【3年高考2年模拟】2016届高三生物一轮课件第36讲《胚胎工程与生态工程》

知识一胚胎工程一、体内受精和早期胚胎发育1.精子与卵子的发生知识梳理项目精子的发生卵子的发生场所①睾丸曲细精管②卵巢时间③从初情期开始④从胚胎出现性别分化后变形⑤需变形不需变形分裂均等分裂⑥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:刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在⑦雌性动物生殖道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⑧减Ⅱ中期(时期),才具备与精子受精的能力。(3)受精过程主要包括:精子穿过⑨放射冠和透明带,进入卵细胞膜,原核形成和融合。3.胚胎发育过程:受精卵→卵裂→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⑩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。二、体外受精、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞1.体外受精(1)精子的采集与获能:采集方法有①假阴道法、手握法和电刺激法等;获能方法有②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③促性腺激素,使其超数排卵,然后从④输卵管中冲出卵子;也可从废弃的卵巢或活体卵巢中采集,但需要培养到⑤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相应溶液中受精。2.早期胚胎培养(1)培养液成分:无机盐、有机盐(两盐);⑥维生素、激素(两素);⑦氨基酸、核苷酸(两酸),另外还有水、血清等。(2)胚胎去向:⑧向受体移植或冷冻保存。3.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。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 1.请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题:(1)精细胞经变形后,高尔基体发育形成精子的顶体,顶体内含有的能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。(2)某动物排卵时,减数第一次分裂尚未完成,此时卵子处于卵母细胞阶段,当该细胞发育至减数第二次分裂期时,才具备受精能力。若在卵细胞膜和透明带之间看到两个极体,则表明过程已完成。(3)将动物的早期胚胎移植到同种且与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎,常用激素对供体进行处理,其目的是获得更多的,经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,原因是活细胞膜。(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对发育到桑椹胚期或囊胚期阶段的早期胚胎进行处理,再植入受体内。若要对早期胚胎进行长期保存,应将其置于条件下。 答案(1)顶体酶(2)初级中受精(3)生理状态促性腺卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性(4)胚胎分割冷冻(或液氮) 解析(1)精子与卵子相遇后,发生顶体反应,顶体内的顶体酶释放出来,直接溶解卵丘细胞之间的物质,随后将透明带溶出一条孔道,从而协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。(2)排出的卵子减数第一次分裂尚未完成,所以处于初级卵母细胞阶段,排出的卵子在输卵管内进一步成熟,当发育至减数第二次分裂中期时,才具备与精子受精的能力。卵子完成受精的标志是卵细胞膜和透明带之间可以观察到两个极体。(3)胚胎移植要求是将早期胚胎移植到同种且生理状态相同的其他雌性动物体内。用促性腺激素进行超数排卵处理,使供体产生更多的卵母细胞,从而获得较多的早期胚胎。由于细胞膜具有选择透过性,所以染料不能进入活细胞,因而活胚胎细胞不能被染色。(4)胚胎分割属于无性繁殖技术。对胚胎进行长期保存一般放入-196℃的液氮中。2.如图表示哺乳动物胚胎发育的几个阶段,请据图回答: (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,仅由一个精子和卵子结合成合子的生理基础是。 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细胞;原肠胚已有胚层分化。(4)内细胞团细胞将发育为胎儿的各种组织,滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘。(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。3.如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)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是。(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,应注意。(6)受体母牛必须和供体属于。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是。 答案(1)(次级)卵母细胞获能(2)桑椹胚或囊胚(3)囊胚腔(4)具有相同的遗传物质(5)将内细胞团均等分割,以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育(6)同一物种受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应 解析本题考查胚胎工程的应用。将获能精子与处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞融合即可得到受精卵,受精卵经过体外培养形成早期胚胎,为了快速繁育优良品种,可以采用胚胎分割的技术手段,即选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割,分割后产生的个体所含的遗传物质相同。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将内细胞团均等分割,以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。大量的研究已经证明,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。知识二生态工程 一、生态工程与生态经济1.人类设计生态工程的根本目的是遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到①生态效益与经济效益的同步发展。2.生态工程的特点:②少消耗、多效益、可持续。3.生态经济:主要是通过实行“循环经济”的原则,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,从而实现③废弃物的资源化,而实现循环经济最重要的手段之一就是④生态工程。二、生态工程所遵循的基本原理1.①物质循环再生原理:物质能够在各类生态系统中,进行区域小循环和全球地质大循环,循环往复,分层分级利用,从而达到取之不尽、用之不竭的效果。2.物种多样性原理:一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较高的②抵抗力稳定性。3.协调与平衡原理:处理好生物与环境的协调与平衡,除了考虑生物的生态适应性外,还需要考虑③环境承载力(或环境容纳量)。4.④整体性原理:人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中,进行生态工程建设时,不但要考虑到自然生态系统的规律,还要考虑到经济和社会等系统的影响力。5.系统学和工程学原理:生态工程需要考虑⑤系统内部不同组分之间的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的。另外,系统各组分之间要有适当的⑥比例关系,只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通,并且实现总体功能大于各部分之和的效果,即“1+12”。三、生态工程的类型与设计原则1.生态工程的类型:根据性质和设计目标的不同,生态工程可以分为以下类型。(1)具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的①农业生态工程。(2)以②环境保护为目标的林业生态工程,包括水土保持生态工程、防风固沙生态工程、水源涵养生态工程、城市绿化和园林生态工程等。(3)以③治理环境污染为目标的治污生态工程,包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊和水源地治理生态工程等。2.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④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力量,不能误认为只要有了生态工程,就可以走发达国家“⑤先污染、破坏,后治理”的老路。 1.阅读下列材料,回答问题:某地开展物理生态示范实验研究工作,相继引种了浮水植物、沉水植物共计10余种,在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群落。试验区内营养盐的浓度得到有效控制,如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5,有效地改善了水质。(1)此项生态工程依据的生态学原理有、、、和。(2)生态工程的调控机制是,主要利用的能源是。(3)一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的,达到了以为主,为辅的程度。而在我国的生态工程建设中,仍起着较大作用,强调按预期目标,因地制宜地调整复合生态系统的结构和功能。(4)生态工程的主要目的在于。 答案(1)物质循环再生原理协调与平衡原理整体性原理系统学和工程学原理物种多样性原理(2)人为辅助下的自我调节太阳能(3)自我调节理论回归自然人为调控人为调控(4)建造和调控人工生态系统,使生物与环境之间变得高效和谐 解析生态工程的建设一是要遵循生态学原理,另外还要注意对于人与自然和谐发展的调控。目前我国的生态工程和西方国家的生态工程建设所处的阶段不同,因而追求的目标也不尽相同,但总之都是为了使生物和环境之间变得高效和谐。2.某小组对市郊一农业生态系统进行调查后,经过交流绘制出了如图所示的生态工程示意图。据图回答有关问题: (1)该生态系统中的主要成分是,图中的食用菌属于生态系统成分中的,该生态系统中,属于第二营养级的生物有。(2)建立这一生态系统的目的是使农作物固定的太阳能持续、高效地;该生态系统的能量利用率较高与物质的利用密不可分。(3)请画出该农业生态系统的食物网。(4)该生态系统的建设主要根据生态工程建设的原理。 答案(1)农作物(生产者或植物)分解者人和家禽、家畜(2)流向对人类最有益的部分多级(循环、重复)(3) (4)物质循环再生 解析(1)生态系统的主要成分是生产者,即图中的农作物。食用菌属于腐生真菌,在生态系统中属于分解者。以农作物为食的生物属于第二营养级,包括人和家禽、家畜。(2)建立生态农业的目的是调整能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分,由于实现了能量的多级利用,所以该生态系统的能量利用率较高。(3)该农业生态系统中的食物网有两条食物链:农作物→家禽、家畜→人;农作物→人。(4)该生态系统实现了物质的循环利用、分级利用,并且减少了环境污染,所以该生态农业的设计遵循物质循环再生原理。3.如图为矿区生态恢复工程流程图,请据图回答: (1)该恢复工程中,①②分别指措施。(2)恢复植被的措施是植树和种草,为什么不是种植农作物?。(3)该生态工程所遵循的主要原理是。 答案(1)压实土地,人工制造表土(2)矿区土壤条件恶劣不适宜农作物的生长(3)整体性原理、协调与平衡原理 解析该矿区生态恢复工程体现了整体性原理、协调与平衡原理。首先因土壤水肥状况差,应压实土地,制造表土;其次选择种植合适的树、草,进而在获得生态效益的基础上,协调发展经济效益和社会效益。突破一胚胎工程1.胚胎工程的操作流程分析重难突破理变化是相同的。②收集的生理基础:早期胚胎形成后,未与母体子宫建立联系,而是处于游离状态。③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联系,且不影响供体胚胎的遗传特性。(2)胚