早期胚胎 获得大量细胞 盐类 有机盐、无机盐 无机盐、微量元素 营养物质 氨基酸、核苷酸 糖、氨基酸 调节物质 维生素、激素 促生长因子 特有成分 血清 血清、血浆 题型二　胚胎工程技术及其应用 3 .( 双选 )(2015 · 广东理综 ) 如图为培育转基因山羊生产人 β 酪蛋白的流 程图。 下列叙述正确的是 ( 　 ) A. 过程①所用的人 β 酪蛋白基因可从人 cDNA 文库中获得 B. 过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植 C. 过程③可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体 D. 过程④人 β 酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译 AC　 解析 : 胚胎移植一般选桑椹胚或囊胚期胚胎进行移植 , 不能选用原肠胚 ; 基因的转录发生在细胞核内。 4. 控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义。目前 , 分离精子技术是有效的性别控制方法。例如 , 牛的含 X 染色体的精子的 DNA 含量比含 Y 染色体的精子的 DNA 含量高出 4% 左右 , 利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来 , 再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛 ( 如图所示 ) 。 根据以上信息回答下列相关问题 : (1) 图中过程①采集精子时 , 对公牛常采用 　　　　　　 法 , 获得的精子经 　　　　　　 诱导后才能受精。  (2) 图中过程③通常采用 　　　　　　 技术。在这个过程中 　　　　　　 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。防止多精入卵的生理反应有 　　　　　　　　　　　　　　 。  解析 : (1)采集精子的方法主要有三种:手握法、假阴道法、电刺激法,对于牛常采用的方法是假阴道法,且采集后的精子需经化学药物诱导使之获能。 (2)精子和卵子受精时会发生一些重要的生理反应,如顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应,其中后两者是防止多精入卵的主要生理过程。 答案 : (1) 假阴道　化学药物 ( 一定浓度的肝素或钙离子载体 A23187 溶液 ) 　 (2) 体外受精　获能　顶体　透明带反应和卵细胞膜反应 (3) 在体外培养受精卵时 , 除了给予一定量的 O 2 以维持细胞呼吸外 , 还需要提供 　　　　　　 气体以维持 　　　　　　 。  (4) 为了确保得到所需性别的试管牛 , 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 : 　　　　　　 。  解析 : (3) 在体外培养受精卵时 , 需要提供一定量的 CO 2 以维持培养液的 pH 。 (4) 取早期胚胎细胞进行检测 , 如果含有 Y 染色体 , 一定是雄性 , 否则为雌性。 答案 : (3)CO 2 　培养液的 pH (4) 分析胚胎细胞的染色体组型 ( 其他合理答案也可 ) 5 .(2019 · 河北正定联考 ) 胚胎干细胞 (ES 细胞 ) 具有持续分裂和分化成各种组织细胞的能力。科学家利用已分化的细胞培养出的诱导性多功能干细胞 (IPS), 也具备胚胎干细胞的特点 , 诱导产生 IPS 细胞前两个阶段为 :① 分离和培养宿主细胞 ;② 将相关转录因子基因导入宿主细胞 ( 如图所示 ) 。请回答下列问题 : (1) 培养宿主细胞应在含有 　　　　　　　　　　　　 的恒温培养箱中进行 , 所用的培养基需加入的天然成分为 　　　　　　 　 , 为及时清除代谢产物需 　　　　　　　　　　　 。  (2) 要获得大量的转录因子基因可用 　　　　　　　 方法 ; 据图可知 , 将基因导入宿主细胞所用的载体为 　　　　　　　 。  (3)IPS 细胞或 ES 细胞在医学上的应用是 　　　　　　　　　　　　　　 , 其优点为 　　　　　　　　　　　　 。  解析 : (1) 培养动物细胞应在含有 5%CO 2 和 95% 的空气的恒温培养箱中进行 , 其中 5% 的 CO 2 的作用是维持培养液的 pH, 所用的培养基需加入的天然成分为血浆、血清 , 为及时清除代谢产物需定期更换培养液。 (2)PCR 技术是一种体外扩增 DNA 片段的技术 , 其原理是 DNA 双链复制 , 故可通过 PCR 技术扩增转录因子基因。据图可知 , 将基因导入宿主细胞所用的载体为病毒。 (3) 胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞 , 是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞 , 可通过定向诱导分化培育出人造组织器官 , 解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后的免疫排斥问题。其优点是不会产生免疫排斥反应。 答案 : (1)5%CO 2 和 95% 的空气　血浆、血清　定期更换培养液　 (2)PCR 扩增　病毒　 (3) 培育人造组织器官 , 解决临床供体器官不足问题　不会产生免疫排斥　 考点三　生物技术的安全性和伦理问题 研析教材 内化基本概念 1. 转基因产品的安全性 (1) 对转基因产品的安全性存在争论的原因 : 当人们面对原本是自然造就的生命形式被 后具有了全新特征的现实时 , 由于人们因各种各样的差异 , 具有不同的价值观取向 , 出现了激烈的争论是正常的。 (2) 对转基因产品的安全性存在争论 : 人们特别是在 等方面发生激烈的争论。 (3) 理性看待转基因技术 ①清晰地了解转基因技术的 和操作规程。 ②正确看待人们的观点受到复杂的政治、经济和 等因素的影响。 ③要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。 人为改造 转基因食品的安全性 原理 文化 2. 生物技术的伦理问题 (1) 设计试管婴儿引发的伦理道德问题 观点 理由 不符合 伦理道德 ①把试管婴儿当作人体零配件工厂 , 是对生命的 . ②早期的生命也有活下去的权利 , 抛弃或杀死多余胚胎 , 无异于“谋杀” ③有人会滥用设计试管婴儿技术 , 如设计婴儿 . 符合伦 理道德 ①设计试管婴儿是为了救人 , 是救治患者最好、最快捷的方法 之一 ②提供骨髓中 并不会对试管婴儿造成损伤 ③脐带血乃试管婴儿的“身外之物” 不尊重 造血干细胞 性别 (2) 基因检测引发的伦理道德问题 遗传性 观点 理由 不符合伦 理道德 ①基因检测结果本身就足以给受检者带来巨大的心理压力 , 况且许多 疾病至今还没有有效的治疗方法 ②个人基因资讯的泄露会导致 . 符合伦理 道德 ①对一些遗传性疾病通过 可以及早采取预防措 施 , 及时进行治疗 , 达到挽救患者生命的目的 ②对于基因歧视现象 , 可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决 基因歧视 基因检测 3. 生物武器的种类 (1) 连线 提示 : ① — b 　② — c 　③ — a (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 思考探究 培养科学思维 1. 试管婴儿和设计试管婴儿的比较 (1) 不同点 ①所用技术手段 : 设计试管婴儿胚胎移植前 　　　　 ( 填“需要”或“不需要” ) 进行遗传学诊断或基因诊断 , 试管婴儿 　　　　 ( 填“需要”或“不需要” ) 进行遗传学诊断或基因诊断。  提示 : 需要　不需要 ②应用 : 试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题 , 设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。 (2) 相同点 ( 答出三点即可 ) 。 提示 : 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。 2. 为了防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中的其他植物 , 科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中 , 其原因是什么 ? 提示 : 受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞 , 精子中几乎不含叶绿体基因组 , 即叶绿体中的目的基因不会通过花粉传递给下一代 , 将目的基因导入受体细胞的叶绿体基因组中可防止造成环境污染。 题型突破 提升核心素养 题型一　考查转基因技术的安全性 1. 面对转基因生物的安全性问题 , 以下解决方法合理的是 ( 　 ) A. 一旦发现转基因生物出现了安全性问题 , 要马上停止实验 , 并封存重组生物 B. 对外源 DNA 进行认真选择 , 避免产生对人体有毒害的或过敏的蛋白质 C. 对用大肠杆菌作为转基因受体的菌株 , 限定必须使用在 40 ℃ 下便会死去的 菌株 D. 把重组 DNA 的转移限制在遗传上没有缺陷的生物上 B　 解析 : 在转基因生物或其产品研究过程中 , 要自觉遵守科学研究道德 , 如一旦发现转基因生物出现了安全性问题 , 要求马上停止实验 , 并销毁重组生物 ; 对外源 DNA 进行认真选择 , 避免产生对人体有毒的或过敏的蛋白质 ; 对用大肠杆菌作为转基因受体的菌株 , 限定必须使用在 37 ℃ 人体体温下便会死去的菌株 ; 把重组 DNA 的转移限制在遗传上具有特定缺陷的生物上。 题型二　生物技术的伦理问题 2. 据报道 , 英国某医院的医生利用基因诊断和胚胎筛选技术 , 使一对拥有乳腺癌家族病史的英国夫妇顺利孕育一名排除乳腺癌隐患的“设计试管婴儿”。 如图是该“设计试管婴儿”培育的流程图 : (1) 材料中“体外受精”主要包括 　　　　　 、 　　　　　　　 和受精阶段。  (2) 人的早期胚胎培养过程中要保证全面获得营养物质和调节物质 , 可在培养液中添加 　　　　 、激素等 ; 为防止杂菌污染可在培养液中添加 　　　　　　 。  (3) 世界首例抗乳腺癌“设计试管婴儿”的诞生引发了伦理争议 , 请你说明反对这一技术应用于人类的理由 :     解析 : (1) 体外受精包括精子的获取和获能 , 卵母细胞的采集和培养以及受精等阶段。 (2) 动物细胞培养的培养液中应添加血清 , 为防止杂菌污染可添加抗生素。 (3) 开放性问题 , 答案合理即可。 答案 : (1) 精子的获取和获能　卵母细胞的采集和培养 (2) 血清　抗生素 (3) 在“设计试管婴儿”过程中需对胚胎进行筛选 , 这是对生命的不负责任 ; 含有致癌基因的胚胎在长大成人后 , 也有不患病的可能 ; 基因筛选会在不久的将来愈演愈烈 , 最终变成从相貌、智力等方面对人类的胚胎事先进行筛选 , 变成名副其实“设计”出来的婴儿 ( 答对一点即可 , 其他合理答案也可 ) 课堂小结 [ 构建知识网络 ] [ 强化思维表达 ] 1. 一个基本程序 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。 2. 两次使用激素 胚胎移植过程中两次使用激素 , 第一次用激素对供、受体进行同期发情处理 , 第二次用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。 3. 两次检查 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。 4. 两个过程 (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) 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。