2016届高考生物大一轮总复习第十单元现代生物科技专题第39讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题

1第39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→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。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。[思维诊断](1)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(2014·江苏，16B)(×)(2)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(√)2(3)排卵是指卵泡从卵巢中排出(×)(4)精子和卵子的发生都是从初情期开始的(×)(5)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(×)(6)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大(2012·浙江，2B)(×)题组一图析配子的发生1．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答案D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，在精子与卵子的结合过程中才完成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。2．下图表示卵子的发生过程。与此相关的叙述中，不合理的是()A．图中A是第一极体，B是合子，E是指受精，阶段C是指胎儿期，阶段D是指初情期后B．当观察到第二极体时，可以表明卵子已经完成了受精C．能发生染色体着丝点分裂的阶段是①④D．①阶段存在的变异方式有基因突变、基因重组和染色体变异答案D解析图中①为有丝分裂，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；③为减数第一次分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，3B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期后。当观察到两个第二极体时，表明卵子已完成了受精作用。着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，因此①④均能发生着丝点分裂。有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异，没有基因重组。归纳提升图解精子和卵子的产生过程题组二体内受精及早期胚胎发育过程分析3．关于体内受精的顺序，正确的是()①第一次卵裂开始②释放第二极体③顶体反应④穿越透明带⑤雌、雄原核的形成⑥核膜消失A．①②③④⑤⑥B．③②④⑤⑥①C．④⑤②①③⑥D．③④②⑤⑥①答案D解析受精过程包括精、卵相遇，发生顶体反应，精子穿越放射冠；精子接触透明带；精子穿越透明带，接触卵细胞膜；精子头膨胀，同时卵子完成减数第二次分裂，释放第二极体；雌、雄原核形成，核膜消失，两个原核融合；第一次卵裂即将开始。4．如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答问题：(1)写出各个阶段的名称：A：____________，B：____________，C：____________。(2)写出图中各标号的名称：4[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。易错警示1．受精过程的三个易混点(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)受精的标志≠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。2．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减小，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应用1．体外受精(1)卵母细胞的采集和培养超数排卵法：用促性腺激素处理后冲卵直接采集法：从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集或直接从活体动物的卵巢中吸取5(2)精子的采集和获能采集：假阴道法、手握法、电刺激法获能：培养法、化学诱导法(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两“盐”：无机盐和有机盐两“素”：维生素和激素两“酸”：氨基酸和核苷酸另有水和血清等(3)胚胎处理：向受体移植或冷冻保存。3．胚胎移植(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？答案供体牛：良种公、母牛；受体牛：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秀的个体，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？答案对供体牛进行超数排卵处理；对供受体进行同期发情处理。(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？答案桑椹胚或囊胚。(4)排卵和冲卵有什么区别？答案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。4．胚胎分割(1)概念6①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。5．胚胎干细胞(1)来源：早期胚胎或原始性腺。(2)特点①形态：体积小、细胞核大、核仁明显②功能：具有发育的全能性③体外培养：可增殖而不发生分化[思维诊断](1)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(×)(2)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性(2012·浙江，2C)(×)(3)从卵巢中采集的卵母细胞不可直接与获能的精子受精(√)(4)在胚胎移植中，对供体母羊要做超数排卵处理，对供、受体要做同期发情处理(√)(5)胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚(×)(6)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(√)题组一体外受精过程分析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；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。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7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)如图所示解析哺乳动物体外受精的过程主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能及受精几个步骤。精子采集的方法有假阴道法、手握法、电刺激法。获能的方法有培养法和化学诱导法。对于实验小动物，卵子的采集常采用超数排卵处理法，对大家畜或大型动物，常采用活体采卵法或从已屠宰母畜的卵巢中采集的方法。易错警示人工授精和体外受精的比较比较项目人工授精体外受精概念人工授精技术是指用相应的器械采集公畜的精液，再将其注入正在发情的母畜的生殖道中，使母畜受孕的过程体外受精是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术场所母畜的生殖道内体外过程人工采精→检查与储存精液→人工授精(用人工的方法将精液注入正在发情的母畜生殖道中)错误!→受精(体外)胚胎发育场所受精卵的形成和胚胎发育场所在母畜体内受精卵的形成和早期胚胎发育在体外，胚胎移植后的胚胎发育在母畜体内题组二早期胚胎培养和胚胎移植的条件和过程分析3．培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是()8A．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液D．丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母山羊子宫内答案A解析甲过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射促性腺激素促进母山羊超数排卵。乙过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用。受精是在获能溶液或专门的受精溶液中进行的，而早期胚胎培养是在发育培养液中进行的。丁过程是胚胎移植，是将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的雌性动物子宫内使之继续发育的过程。4．试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。请根据试管牛的生产流程图回答相关问题：(1)①②过程分别表示____________、____________。(2)对供体母牛的要求是_________________