1、版高考生物一轮复习现代生物科技专题第三讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题精选教案04292341第三讲 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题基础知识系统化知识点一体内受精和早期胚胎发育1精子和卵子的发生项目精子的发生卵子的发生场所睾丸曲细精管卵巢时间从初情期开始胚胎出现性别分化后和初情期以后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂(第一极体分裂除外)结果形成_4_个精子形成1个卵子和3个极体2受精3早期胚胎发育知识点二体外受精和早期胚胎培养1体外受精2胚胎的早期培养知识点三胚胎工程的应用及前景1胚胎移植2胚胎分割3胚胎干细胞知识点四生物技术的安全性和伦理问题基本技能问题化1请据体外受精过程
2、的流程图回答下列问题 (1)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等几个步骤。(2)采集精子的方法主要有假阴道法、手握法和电刺激法。获能的方法有培养法和化学诱导法。(3)体外采集小鼠的卵子常用超数排卵处理法。2完善胚胎移植的过程示意图，并填空(1)对供体牛要进行超数排卵处理；对供、受体牛要进行同期发情处理。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，冲卵是指把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。(3)动物的早期胚胎一般发育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植。(4)若要获得多个遗传物质完全相同的新个体，可对检查合格的胚胎用胚胎分割技术处理，该过程属于无性繁殖或克隆。3分析试管婴儿与克隆
3、人的培育过程，回答下列问题.试管婴儿的培育过程：.克隆人的培育过程：(1)试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主要差异是前者需经过体外受精，后者需用到细胞核移植技术。(2)试管婴儿技术属于有性生殖，克隆技术属于无性生殖。(3)在的图示中，是试管婴儿的培育过程，是设计试管婴儿培育的过程。后者比前者多了胚胎移植前的遗传学诊断过程。考点一受精与早期胚胎发育1(2013天津高考)哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(N 表示染色体组)。据图分析，下列叙述错误的是()A次级卵母细胞形成的过程需要激素调节B细胞只
4、有在精子的作用下才能形成成熟卵子C、 和细胞分裂后期染色体数目相同D培育转基因动物应选择细胞作为受体细胞解析：选C分析题图可知，在促性腺激素的作用下完成减数第一次分裂并产生次级卵母细胞；只有在精子的作用下，次级卵母细胞才能完成减数第二次分裂；为卵原细胞，染色体数目为2N，为次级卵母细胞，在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后染色体数为2N，为受精卵，在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍为4N，三者在分裂后期染色体数目不同；动物基因工程中常用受精卵作为受体细胞。2如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：(1)写出各个阶段的名称：A：_，B：_，C：_。(2)写出图中各标号的名称
5、：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_、_。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
6、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。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重难点拨1关于体内受精应注意的几个问题(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(2)动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。(3)受精的标志受精完成的标志：受精的
7、标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。(4)受精卵遗传物质的来源：核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核(即精卵各提供1/2)，而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。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)细胞数目和体积：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。考点二胚胎工程及其应用命题点(一)体外受精和早期胚胎培养1(20
8、17江苏高考)下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是()A精子在获能液中于37 、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能B小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用C分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异D注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育解析：选C精子在获能液中于适宜条件下培养可以使精子获能；小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射促性腺激素能促进其超数排卵；分割的胚胎细胞虽有相同的遗传物质，但由于生物的性状还受环境等因素的影响，故发育成的个体会存在形态学差异；胚胎干细胞可以发育成组织、器官，注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器
9、官的发育。2(2018皖南八校联考)如图是利用高等哺乳动物的生殖细胞进行的体外受精技术培育试管动物的大致流程。请回答下列问题：(1)在体外受精前，要对精子进行_处理，从而使精子具有与卵细胞受精的能力。(2)体外培养受精卵时，需给予一定量的O2和CO2。受精卵进行细胞呼吸产生CO2的场所是_，消耗的O2是用于_的产生。(3)从受精卵到早期胚胎过程中所利用的胚胎工程技术是_，胚胎移植前通过_技术可获得较多胚胎。解析：(1)获得的精子需要进行获能处理后才具有受精能力。(2)受精卵进行的细胞呼吸是有氧呼吸，有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质；有氧呼吸第三阶段氧气与H反应形成水。(3)受精卵培养成早
10、期胚胎需要利用早期胚胎培养技术。将早期胚胎分割(囊胚的内细胞团要均等分割)后，可以获得多个胚胎。答案：(1)获能(2)线粒体基质H2O(水)(3)早期胚胎培养胚胎分割重难点拨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)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命题点(二)胚胎移植与胚
11、胎分割移植3下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)指的是_。(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_。(5)受体母牛必须和供体牛是同种，并且要经过_处理。(6)将胚胎移植入受体后，还要对受体母牛进行是否_的检查。解析：(1)A细胞是次级卵母细胞，在进行体外受精前要对精子进行获能处理。(2)进行胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行操作。(3)图中是内细胞团，是囊胚腔。(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将内细胞团均等分割。(5
12、)受体母牛必须和供体牛是同种，并且要经过同期发情处理。(6)将胚胎移植入受体后，还要对受体母牛进行是否妊娠的检查。答案：(1)(次级)卵母细胞获能(2)桑椹胚或囊胚(3)囊胚腔(4)要将内细胞团均等分割(5)同期发情(6)妊娠重难点拨胚胎移植中的四个注意点(1)胚胎移植过程中两次激素使用：第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵。(2)胚胎移植过程中有两次检查：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)不同动物胚胎移植的时间不同：牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段。小鼠、家兔在桑椹胚前。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时
13、分化程度高，移植成功率很低。(4)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖的判断：取决于胚胎的来源。胚胎若是由受精卵形成的，则为有性生殖；若是由核移植技术或胚胎分割形成的，则为无性生殖。命题点(三)胚胎干细胞及其应用4(2013山东高考)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下：(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为_，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为_。(2)图中2细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为_；也可从灰鼠体内取出卵子，通过_后进行早期胚胎培养获得。(3)图中
14、重组囊胚通过_技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用_方法保存。(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的_分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向_后用于疾病的细胞治疗。解析：(1)原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养。接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。(2)将早期胚胎从母体子宫中冲洗出来叫冲卵。(3)暂不进行胚胎移植的胚胎可放入196 的液氮中保存。(4)iPS与ES细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。答案：(1)原代培养接触抑制(2)冲卵(或：冲胚) 体外受精
15、(或：核移植)(3)胚胎移植冷冻(或：低温)(4)内细胞团诱导分化考点三生物技术的安全性和伦理问题1(2014重庆高考)生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述，错误的是()A应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质B当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆C反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力解析：选D在应用基因工程技术培育转基因植物时，应避免选择可能产生对人类有害的物质的目的基因；在对克隆技术引发的伦理问题的争论中，普遍的观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆；在对
16、胚胎工程技术引发的伦理问题的争论中，反对设计试管婴儿的原因之一是有人可能滥用此技术选择性设计婴儿；生物武器种类包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等，不包括干扰素。2(2017来宾期末)全球首批经全基因组测序的PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。(1)设计试管婴儿时为了提高受孕率，胚胎移植时多采用多胚胎移植，因此需要用_处理促进母亲排出更多的卵子。(2)胚胎发育的卵裂期在_(填“透明带”或“放射冠”)内进行。受精卵经72小时体外培养发育成由32细胞左右的桑椹胚，可用于胚胎
17、移植。而胚胎移植属于胚胎工程的常用技术之一，胚胎工程是指对动物的早期胚胎或_所进行的多种显微操作和处理技术。还包括体外受精、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。(3)为了某些需要，需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是SRYPCR法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个_(填“滋养层”或“内细胞团”)细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作_，以_为模板进行PCR扩增；最后与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为_性。(4)设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。我国不反对治疗性克隆，即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去
18、除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于_和_之间的第一极体一并吸出。解析：(1)给女性注射促性腺激素可促使其超数排卵。(2)胚胎发育的卵裂期是在透明带内进行的。胚胎工程是指对动物的早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。(3)目前，对胚胎的性别进行鉴定的最有效最准确的方法是SRYPCR法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作引物，以滋养层细胞的DNA为模板进行PCR扩增；与SRY特异性探针出现阳性反应者，说明其含有Y染色体，为男性。(4)治疗性克隆是指利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵
19、母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于卵细胞膜和透明带之间的第一极体一并吸出。答案：(1)促性腺激素(2)透明带配子(3)滋养层引物滋养层细胞的DNA男(4)卵细胞膜透明带重难点拨试管婴儿和设计试管婴儿的异同点(1)过程区别：设计试管婴儿比试管婴儿多出的是胚胎移植前的遗传学诊断过程。(2)技术手段不同：设计试管婴儿胚胎移植前需要进行遗传学诊断，而试管婴儿无需进行遗传学诊断。(3)应用不同：试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。(4)相同点：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。真题集训验能力1(2017江苏高考)牛雄性
20、胚胎中存在特异性HY抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加HY单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述正确的是()AHY单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌B应选用原肠胚做雌雄鉴别C鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植D用HY抗原免疫母牛可获得相应抗体解析：选DHY单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌；应选择囊胚期的滋养层细胞做雌雄鉴别；鉴别后的雌性胚胎才可用于胚胎移植；用HY抗原免疫母牛可获得相应抗体。2(2015山东高考)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：(1)过程采用的是细胞工程中的_技术，过程采用的是胚胎工程中的_技术。(2)体细胞进行体
21、外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的_。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用_和_两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有_基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的_。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体_(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。解析：(1)过程表示细胞核与去核卵母细胞结合，即核移植技术；过程表示早期胚胎培养技术。(2)体细胞进行体外培养时，CO2气体的主要作用是维持培养液(基)的pH(或酸碱度)。(3)构
22、建基因表达载体时需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶；基因表达载体上的标记基因的作用是便于筛选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，属于胚胎干细胞。在图示过程中，B个体提供的是细胞核，分化形成的组织器官的性状主要是由来自B的遗传物质决定的，因此体外培养获得的组织器官移入个体B不会发生免疫排斥反应。答案：(1)(体细胞)核移植(早期)胚胎培养(2)pH(或：酸碱度)(3)限制性(核酸)内切酶(或：限制酶)DNA连接酶(注：两空可颠倒)标记(4)内细胞团B3(2015重庆高考)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。(1
23、)拟进行如下杂交：A(具高产奶基因的纯种)B(具适宜本地生长基因的纯种)C选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常_。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是_性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是_，后代中出现这种母牛的概率是_(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。精子要具有受精能力，需对其进行_处理；卵子的成熟在过程_中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖，其作用是_。为筛选出具有优良性状的母牛，过程前应鉴定胚胎的_。子代母牛的优良性状与过程_的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎
24、的利用率，可采用_技术。解析：(1)用具有适宜本地生长基因的纯种母牛作母本的原因之一是胚胎能在母体内正常生长发育。设控制产奶量高低的基因分别用T、t表示，控制适应性强弱的基因分别用R、r表示。杂交后代C中的母牛表现为适应性强但产奶量并未提高，说明高产奶、低适应性均为隐性性状，则推导出A的基因型为ttrr，B的基因型为TTRR，C的基因型为TtRr。通过回交，即C牛与A牛杂交(TtRrttrr)，获得高产奶量且适应性强的母牛的概率为1/21/21/21/8。(2)在体外受精过程中，从供体公牛获得的精子经获能处理后，才具有受精能力。从供体母牛采集的卵子经培养达到M中期后在与精子受精过程中最终成熟。
25、由于受精作用的随机性，为筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植前应鉴定胚胎的性别、是否具有高产奶基因和适应本地生长的基因。由于公牛为隐性纯合子，所以子代母牛的优良性状与供体母牛减数分裂产生卵子的过程中的基因重组有关。(3)提高已有胚胎利用率的最好措施是胚胎分割。答案：(1)生长发育或胚胎发育隐性A C1/8(2)获能或增强活力供能性别、高产奶和适应生长的基因(3)胚胎分割课下检测查缺漏一、基础题点练1下列有关哺乳动物精子和卵子发生的叙述，错误的是()A精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体B不同种动物的精子形态相似，但大小不同，体型越大的动物精子越大C卵母细胞发育至减数第二次分裂中期时，才具
26、备受精能力D哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别解析：选B不同种动物的精子形态相似，大小略有不同，但与动物的体型大小无关。2(2016江苏高考)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如下图所示。下列相关叙述正确的是()A步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液D步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同解析：选B步骤甲为体外受精，步骤乙为胚胎移植；诱导超数排卵所用的激素是促性腺激素，只作用于性腺细胞；受精卵发育成早期
27、胚胎所需营养主要来源于卵细胞中的卵黄；步骤甲体外受精使用的是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液成分差别较大。3如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是()A图中a所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘B胚胎干细胞的体积和细胞核都较小C胚胎干细胞可以增殖而不发生分化D利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用解析：选C图中a所示细胞为内细胞团，将来能发育为胎儿的各种组织；胚胎干细胞的体积小，细胞核大；在体外培养条件下，胚胎干细胞可以只增殖不分化；利用胚胎干细胞培育的人造器官，还在临床试验阶段。4(2015天津高考)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“
28、三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。据图分析，下列叙述错误的是()A该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术解析：选C受精卵的细胞质几乎全部来自捐献者的卵母细胞，故避免了母亲的线粒体遗传病基因遗传给后代。红绿色盲为细胞核基因遗传病，捐献者仅提供了卵母细胞的细胞质，故捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿。受精卵的细胞质几乎全部来自于捐献者，但细胞核中的染色体一半来自父方，一半来自母方。三亲婴儿的培育是体外受精，所以需要在体外培养至早期胚胎阶段再进行胚胎移植。5如图表示利用二倍体小鼠所做的实验，相关分析合理的是()A过程中存在有丝分裂、减数分裂和细胞分化B图中囊胚的细胞基因型都相同C代孕母鼠需进行同期发情处理D嵌合体幼鼠是四倍体解析：选C过程没有减数分裂，只有有丝分裂和细胞分化；图中囊胚的细胞来自两种小鼠，故这些细胞基因型不相同；胚胎移植过程中，需要对供、受体雌鼠进行同期发情处理；嵌合体幼鼠染色体并未加倍，仍是二倍体。二、高考题型练6(2018琼海一模)英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种，其数量少，生
