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专题２８ 胚胎工程与生态工程１ 专题２８胚胎工程与生态工程对应学生用书起始页码Ｐ２９８考点１胚胎工程 一、体内受精和早期胚胎培养１．精子的发生场所：雄性动物的睾丸的曲细精管；时期：初情期至生殖机能衰退；经过连续的两次分裂完成。２．卵子的发生场所：雌性动物的卵巢；时期：胎儿性别分化后，卵原细胞分裂、演变为初级卵母细胞，其被卵泡细胞包围形成卵泡。初情期：排卵前后完成减数第一次分裂，精子与卵子结合过程中完成减数第二次分裂。３．受精作用（１）场所：输卵管（２）受精前的准备阶段①精子获能：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，到减Ⅱ中期时，才具备与精子受精的能力。（３）受精阶段精子穿越放射冠（顶体反应，释放顶体酶，溶解卵丘细胞间的物质）→穿越透明带（发生透明带反应，防止多精入卵的第一道屏障）→进入卵细胞膜（发生卵细胞膜反应，防止多精入卵的第二道屏障）→形成雄原核与雌原核，二者合并形成受精卵。４．胚胎发育过程：受精卵→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）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的全能性，能分化出幼体动物的组织器官。二、胚胎工程操作流程１．体外受精精子的采集与获能→卵母细胞的采集和培养（给哺乳动物注射促性腺激素，使其超数排卵，再从输卵管中冲出卵子；也可以从卵巢中采集，但需培养至ＭⅡ中期才可受精）→体外受精２．胚胎的早期培养（１）培养的目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。（２）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。（３）胚胎去向：向受体移植或冷冻保存。３．胚胎移植（１）用于移植的胚胎来源：核移植、体外受精、体内受精。（２）实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生变化，因此各种性状能保持原来的优良特性。（３）胚胎移植的优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，从而大大缩短了供体本身的繁殖周期，大大推动了畜牧业的发展。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：①在形态上，表现为体积小、核大、核仁明显。②在功能上，具有发育的全能性，它可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。③ＥＳ细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中可以只增殖不分化。 卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化有何规律？提示：有机物：胚胎未与母体建立联系，不能从母体获取有机物，随着呼吸消耗，有机物总量减少。细胞数目和细胞体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，每个细胞的体积减小。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２生物技术的安全性及伦理问题 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。２ ５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。（２）对转基因生物安全性的争论：在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。（３）理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。２．生物技术中的伦理问题（１）克隆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产生新个体或新组织，遗传信息不变 ②中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。（２）试管婴儿与设计试管婴儿精子卵子 ａ受精卵 ｂ早期胚胎→遗传学诊断→↓ ｅ ｄ ｃ代孕母体→试管婴儿与设计试管婴儿都要通过ａ体外受精，并进行ｂ体外早期胚胎培养和ｃ（ｅ）胚胎移植，不同的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行ｄ遗传学诊断。３．生物武器（１）种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。（２）中国政府的态度：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。 何为基因污染？如何防止基因污染？提示：外源基因通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分，在环境生物学中我们称为基因污染。因为花粉中的精子基本不含细胞质，所以将基因导入到细胞质的ＤＮＡ中，不会使得转基因植物的外源基因随花粉散布到相邻的同种植物。防止了基因污染。考点３生态工程 一、生态工程与生态经济１．生态工程（１）任务：修复和重建已遭到破坏的生态系统；改善传统的生产方式，提高生态系统的生产力。 （２）目的：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，达到经济效益和生态效益的同步发展。（３）特点：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。２．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，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。二、生态工程的原理比较项目理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无废弃物农业物种多性样原理生态系统具有较高的抵抗力稳定性生物多样性程度高可为各类生物的生存提供多种机会和条件；可提高系统的生产力“三北”防护林建设中的问题，珊瑚礁生态系统生物多样性的问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题、过度放牧等整体性原理社会、经济、自然构成复合系统统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式改善和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理：整体大于部分之和保持系统很高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系 比较整体性原理和系统整体性原理整体性原理是指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整体系统的稳定与平衡；系统整体性原理是指总体功能大于部分功能之和，即“１＋１＞２”，目的是保持系统很高的生产力。专题２８ 胚胎工程与生态工程３ 对应学生用书起始页码Ｐ２９９胚胎工程操作流程分析（科学思维）１．胚胎移植过程中两次使用激素第一次是对受体、供体作同期发情处理。第二次对供体使用促性腺激素，使其超数排卵。２．胚胎移植过程中的两次检查第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。３．胚胎移植的时间胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道工序。不同动物胚胎移植的时间不同，牛、羊的胚胎要培育到桑椹胚或囊胚阶段才移植，小鼠、家兔的胚胎在桑椹胚前移植。４．胚胎移植过程中有两次检查第一次对收集的胚胎进行质量检查。第二次对胚胎移植后的受体进行妊娠检查。５．胚胎移植的生殖方式胚胎移植的生殖方式取决于胚胎的来源，由受精卵形成的胚胎则为有性生殖，由核移植技术形成的重组细胞发育而成的胚胎或胚胎分割形成的胚胎，则属于无性生殖。６．胚胎分割对胚胎进行分割处理时，要注意将囊胚的内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步的发育。（２０１９宁夏中卫模拟，３８）以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，ａ～ｈ为操作过程。请据图回答有关问题：（１）图中ｃ的操作名称是 ，ｄ、ｆ的操作名称是 。（２）图中用到的激素是 ，其目的是获得更多的卵细胞，卵细胞受精后发育可得到早期胚胎；图中早期胚胎属于 期，其中胚胎干细胞来源于 （填数字符号）。（３）过程ｈ常用的方法 。采用 技术来检测转基因牛Ｄ的ＤＮＡ上是否插入了目的基因。（４）图中Ａ、Ｂ牛的性别 （填“相同”“不相同”或“不一定相同”）。思路导引 识图胚胎工程培育良种动物的过程迁移→胚胎工程操作过程分析作答→解析 （１）分析图知，ａ、ｂ过程分别为体外受精和早期胚胎培养，ｃ操作为胚胎分割，ｄ、ｆ操作为胚胎移植。（２）用促性腺激素处理母畜，可获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；囊胚内的内细胞团具有全能性，胚胎干细胞来源于此。（３）常用显微注射法将外源目的基因导入动物细胞中，可采用ＤＮＡ分子杂交技术来检测转基因牛Ｄ的ＤＮＡ上是否插入了目的基因。（４）Ａ、Ｂ牛由同一个胚胎分割发育而成，二者的遗传物质相同，性别相同。答案 （１）胚胎分割 胚胎移植 （２）促性腺激素 囊胚 ③ （３）显微注射法 ＤＮＡ分子杂交 （４）相同