2020版高考生物总复习 第40讲 胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题课件 新人教版

第40讲胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题【考纲解读】最新考纲细解考点核心素养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.转基因生物的安全性(Ⅰ)4.胚胎工程的应用(Ⅱ)5.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)6.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)1.说出受精过程及胚胎发育的过程和特点2.说出胚胎的早期培养过程3.理解胚胎移植的实质、意义、生理学基础及基本程序4.举例说明胚胎工程的应用5.说出生物技术的安全性和伦理问题1.科学思维——建立模型:试管动物和胚胎移植的基本操作流程2.科学探究——解决问题:胚胎工程的应用3.社会责任——尝试解决生产生活中的生物学问题:正确看待设计试管婴儿、禁止生殖性克隆和转基因生物的安全性以及生物武器对人类的威胁等考点一体内受精和早期胚胎的发育研析教材内化基本概念1.精子和卵子发生的比较(1)精子的发生有丝次级精母细胞(2)卵子的发生卵原次级卵母第二极体2.受精作用的过程顶体反应透明带反应卵细胞膜反应3.早期胚胎发育过程有丝分裂增多不增加或略有缩小32全能性胎儿的各种组织胎膜和胎盘表层下方【深挖教材】受精的标志和受精完成的标志是一回事吗?提示:受精的标志不等于受精完成的标志。受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体,而受精作用完成的标志是雌、雄原核的融合。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)早期胚胎发育过程中,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,细胞只分裂不生长,所以每个细胞的体积越来越小,总的体积基本不变或略有缩小。深度思考胚胎发育过程的卵裂期、胚胎内的有机物总量发生怎样的变化?其中DNA的总量会发生怎样的变化?提示:卵裂期胚胎没有和母体建立联系,不能从母体获得有机物,而自身一直要呼吸消耗有机物,因此有机物总量减少;但伴随着细胞分裂,细胞数目增多,DNA的总量增多。剖析题型提升核心素养题型一配子的发生分析1.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([]内填图中的序号):(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。获能的精子穿越放射冠和透明带,进入卵细胞膜完成受精的过程中会产生两次生理反应,阻止其他精子入卵,它们是。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子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)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)11(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。题型二体内受精和早期胚胎发育过程分析2.胚胎工程技术,是在体外的条件下,模拟自然状态下的受精和胚胎发育过程,因此了解和掌握哺乳动物受精和胚胎发育规律,十分重要。(1)和受精有关的过程有:①第一次卵裂开始;②释放第二极体,雌、雄原核的形成;③顶体反应;④穿越透明带;⑤核膜消失,雌、雄原核融合;⑥透明带反应;⑦穿越卵细胞膜。其正确的顺序为(填序号)。解析:(1)受精过程的正确顺序为③④⑥⑦②⑤①。答案:(1)③④⑥⑦②⑤①(2)下图表示哺乳动物受精卵的发育过程。①胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的,这一时期称为期。②早期胚胎发育要经过若干发育阶段,在阶段,内细胞团细胞开始出现分化,其实质是,为了研究内细胞团细胞的迁移和分化情况,将内细胞团的DNA进行放射性同位素标记,当胚胎发育至原肠胚阶段,可发现放射性出现在(填“部位4”“部位5”“部位6”或“部位7”)。解析:(2)胚胎发育的早期有一段时间是在透明带中进行的,这一时期称为卵裂期。囊胚孵化后,再进一步发育,内细胞团的细胞开始出现分化,继而形成外胚层和内胚层。此时的早期胚胎为原肠胚。分化的实质为基因的选择性表达。部位4和部位7分别为外胚层和内胚层,均由内细胞团细胞分化形成的,因此将内细胞团的DNA进行放射性同位素标记,当胚胎发育至原肠胚阶段,可发现放射性出现在部位4和部位7。答案:(2)①卵裂②囊胚基因的选择性表达部位4和部位7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.体外受精促性腺激素卵巢MⅡ假阴道法培养法获能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两盐:两素:两酸:另有水和等(3)胚胎处理:或冷冻保存。受精状况发育能力有机盐、无机盐维生素、激素氨基酸、核苷酸向受体移植血清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。同种的生理状态相同雌性优良个体的繁殖潜能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。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基本程序对供、受体的选择和处理选择:遗传性能和生产性能优秀的供体、有健康的体质和正常繁殖能力的受体处理:同期发情处理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收集:检查:对胚胎进行质量检查，这时胚胎应发育到阶段保存:-196℃的液氮中保存超数排卵冲卵桑椹胚或囊胚胚胎移植胚胎移植后的检查妊娠—方法:手术法和非手术法—检查受体母牛是否1(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:。②特点形态:体积、细胞核、明显功能:具有发育的体外培养:可增殖而不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。早期胚胎或原始性腺小大核仁全能性发生分化组织器官思考探究培养科学思维如图为胚胎移植过程示意图,请回答下列问题:(1)胚胎移植对甲、乙、丙牛有何选择标准?提示:供体(甲、丙)是遗传性能和生产性能优秀的个体,受体(乙)是健康、有繁殖能力的个体。(2)过程①、②、③分别代表什么?提示:同期发情处理、胚胎移植、超数排卵。(3)在胚胎移植过程中两次检查的目的是什么?提示:①收集胚胎进行质量检查。②移植后是否妊娠检查。(4)欲得到更多的后代丁,可将收集得到的胚胎进行如何处理?提示:胚胎分割。【深度思考】排卵和冲卵有何区别?提示:排卵是卵子从卵泡中排出,冲卵是把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。剖析题型提升核心素养题型一体外受精及早期胚胎培养1.我国全面放开二孩政策已正式实施。一些高龄产妇希望通过试管婴儿技术圆二胎梦。请回答以下相关问题:(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少,在取卵前通常需要注射促性腺激素,而不通过服用雌激素来直接促进更多的卵泡发育,原因是。解析:(1)在下丘脑、垂体、卵巢分级调节中,当雌激素含量增多,会通过负反馈调节,抑制卵巢的发育。因此需要注射促性腺激素,来促进卵巢的发育。答案:(1)过量的雌激素会通过负反馈调节影响卵巢的发育(2)在体外受精前,医生借助超声波探测仪等工具用吸卵针从某女士卵巢中吸取卵母细胞,随后将取回的卵母细胞置于与中相似的环境,让它进一步发育成熟。受精过程中,精子顶体内的顶体酶能协助精子穿过卵子的,最终完成受精作用。解析:(2)生物体内卵母细胞发育成熟的场所为输卵管,因此体外获得的卵母细胞也应置于与输卵管相似的环境中,让它进一步发育成熟。顶体酶能够溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通路;随后顶体酶能将透明带溶出一条孔道,精子借自身运动穿越透明带。答案:(2)输卵管放射冠和透明带(3)胚胎的早期培养与动物细胞培养一样,都需要及营养条件等。解析:(3)胚胎的早期培养与动物细胞培养一样,需要满足无菌无毒的环境、适宜的温度和pH(7.2～7.4)、相应的气体环境(O2与CO2)。答案:(3)无菌无毒的环境、适宜的温度和pH、相应的气体环境(4)若做试管婴儿的夫妇中,妻子患有线粒体病(线粒体DNA缺陷),丈夫正常,则子女患病情况为。若要获得健康的孩子,可通过特殊的设计试管婴儿技术即“三亲婴儿”(医生要去除女性捐赠者卵子中的细胞核,接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之,最后再按照标准的试管婴儿技术进行培育)。“三亲婴儿”的获得过程,除运用胚胎工程的技术手段外,还有特别运用。解析:(4)受精作用时,受精卵中的线粒体来自母本,而母本患有线粒体疾病,因此子女全患病。去除女性捐赠者卵子中的细胞核,接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之,属于动物细胞核移植过程。答案:(4)全患病动物细胞核移植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培养基成分盐类有机盐、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2.良种牛繁育的产业化技术的部分过程如图所示。请据图回答下列问题:(1)在产生后代E的过程中,图中的A、B、C、D牛中,牛可以是非良种个体。(2)若①是体外受精,需要提供发育至期的卵子和已的精子。②过程通过显微操作去除受体卵子细胞核的目的是使重组细胞的核遗传物质。③过程用物理或化学方法处理的目的是,使其完成细胞分裂和发育进程。解析:(1)供体A、B、C要具有优良的遗传特性,受体D只需要具有正常的繁殖能力即可,不需要具有优良的遗传特性。(2)①体外受精时,需要提供成熟(或处于减数第二次分裂中期)的卵子和已获能的精子。②过程通过显微操作去除受体卵细胞核的目的是使重组细胞的核遗传物质完全来自供体母牛B。③过程用物理或化学方法处理的目的是激活受体细胞,使其完成细胞分裂和发育进程。答案:(1)D(2)减数第二次分裂中获能完全来自供体母牛B激活受体细胞(3)用于移植的胚胎需要用发育培养液培养至适宜的阶段。在使用合成培养液培养时,通常还需加入等天然物质。在培养过程中,需要适时培养液,以清除代谢产物,防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(4)与F相比,E更具有多样性。其原因