届最新高考生物一轮复习第十单元 第35讲.docx

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届最新高考生物一轮复习第十单元第35讲

第35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

项目

精子的发生

卵子的发生

场所

睾丸的曲细精管

卵巢（MⅠ）、输卵管（MⅡ）

时间

从初情期开始，直到生殖机能衰退

①卵泡的形成和在卵巢内的储备：

出生前；②排卵：

初情期后

过程

过程特点

①MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；②两次分裂细胞质都是均等分配

①MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形；②只有MⅡ中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配

结果

形成4个精子

形成1个卵子和3个极体

相同点

①原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂；

②原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂；减数分裂过程中经染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目减半

2.体内受精

（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，当达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。

（3）受精过程

3．早期胚胎发育

↓

↓

↓

1．有关精、卵细胞的发生及受精的判断

（1）精子和卵子的发生都是从初情期开始的（　×　）

（2）卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的（　×　）

（3）排卵是指卵泡从卵巢中排出（　×　）

（4）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（　√　）

（5）卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体（　√　）

（6）透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障（　√　）

2．有关早期胚胎发育的判断

（1）卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大（　×　）

（2）卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加（　×　）

（3）在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑椹胚期（　×　）

（4）内细胞团将来发育成胎膜和胎盘（　×　）

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。

命题点一　精、卵细胞的发生与受精过程分析

1．下列不是精子、卵子发生的区别的是（　　）

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

答案　D

解析　初级精母细胞的形成时间是从初情期到生殖机能衰退，初级卵母细胞的形成时间是在胚胎出现性别分化后，A项正确；精子形成过程中，MⅠ和MⅡ在时间上是连续的，而卵细胞形成过程中，MⅠ和MⅡ在时间上是不连续的，B项正确；精子的形成过程需要变形，卵细胞的形成过程不需要变形，C项正确；精子和卵细胞中的染色体数目相同，都是体细胞的一半，D项错误。

2．如图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答下列有关问题：

（1）图中A是__________，B是__________，E是__________，阶段C是指个体发育的（时期）。

（2）精子开始形成的时期是____________，精子形成过程不同于卵子形成过程的最主要特征是______________，该过程保留的主要结构是____________和____________。

（3）当观察到两个极体时，表明________________________________________________。

（4）能发生染色体的着丝点分裂的阶段是____________（填序号）。

（5）阶段C发生的场所是____________。

答案　

（1）第一极体　合子　精子　胎儿期　

（2）初情期　需要变形　细胞核　线粒体　（3）卵子已经完成了受精　（4）①④　（5）卵巢

解析　

（1）图中①为卵原细胞增殖（有丝分裂）并演变为初级卵母细胞的过程；③④为减数分裂，只有在受精时，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是精子，B是合子；阶段C为卵泡的形成，发生在胎儿期。

（2）精子开始形成的时期是初情期，精原细胞经过减数分裂，产生精子细胞，精子细胞需要经过变形过程才能形成精子（卵子形成不需要变形），精子细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体则会保留下来。

（3）当观察到两个极体时，表明卵子已经完成了受精。

（4）染色体的着丝点分裂可发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，即图中的①④。

（5）阶段C（卵泡的形成）发生在卵巢内。

命题点二　早期胚胎发育过程的分析

3．（2018·云南师大附中调研）下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

答案　C

解析　由受精卵发育为幼体的过程是胚胎发育，由幼体发育为成体的过程是胚后发育，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、雄鹰和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。

4．如图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）写出各个阶段的名称：

A：

____________，B：

____________，C：

____________。

（2）写出图中各标号的名称：

[2]__________，[4]__________，[5]____________，[7]__________，[8]____________。

（3）A时期的细胞具有发育上的__________性，B时期开始出现____________，C时期开始出现____________。

（4）[2]将来发育成__________________。

（5）动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合，防止多精入卵受精的两道屏障分别是________________、________________。

答案　

（1）桑椹胚　囊胚　原肠胚　

（2）内细胞团　囊胚腔　外胚层　原肠腔　内胚层　（3）全能　细胞分化　胚层分化　（4）胎儿的各种组织　（5）透明带反应　卵细胞膜反应

解析　

（1）图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。

（2）图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。

（3）桑椹胚细胞具有全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。

（4）内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层将发育为胎儿的胎膜和胎盘。

（5）受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。

考点二　体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用

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：

向受体移植或冷冻保存。

深化拓展　早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较

项目

早期胚胎培养液

动物细胞培养液

盐类

无机盐、有机盐

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

3.胚胎工程的应用及前景

（1）胚胎移植

①地位：

胚胎工程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。

（2）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的数量，其实质是动物的无性生殖即克隆。

③分割要求：

对囊胚分割时，要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。

深化拓展　

（1）胚胎移植的生理学基础

①胚胎能够移入受体的生理基础：

哺乳动物排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。

②胚胎收集的生理基础：

早期胚胎形成后，在一定时间内未与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态。

③胚胎在受体内能够存活的生理基础：

受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。

④供体胚胎正常发育的生理基础：

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

（2）试管动物与克隆动物的比较

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

4.胚胎干细胞

（1）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。

（2）特点

（3）应用

1．有关胚胎移植与胚胎分割技术的判断

（1）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（　√　）

（2）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（　×　）

（3）胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚（　×　）

（4）胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低（　√　）

（5）利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎（　√　）

（6）胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割（　×　）

（7）在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割（　×　）

2．有关胚胎干细胞的判断

（1）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（　√　）

（2）胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点（　×　）

（3）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（　√　）

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。

命题点一　体外受精过程和早期胚胎培养原理及过程分析

1．如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

答案　B

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，A项正确；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，B项错误；③过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂，C项正确；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，D项正确。

2．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。

答案　

（1）卵母细胞的采集　促性腺激素　

（2）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。

命题点二　胚胎移植和干细胞技术应用实例分析

3．（2017·三明一中第二次月考）下图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：

（1）A细胞是____________，在进行体外受精前要对精子进行____________处理。

（2）进行胚胎分割时，应选择发育到______________时期的胚胎进行操作。

（3）②指的是____________。

（4）在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意________________________。

（5）受体母牛必须和供体母牛是同种，并且要经过______________________处理。

（6）将胚胎移植入受体后，还要对受体母牛进行是否____________的检查。

答案　

（1）（次级）卵母细胞　获能　

（2）桑椹胚或囊胚　（3）囊胚腔　（4）要将内细胞团均等分割　（5）同期发情

（6）妊娠

解析　

（1）A细胞是次级卵母细胞，在进行体外受精前要对精子进行获能处理。

（2）进行胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行操作。

（3）图中①是内细胞团，②是囊胚腔。

（4）在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将内细胞团均等分割。

（5）受体母牛必须和供体母牛是同种，并且要经过同期发情处理。

（6）将胚胎移植入受体后，还要对受体母牛进行是否妊娠的检查。

4．如图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。

请据图回答下列问题：

（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至____________期的内细胞团或胎儿的____________中分离得到的一类细胞。

（2）图中分化程度最低的干细胞是____________。

在体外培养条件下，培养液中加入____________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。

（3）在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因____________的结果。

（4）某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。

骨髓移植的实质是将上图中的________细胞移植到患者体内。

（5）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能作为供体的细胞是成熟的________，其原因是

________________________________________________________________________。

答案　

（1）囊胚　原始性腺细胞　

（2）胚胎干细胞　分化诱导　（3）选择性表达　（4）造血干　（5）红细胞　哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核

解析　

（1）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，这个早期胚胎指的是囊胚阶段的内细胞团。

（2）图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，其全能性最高，在体外培养条件下，在培养液中加入分化诱导因子，则该种干细胞可被诱导分化形成不同类型的组织细胞。

（3）细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。

（4）骨髓是人体的造血组织，存在有造血功能的干细胞，骨髓移植的实质是将造血干细胞移植到患者体内。

（5）克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核，所以不能作为供体。

考点三　生物技术的安全性和伦理问题

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

①目前对基因的结构、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目的基因往往是异种生物的基因。

③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。

（2）对安全性问题的担忧

①转基因生物与食物安全

a．反对“实质性等同”。

b．担心出现滞后效应。

c．担心出现新的过敏原。

d．担心营养成分改变。

e．侵犯宗教信仰者或素食者的权益。

②转基因生物与生物安全

a．可能扩散到新的生态区域，破坏生态平衡。

b．成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物的生存。

c．可能与某些细菌或病毒杂交，重组出有害的病原体。

d．可能通过花粉传播进入杂草，形成“超级杂草”。

③转基因生物与环境安全：

转基因生物可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏。

（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。

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，中国禁止生殖性克隆

中国不反对治疗性克隆

技术方面

技术不成熟，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、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

深化拓展　

（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。

3．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）转基因作物被动物食用后，目的基因就会转入动物体细胞中（　×　）

（2）种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的基因多样性（　√　）

（3）转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中（　√　）

（4）转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加（　×　）

（5）如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题（　×　）

（6）中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆（　√　）

（7）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（　×　）

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。

命题点　生物技术的安全性和伦理问题的分析

1．转基因生物的安全性引起人们争论的技术原因是（　　）

①转移基因的功能往往未知

②转移基因的结构往往未知

③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的

④外源基因往往是异种生物的基因

A．①②B．②③C．③④D．①③

答案　C

解析　由于科学水平的限制，目前科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制了解有限；转移的基因虽然功能已知，但不少是异种生物的基因；外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。

因此，在转基因生物中，有时候会出现意想不到的后果，引起人们在食物安全、生物安全和环境安全三个方面的激烈争论。

2．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？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）细胞核移植　卵子（次级卵母细胞）　

（2）未分化　（3）全能性　基因选择性表达　

（4）