[教育资料]2019年高三生物大一轮总复习：第42讲胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题学习专用

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考点一　体内受精和早期胚胎发育

1．精子和卵子的发生比较

(1)区别

(2)联系

①原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂。

②原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂；成熟过程经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半。

2．受精作用的过程

3．早期胚胎发育

【误区警示】

关于体内受精的几点提醒

(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。

1．(2019·石家庄模拟)如图A为成熟精子的结构示意图，图B是家畜卵子发生和成熟过程示意图。请据图回答下列问题。

(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，它们是透明带反应和________。

(3)图B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。

(5)一个次级卵母细胞经减数分裂一般形成________个卵子和________个第二极体。

【解析】　(1)哺乳动物精子的发生是在睾丸的曲细精管内完成的；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。(3)初级卵母细胞的储备在胎儿期完成；③代表卵细胞膜；②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)形成卵子和⑧第二极体，然后由卵子与精子结合形成合子。(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。(5)一个次级卵母细胞经减数分裂形成一个卵子和一个第二极体。

【答案】　(1)睾丸(的曲细精管)　卵巢

(2)高尔基体　顶体酶　卵细胞膜反应

(3)胎儿　卵细胞膜　减数第二次(MⅡ)分裂

(4)出生前(胎儿时期)　(5)一　一

2．(2019·济南模拟)观察家畜卵子的发生和成熟示意图，思考并回答下面的问题。

(1)图中①②③表示的细胞名称依次是______________________。

假设该动物体细胞内有染色体2N条，则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是________。

(2)图中a、b、c表示细胞分裂，依次为________________，在精子与卵子结合过程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q表示的结构依次是________________。

(3)a、b、c过程依次发生在个体发育的什么时期？____________________。精子的发生与之不同的是整个过程都在__________后完成。

(4)卵子的发生与成熟过程进行到图中________(填序号)时，即完成了受精。

【解析】　(1)③中有第一极体，说明b、c两个过程分别代表减数第一次分裂和减数第二次分裂。减数第一次分裂产生的③为次级卵母细胞；卵原细胞进行DNA复制后体积增大，形成初级卵母细胞②。受精过程中进行减数第二次分裂c产生④，④中包含了雄原核与雌原核融合后的细胞核，染色体数目恢复到体细胞中的染色体数目。(2)(3)卵原细胞通过有丝分裂使自身数目增加，所以a为有丝分裂。动物的胚胎在性别分化以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞就通过有丝分裂的方式不断增加其数量，并演变为初级卵母细胞，这些初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡。减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。(4)雌、雄原核融合，形成合子时，说明卵子已经完成了受精。

【答案】　(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞　2N、2N、N、2N

(2)有丝分裂、MⅠ分裂、MⅡ分裂　c　透明带、卵细胞膜

(3)胎儿期、初情期后、初情期后(受精时)　初情期

(4)④

【解题归纳】

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、早期胚胎培养及胚胎工程的应用和前景

1．体外受精

(1)卵母细胞的采集和培养

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(2)精子的采集和获能

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(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过程。

2．胚胎的早期培养

(1)培养目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。

(2)培养液成分fc34c4b748527701a45eec5db6b9b104.png

(3)胚胎处理：当胚胎发育到适宜阶段时，将其取出向受体移植，或冷冻保存。

3．胚胎工程的应用

(1)胚胎移植

①地位：胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。

②生理学基础：

③基本程序

④实质：早期胚胎在生理环境相同的条件下空间位置的转移。

⑤意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。

(2)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：动物的无性生殖。

③分割要求：对囊胚分割时，要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。

(3)胚胎干细胞(ES或EK细胞)

①来源：早期胚胎或原始性腺。

②特点a058daae8ec83de34125e1f95d2113b4.png

③应用：治疗人类某些顽症；培育人造组织器官，用于器官移植；研究体外细胞分化等。

【误区警示】

胚胎移植的三个关键环节

(1)移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。

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(3)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。

3．(2019·江淮十校联考)我国科学家通过Dazl基因的异位表达，最终在体外将小鼠胚胎干细胞同时诱导出了游动的精子和卵子。请回答：

(1)精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入________继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。受精卵的早期分裂过程中，细胞的表面积与体积的比值变化趋势是________。

(2)根据分裂潜能，干细胞可分为全能干细胞(可发育成完整个体)、多能干细胞(可发育成多种组织和器官)和专能干细胞(可发育成专门的组织和器官)，则这些干细胞在发育中的分化前后顺序是______________________________。

(3)胚胎干细胞可用于治疗性克隆，需要把胚胎干细胞在一定的条件下，通过________和________形成不同的组织和器官，然后才能进行移植。

【解析】　(1)精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。受精卵的早期分裂过程中，细胞的数量不断增加，细胞的表面积增大，体积不变或减小，因此细胞的表面积与体积的比值变化趋势是逐渐增大。(2)全能干细胞可发育为多能干细胞，多能干细胞可发育为专能干细胞。(3)胚胎干细胞可用于治疗性克隆，需要把胚胎干细胞在一定的条件下，通过离体培养和诱导分化形成不同的组织和器官，然后才能进行移植。

【答案】　(1)发育培养液　逐渐增大

(2)全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞

(3)离体培养　诱导分化

4．下图为牛胚胎移植示意图，请据图回答：

(1)牛胚胎移植程序中，①通常采用______________进行同期发情处理，然后②用______________激素使供体母牛超数排卵。

(2)③对胚胎进行质量检查时，胚胎应发育到________或________阶段。

(3)④胚胎移植过程一般有________和________两种方法。

(4)⑤过程产生的犊牛的遗传物质与⑥的遗传物质是否相同？________，为什么？____________________________________。

(5)进行胚胎移植的优势是：_____________________________。

(6)冲卵的生理基础是：___________________________________

_________________________________________________________。

(7)④移植的胚胎，也可以是来源于体外受精或者核移植，体外受精形成的胚胎发育成的个体可以称为________(填“试管”或“克隆”)动物，核移植形成的胚胎发育成的个体可以称为________(填“试管”或“克隆”)动物。

【解析】　(1)胚胎移植时供、受体牛必须处在相同的发情期，通常用激素进行处理，然后用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。(2)对胚胎进行质量检查时，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。(3)胚胎移植方法一般有：手术法，引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口；非手术法，将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。(4)受体母牛只是提供胚胎发育的场所。(5)进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(6)冲卵的生理基础是早期胚胎形成后，未与母体子宫建立组织上的联系，仍处于游离状态。(7)体外受精获得试管动物，核移植获得克隆动物。

【答案】　(1)激素　促性腺　(2)桑椹胚　囊胚

(3)手术　非手术

(4)不相同　犊牛的遗传物质来源于供体母牛和公牛，且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响

(5)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力

(6)早期胚胎形成后，处于游离状态，未与母体子宫建立组织上的联系

(7)试管　克隆

【解题归纳】

胚胎移植过程中的两个“两次”

(1)胚胎移植过程中两次使用激素：第一次是用激素对供、受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。

考点三　生物技术的安全性和伦理问题

1．转基因生物的安全性

(1)转基因生物存在安全性的原因

①目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。

②目的基因往往是异种生物的基因。

③外源基因往往是随机插入宿主细胞基因组的。

(2)对安全性问题的争论

①食物安全：可能会出现滞后效应、新的过敏原及营养成分的改变等。

②生物安全：可能降低生物多样性。

③环境安全：可能破坏生态系统稳定性和人类生活的环境。

(3)理性看待生物技术

①正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。

②制定政策和法规，最大程度地保证转基因技术和产品的安全性。

2．克隆人与试管婴儿

(1)克隆人

①克隆人的培育过程

②试管婴儿与克隆人的比较

(2)试管婴儿和设计试管婴儿的比较

①不同点

所用技术手段：设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断，试管婴儿不需要进行遗传学诊断或基因诊断。

应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿主要用于需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病的治疗。

②相同点

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。

3．关注生物技术的伦理问题

4.禁止生物武器

(1)生物武器的种类(连线)

(2)生物武器的特点：致病力强、有潜伏期、污染面积大、危害时间长、传染途径多、拥有生命力、受自然条件影响大。

(3)我国政府观点：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。

5．(2019·衡水模拟)苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。据此回答下列问题：

(1)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异性受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞____________________。

(2)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的________基因频率的增长速率。

(3)一种斑蝶幼虫食用了转Bt基因玉米的花粉后，有44%的个体死亡。但是，也有科学家指出该实验的结果是不确切的。因为在斑蝶幼虫食用的叶片上，只有每平方厘米出现1 000个转Bt基因玉米花粉时，才会危及它们的生命，但这种情况的概率还不到1%。你如何看待上述事实？____________________。

【解析】　(1)生物的细胞表面的受体具有特异性，人类肠上皮细胞没有昆虫肠上皮细胞表面的特异性受体，所以该毒素蛋白对人类的风险相对较小。(2)自然选择是普遍存在的，纯种种植时，自然选择会使害虫抗性基因频率快速增长，所以混合种植能降低害虫抗性基因频率的增长速率。(3)题干所述事实说明了两个方面的问题：一是转基因植物的花粉可以引起斑蝶幼虫死亡，二是斑蝶幼虫的死亡率不会太高。由这两方面可以推测：转基因植物可以引起环境问题，但不至于造成环境的破坏。

【答案】　(1)表面无相应的特异性受体　(2)抗性

(3)转基因植物对环境安全有影响，但不至于造成对环境的破坏

6．(2019·合肥模拟)试管婴儿不仅给不孕不育夫妇带来了希望，而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题，有不可估量的积极作用。

(1)“试管婴儿”除了用到体外受精技术外，还用到____________________(填两种)技术。

(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，进而形成器官和系统，从细胞水平看，卵裂的分裂方式是________。

(3)下图所示时期是胚胎发育的________期。

(4)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是________________________。

(5)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_______________。

【解析】　(1)“试管婴儿”除需要用到体外受精技术外，还用到早期胚胎培养和胚胎移植技术。(2)受精之后，受精卵进行有丝分裂，使细胞数目增多。(3)观察题图可知，该图中有囊胚腔，是典型的囊胚期图。(4)试管婴儿技术主要用于解决不孕不育问题，而设计试管婴儿主要用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病等。(5)滥用设计试管婴儿技术，如设计婴儿性别会导致性别比例失调。

【答案】　(1)早期胚胎培养、胚胎移植　(2)有丝分裂

(3)囊胚　(4)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病；后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断

(5)可能破坏人类正常的性别比例

[构建知识网络]

[必背答题语句]

1．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。

2．防止多精入卵的两道屏障是：透明带反应和卵细胞膜反应。

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。囊胚开始出现细胞分化，原肠胚出现胚层分化。

4．胚胎移植的基本程序：对供、受体的选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎移植→移植后检查。

5．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良动物的繁殖潜力。　　　

概率教学方法的研究练真题[感悟高考　展示规律]

教学设计与反思免费下载1．(2019·山东理综)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：

期末冲刺100分完全试卷答案(1)过程①采用的是细胞工程中的________技术，过程②采用的是胚胎工程中的________技术。

(2)体细胞进行体外培养时，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。

梦结束的地方阅读短文及答案(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。

植物细胞教学设计第二课时解析：(1)图中①过程采用体细胞核移植技术；过程②为重组细胞经胚胎培养发育至早期胚胎的过程，利用了(早期)胚胎培养技术。(2)动物细胞培养时，气体环境为95%的空气和5%的CO2，CO2作用是维持培养液的pH。(3)构建基因表达载体时，需用的工具酶为限制酶和DNA连接酶。基因表达载体上除目的基因外，还需要有标记基因、启动子、终止子等。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(4)囊胚中的内细胞团具有发育的全能性，可以作为胚胎干细胞的来源。通过核移植技术获得的组织器官若移植给核供体，则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

探究学习法(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　B

期中质量检测分析2．(2019·重庆理综)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)拟进行如下杂交：

机器人教学存在的问题♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)→C

教学过程中的建议选择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④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⑤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。

昙花教学实录(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用________技术。

解析：(1)由于B是具有适宜本地生长基因的纯合子，故选择B作为母本，可使胚胎在母体内正常生长发育。让B与纯合的具有高产奶基因的A杂交得到C，C牛的产奶量并未提高，可推知高产奶是隐性性状，而C为杂合子。因引进的是含高产奶基因的纯种公牛，故可选用♂A×♀C杂交组合，后代中高产奶且适宜本地生长的母牛的概率为1/2×1/2×1/2＝1/8。(2)精子需进行获能处理，才能具有受精能力。卵子的成熟在受精过程中完成。胚胎培养中，葡萄糖的作用是提供能量。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、高产奶和适应生长的基因。经过过程②的基因重组产生同时含有高产奶基因和适应本地生长基因的卵细胞，是后代出现高产奶且适宜本地生长母牛的前提。(3)可通过胚胎分割技术提高已有胚胎的利用率。

答案：(1)生长发育或胚胎发育　隐性　♂A×♀C　1/8

(2)获能或增强活力　③　供能　性别、高产奶和适应生长的基因　②　(3)胚胎分割

3．(2019·山东理综)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：该题综合考查动物细胞工程和胚胎工程技术的原理和方法。(1)对动物细胞进行的初次培养为原代培养，动物细胞培养时具有细胞贴壁生长和接触抑制现象。(2)胚胎移植所需的胚胎可从供体输卵管中通过冲卵的方法获得，也可将卵子经体外受精或核移植后获得的受精卵或重组细胞，进一步培养得到早期胚胎。(3)图中重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可进行冷冻保存。(4)胚胎干细胞常由囊胚的内细胞团分离培养获得，由于iPS细胞具有发育的全能性，经定向诱导可分化形成特定组织细胞，因而在医学上具有广阔的应用前景。

答案：(1)原代培养　接触抑制

(2)冲卵(或冲胚)　体外受精(或核移植)

(3)胚胎移植　冷冻(或低温)

(4)内细胞团　诱导分化

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/9a74d65d68dc5022aaea998fcc22bcd127ff422a.html