步步高高考生物一轮总复习精品讲义 第38讲 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题 新人教版.docx

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步步高高考生物一轮总复习精品讲义第38讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题新人教版

第38讲　胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题

[考纲要求]　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

1．精子和卵子的发生的比较

项目

精子的发生

卵子的发生

场所

睾丸的曲细精管

卵巢

时间

从初情期开始

从胚胎出现性别分化后

变形

需变形

不需变形

分裂

均等分裂

不均等分裂

结果

形成4个精子

形成1个卵子和3个极体

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。

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。

（1）哺乳动物的早期胚胎发育是在输卵管中进行的，一般到桑椹胚期进入子宫，囊胚期着床。

（2）卵裂：

细胞分裂方式是有丝分裂。

（3）囊胚：

由滋养层细胞和内细胞团构成，内细胞团细胞具有发育全能性，能分化出幼体动物的所有组织器官。

（4）原肠胚：

出现了三个胚层和原肠腔。

1．排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。

2．防止多精子入卵的机制包括：

第一道屏障：

透明带反应；第二道屏障：

卵细胞膜反应。

3．受精标志和受精完成的标志

受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。

4．卵裂期细胞体积、数量及胚胎总体积的变化

细胞体积缩小，细胞数量增加，胚胎总体积不变或略有缩小。

1．下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是（双选）（　　）

A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性

B．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断减小

C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性

D．原肠胚发育分化形成内、外两个胚层

答案　AB

解析　同种动物精卵细胞表面有相互识别的特异性蛋白，所以能进行特异性识别。

卵裂球尚未着床，不能从母体获得营养物质，所以细胞的体积会随分裂次数增加而不断减小。

囊胚外表有一层扁平细胞，称为滋养层，将发育成胎盘和胎膜等附属结构，囊胚内部的内细胞团细胞具有发育全能性。

原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层。

2．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

答案　A

解析　受精时精子依次穿越放射冠和透明带；阻止多精入卵的屏障依次是透明带反应和卵细胞膜反应；卵子完成减数第二次分裂是在雄原核形成时进行的。

3．高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。

经32细胞期、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体。

如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，有关叙述不正确的是（　　）

A．①②依次为滋养层、内细胞团

B．高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→卵裂期→32细胞期→囊胚期→原肠胚期→幼体，其中最关键的时期是原肠胚期

C．高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束

D．进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行

答案　D

解析　图示为囊胚期结构，图中①②依次为滋养层、内细胞团。

高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→卵裂期→32细胞期→囊胚期→原肠胚期→幼体，其中原肠胚分化形成三胚层，将来分化成不同的组织、器官，是最关键的时期。

分化开始于囊胚期。

考点二　体外受精和早期胚胎培养[重要程度：

★★☆☆☆]

1．体外受精

（1）卵母细胞的采集和培养

（2）精子的采集和获能

（3）受精：

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作用。

2．胚胎的早期培养

（1）目的：

检查受精状况和受精卵的发育能力。

（2）培养液成分巧记

（3）胚胎处理：

受体移植或冷冻保存。

1．原肠胚不属于早期胚胎

早期胚胎是指可用于移植的胚胎，包括原肠胚之前的囊胚、桑椹胚，甚至更早的阶段。

2．胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分不完全相同

胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等。

易错警示　

（1）获得精子和卵子后，两者并不立即在体外结合：

需要对精子进行获能处理，并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期。

（2）胚胎发育的过程中，细胞的全能性并非完全相同，桑椹胚具有全能性，囊胚是开始分化的阶段，原肠胚时期已出现高度分化。

培育“试管山羊”的基本过程如图所示。

据图回答下列问题。

（1）甲过程为______________________，其过程中可通过给母山羊注射______________使其超数排卵。

（2）乙过程的目的之一是______________________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　

（2）对精子进行获能　（3）获能溶液　发育培养液　（4）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，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。

丁过程是胚胎移植，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。

考点三　胚胎移植和胚胎分割移植与胚胎干细胞[重要程度：

★★★☆☆]

1．胚胎移植

（1）概念剖析

①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。

②受体：

同种的、生理状态相同的其他雌性动物。

③结果：

产生新个体。

（2）意义：

充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。

（3）生理学基础

①移入：

排卵后，供、受体生殖器官的生理变化是相同的。

②收集：

早期胚胎处于游离状态。

③存活：

受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。

④遗传性：

供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性不受任何影响。

（4）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．胚胎分割

（1）概念

①方法：

机械方法。

②分割份数：

将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等。

③目的：

获得同卵双胎或多胎。

（2）定位：

动物无性繁殖或克隆的方法之一。

（3）材料：

发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

（4）要求：

将内细胞团均等分割。

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

1．探究用于移植的胚胎及生殖方式

（1）核移植

无性繁殖。

（2）体外受精

有性生殖。

（3）体内受精→冲卵→移植→有性生殖。

2．同期发情和超数排卵所使用的激素一样吗？

答案　不一样，同期发情处理一般用雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。

3．胚胎移植过程要经过两次检查，分别是：

①冲卵后，对胚胎进行质量检查；②移植后是否妊娠检查。

1．通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。

下列相关叙述，正确的是（　　）

A．对供体和受体母牛都要进行相同激素处理

B．受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行

C．对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植

D．胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低

答案　D

解析　在胚胎移植时，需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，而对受体母牛进行同期发情处理时通常不用促性腺激素，而是用孕激素或前列腺素，A项错误；胚胎移植技术中，移植的胚胎可来自体内受精后发育获得的，也可以是体外受精后进行培养得到的早期胚胎，B项错误；胚胎移植时，移植的胚胎不能用原肠胚，而应该用桑椹胚或囊胚，C项错误；目前二分胚进行胚胎移植的成功率较高，而同卵多胎的成功率很低，D项正确。

2．如图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。

（1）①阶段常用____________激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。

（2）冲卵的生理基础是______________________。

（3）③阶段对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到________或________阶段。

（4）若要通过④获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对③阶段检查合格的胚胎进行______________技术处理，该过程中应注意对______________进行均等分割。

（5）ES或EK细胞的形态特征是____________________________，在培养液中加入____________，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。

答案　

（1）促性腺　

（2）早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系　（3）囊胚　桑椹胚　（4）胚胎分割　内细胞团　（5）体积小、细胞核大、核仁明显　分化诱导因子

解析　

（1）胚胎工程中常用促性腺激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。

（2）早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系，这是冲卵的生理基础。

（3）胚胎移植前对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到囊胚或桑椹胚阶段。

（4）应用胚胎分割技术可以获得遗传物质完全相同的多个新个体，胚胎分割时注意对内细胞团进行均等分割。

（5）胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显等形态特征，胚胎干细胞在培养时加入分化诱导因子，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。

考点四　生物技术的安全性和伦理问题[重要程度：

★☆☆☆☆]

一、转基因生物的安全性

1．安全性问题

（1）食物安全：

滞后效应、过敏原、营养成分改变等。

（2）生物安全：

对生物多样性的影响等。

（3）环境安全：

对生态系统稳定性的影响等。

2．理性看待转基因技术

（1）需要正确的社会舆论导向，趋利避害，不能因噎废食。

（2）制定政策和法规，最大程度地保证转基因技术和产品的安全性。

二、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，中国禁止生殖性克隆

中国不反对治疗性克隆

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、染色体检查等方法解决技术问题

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

三、禁止生物武器

1．生物武器的种类[连线]

2．我国政府观点：

在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。

1．转基因生物存在安全性问题的原因

（1）目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。

（2）目的基因往往是异种生物的基因。

（3）外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的。

2．图解法展示克隆人的培育过程

3．探究治疗性克隆和生殖性克隆的区别和联系

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

都属无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同

4.探究试管婴儿和设计试管婴儿的异同点

下图为设计试管婴儿的过程，据图回答。

（1）设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是④（用标号表示）。

（2）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。

（3）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．（2013·广东六校毕业班联考）“治疗性克隆”可用胚胎干细胞克隆出人体不同组织细胞，以用于医学研究和治疗。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．该技术解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题

B．人类治疗性克隆的核心技术是胚胎干细胞培养技术

C．胚胎干细胞可克隆出不同组织细胞的根本原因是基因的选择性表达

D．中国政府既反对克隆人或动物，又反对治疗性克隆

答案　D

解析　“治疗性克隆”解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题，中国政府对克隆的态度是禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆。

2.

“试管婴儿”技术是将不孕夫妇的精子和卵细胞取出，在体外完成受精，并在体外培养，使其发育到如图所示的时期，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。

它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。

据此回答：

（1）“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是（　　）

A．有性生殖B．组织培养

C．克隆技术D．基因工程

（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）图示时期是胚胎发育的________期。

（4）在该图下一时期，b细胞最可能成为________胚层的一部分。

（5）要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是________________________________________________________________________。

双胞胎的性别是否相同？

__________。

（6）现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是什么？

________________________________________________________________________。

答案　

（1）A　

（2）有丝分裂　（3）囊胚　（4）内　（5）胚胎分割移植技术　相同　（6）破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德

解析　

（1）试管婴儿技术实际是体外受精，即经过精卵结合，所以是有性生殖。

（2）卵裂是指在透明带中进行的早期胚胎发育，细胞数目不断增多，此时的细胞分裂方式为有丝分裂。

（3）图示时期的特点是含有一个腔，即囊胚腔，所以称为囊胚期。

（4）图示胚胎发育过程中，b细胞从囊胚表面运动到内部，形成一层内层细胞，最终形成内胚层。

（5）将一个受精卵发育形成的早期胚胎一分为二，再移植到母体子宫发育，可形成两个婴儿，即同卵双胞胎，性别相同。

（6）滥用设计试管婴儿技术设计婴儿性别会引起性别比例失调，且违反了伦理道德。

高考模拟　提能训练

高考题组

1．（2013·江苏卷，13）软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。

一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。

下列做法错误的是（　　）

A．首先经超排卵处理后进行体外受精

B．从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型

C．根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎

D．将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫

答案　D

解析　胚胎移植的时期是桑椹胚或囊胚，D错误。

2．（2013·山东卷，35）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，流程图如下：

（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____________________，也可以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细胞同样具有发育的全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向________________后用于疾病的细胞治疗。

答案　

（1）原代培养　接触抑制　

（2）冲卵　体外受精　（3）胚胎移植　冷冻（或低温）　（4）内细胞团　诱导分化

解析　从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，分瓶后的培养为传代培养；培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制；细胞胚胎可从灰鼠输卵管内冲卵获得；重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内，暂不进行胚胎移植的胚胎可放入－196℃的液氮中冷冻保存；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。

内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，可以作为干细胞的来源，iPS与ES细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。

模拟题组

3．下列关于胚胎工程的叙述，错误的是（　　）

A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精

B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植

C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清

D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术

答案　B

解析　胚胎工程中，受精卵一般发育到囊胚或桑椹胚阶段进行胚胎移植。

4．毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。

获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。

（1）过程①中最常用的运载工具是__________，所需要的酶是限制性核酸内切酶和__________________。

（2）在过程②中，用______________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。

在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是____________________。

（3）在过程③中，用__________处理以获取更多的卵（母）细胞。

成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行________处理。

（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是________________。

在胚胎移植前，通过__________技术可获得较多胚胎。

答案　

（1）质粒　DNA连接酶　

（2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）　维持培养基（液）的pH　（3）促性腺激素（或促滤泡素、孕马血清）　去核　（4）（早期）胚胎培养技术　胚胎分割

解析　

（1）基因工程中，运载工具包括质粒、λ噬菌体的衍生物及动植物病毒等，其中质粒是最常用的运载工具；所需工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。

（2）分散皮肤组织块成单个细胞可使用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）。

在动物细胞培养过程中，CO2的作用是维持培养基（液）pH的相对稳定。

（3）要得到更多的卵（母）细胞需用促性腺激素对动物进行超数排卵处理；成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要来自于供体核。

（4）把重组细胞培养到早期胚胎叫早期胚胎培养技术；在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎。

1．下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，下列相关描述正确的是（双选）（　　）

A．图中3是透明带，7是原肠腔

B．发育的先后顺序是甲→乙→丙

C．1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织

D．甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性

答案　AB

解析　图中甲是桑椹胚，乙是囊胚，丙是原肠胚。

图中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是胚泡腔，5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。

内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。

2．下列关于培育良种“试管动物”的叙述，正确的是（　　）

A．从附睾中取出的是已获能的成熟精子

B．采集卵母细胞前必须对良种母畜进行配种

C．供体包括提供配子且遗传性状优良的雌性和雄性个体

D．将早期胚胎移植到代孕母畜中，经发育可获得表现型与受体相同的后代

答案　C

3．下列有关胚胎工程的叙述，正确的是（　　）

A．胚胎分割时分割的份数越多，移植的成功率越高

B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植

C．胚胎干细胞具有发育的全能性，可从早期胚胎中分离获取

D．通过胚胎干细胞核移植，可以培育出与细胞核供体完全相同的复制品

答案　C

解析　胚胎分割时需保证每一部分都有内细胞团，因此分割的份数与移植的成功率不成正比。

受精卵发育到桑椹胚或囊胚阶段即可进行胚胎移植。

细胞质内也含有少量的遗传物质，故培育出的生物个体与细胞核供体不完全相同。

4．下图是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答下列问题。

（1）方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技术有_____________________和_____________________。

（2）用激素处理的目的是使B牛____________________，从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到________________________________（时期）才能与精子结合。

（3）A牛的精子要与B牛的卵细胞结合，完成受精作用，必须先__________________。

卵子受精的标志是______________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）生产上常用__________________________期的胚胎进行胚胎移植。

若希望同时获得多个性状相同的家畜个体，可以使用______________技术。

答案　

（1）动物细胞培养　胚胎移植　

（2）超数排卵　减数第二次分裂中期　（3）获能　在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到两个极体　（4）桑椹胚或囊胚　胚胎分割

解析　

（1）方法Ⅰ、Ⅱ中都用到了动物细胞培养技术和胚胎移植技术。

（2）超数排卵应用促性腺激素处理，获得的卵母细胞需要在减数第二次分裂中期才能与精子结合。

（3）体外受精前应该让精子获能，然后才能完成受精作用。

卵子受精的标志是卵细胞膜和透明带之间能观察到两个极体。

（4）胚胎移植常用桑椹胚或囊胚进行，胚胎分割能同时获得性状相同的多个个体。

5．胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图回答下列问题：

（1）应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于______________________________，细胞B的名称是________________________________。

（2）应用2中牛完成体内受精的场所是________________，刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为______