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第16讲胚胎工程、生物技术安全性与伦理问题★[最新考纲]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(Ⅱ)；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)；7.简述生态工程的原理(Ⅱ)；8.生态工程的实例(Ⅰ)。精读教材——记一记1．卵子发生与受精的三时段(1)性别分化后的胎儿期：“卵巢”内→卵原细胞――→染色体复制初级卵母细胞(2)初情期：“卵巢”内初级卵母细胞――→减Ⅰ次级卵母细胞和第一极体→进入输卵管。(3)受精时：“输卵管”内——精子与卵子结合时，次级卵母细胞――→减Ⅱ产生一个成熟卵子和第二极体。2．培养液的成分及早期胚胎去向(1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核苷酸(两酸)，另外还有水、血清等。(2)胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。3．胚胎移植的4大生理学基础(1)供体、受体的生殖器官变化相同——故可进行胚胎空间位置转移。(2)早期胚胎与母体无联系——故可冲出胚胎(3)受体对外来胚胎无免疫排斥反应——故可作代孕母体(4)供体胚胎的遗传特性不影响孕育过程——故可维持胎儿优良遗传特性4．胚胎工程中的6个“两”(1)受精的标志是卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，受精完成的标志是雌雄原核融合完成。(2)胚胎移植过程中两次使用激素第一次是对供受体进行同期发情处理。第二次用于供体的超数排卵。(3)胚胎移植过程中两次检查第一次对收集的胚胎进行检查。第二次对受体是否妊娠进行检查。(4)两次冲卵①胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。②体外受精过程冲出的是卵子。(5)可胚胎移植或分割的两个时期：桑椹胚和囊胚。(6)胚胎干细胞的两个来源：早期胚胎和原始性腺。5．试管婴儿和设计试管婴儿(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④。(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。自我诊断——判一判(1)卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大。(×)(2)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。(×)(3)培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质。(×)(4)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。(√)(5)在胚胎移植时，对供体和受体母牛都要进行相同激素处理。(×)(6)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。(×)(7)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。(√)(8)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。(×)(9)转基因生物不改变生物原有的分类地位、减少了农药使用、保护了农田土壤环境。(√)(10)克隆人违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用。(√)(11)我国禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。(√)(12)设计试管婴儿不需要对胚胎进行基因检测。(×)(13)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——协调与平衡原理。(×)(14)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调与平衡原理。(√)高频命题点1胚胎工程真题领航——目标方向导入高考1．(2018·全国Ⅲ卷，38)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指____________。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目________(填“减半”“加倍”或“不变”)。(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度________(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是________________。(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________(填“相同”或“不同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不同”)。解析：(1)动物细胞核移植是指动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，最终发育为一个个体。克隆猴的染色体全部来自核供体。克隆猴的体细胞的染色体与核供体一样。(2)胚胎细胞的分化程度低，其全能性较高，易表现出核全能性，而体细胞则相反；(3)哺乳动物的性别决定方式是XY型，XX为雌性，XY为雄性，两者的常染色体数目相同，性染色体组合不同答案：(1)将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，最终发育为一个个体不变(2)小于胚胎细胞分化程度低，全能性高，易表现核全能性(3)相同不同2．(全国Ⅱ卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为________________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用________的方法。②代表的过程是________。(2)经过多次传代后，供体细胞中________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_______________________________________。(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了________________。解析：(1)提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A(正常细胞核)的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。②过程表示将早期胚胎移入受体，其过程为胚胎移植。(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养，则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。(3)克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体)，即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞核具有全能性。答案：(1)XX或XY显微操作(去核法)胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)已经分化的动物体细胞核具有全能性。知识拓展——培养学生文字表达能力1．用什么方法可去除次级卵母细胞中的极体和细胞核？__________________________________________________________________________________________________________答案：显微操作去核方法或梯度离心，紫外光短时间照射，化学物质处理等。2．经胚胎移植产生后代都属于有性生殖吗？______________________________________________________________________________________________________________答案：胚胎移植产生后代属于有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的(有性生殖)，还是核移植技术形成的重组细胞发育而成的或胚胎分割形成的(无性生殖)。核心整合——掌握必备生物知识1．必须记住哺乳动物的早期胚胎发育过程(填空)早期胚胎培养中培养液的成分及早期胚胎去向(1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核苷酸(两酸)，另外还有水、血清等。(2)胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。(1)实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。(2)两次使用激素①第一次：同期发情处理。②第二次：促性腺激素，供体超数排卵处理。(3)“冲卵”的不同①胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。②体外受精过程冲出的是卵子。(4)两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体是否妊娠进行检查。考向立意——突显生命观念能力和科学思维能力[考向一]以胚胎工程的流程为载体，考查学生对胚胎工程的理解1．荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某良种公司引进纯种荷斯坦奶牛，并用以下途径繁育出荷斯坦良种奶牛群体。请回答以下问题。(1)请把上面空格的内容补充完整：①________激素；②________处理；③________。(2)该公司为了在短时间内得到更多的良种奶牛，常常在进行③过程之前采用________技术进行操作。若进行操作的是囊胚阶段的胚胎，要注意的是____________________________。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？________(填“一定不相同”或“可能不相同”或“一定相同”)。为什么？______________________________________________________________________________________。(4)为了确保得到雌性的奶牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法(只需写出名称或简要原理)_______________________________。解析：(1)对良种荷斯坦母牛进行超数排卵处理时需使用①促性腺激素。对受体母牛要进行②同期发情处理，以使其生殖器官的生理变化与供体相同。质量检查、培养合格的早期胚胎可以进行③胚胎移植。(2)欲得到更多的良种奶牛，常常在进行③胚胎移植之前采用胚胎分割技术进行操作。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。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型可能不相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来。(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时，可取滋养层细胞，利用DNA分子杂交技术，做DNA分析性别鉴定。答案：(1)促性腺同期发情胚胎移植(2)胚胎分割将内细胞团均等分割(3)可能不相同因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来(4)DNA分子杂交技术2．2018年1月25日，我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物食蟹猴，可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。下图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程，请回答：(1)2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是____________________________________。(2)进行过程①时，为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境，应进行的实验措施是______________其目的是___________________。(3)据图分析，过程③是利用________法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞的__________________________________。(4)图中过程⑤的实质是早期胚胎在________条件下空间位置的转移。(5)上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，在确定其作用时，研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据，用正常培养液培养向融合细胞中注入去甲基化酶(Kd4d)的mRNA的融合细胞得到B组实验数据。下图中X为融合细胞发育成的胚胎数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知，Kd4d的mRNA的作用是既能提高____________又能提高____________。解析：(1)由于体细胞分化程度高，恢复其全能性较难，所以食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)过程①表示动物细胞培养，为了提供细胞培养所需的无毒环境，应该定期更换培养液，以防止成纤维细胞代谢