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1、第43讲 胚胎工程与生物技术的安全性 和伦理问题,考纲要求 (1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础() (2)胚胎干细胞的移植() (3)胚胎工程的应用() (4)转基因生物的安全性() (5)生物武器对人类的威胁() (6)生物技术中的伦理问题(),教材导学 一、体内受精和早期胚胎发育,二、体外受精和早期胚胎培养 试管动物技术：是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。,四、转基因生物的安全性,五、生物技术的伦理问题,六、禁止生物武器,自我校对 一、曲细精管 初情期 卵巢 性别分化(胚胎时期) 透明带反应 卵黄膜封闭作用
2、 胎膜和胎盘 二、培养法 化学诱导法 无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清 三、相同的 游离状态 免疫排斥反应 不受任何影响 桑椹胚或囊胚 具有发育的全能性,四、过敏原 改变 生物多样性 生态系统稳定性 社会监督 法制制度 五、禁止生殖性克隆人 不赞成、不允许、不支持、不接受 基因检测 某些基因信息 六、食物 生活必需品 军队和平民,考点突破 考点一 体内受精和早期胚胎发育 1.精子和卵子的发生过程的几个重点问题分析 (1)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，这是精子和卵子在发生上的重要区别，但不是唯一的区别，如发生场所、过程及结果也不相同。,(
3、2)精子的发生中两次减数分裂是连续的，是在睾丸的曲细精管内进行的。卵子的发生中两次减数分裂是不连续的，减数第一次分裂在卵巢内完成，产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，在与精子的结合过程中完成减数第二次分裂，产生一个成熟的卵子和第二极体。当原核融合时，第一极体完成分裂，形成2个第二极体。有的哺乳动物的第一极体不再分裂。 (3)不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，但与动物的体型大小无关。,2.哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系 卵巢是卵子形成、卵泡存在的场所，内部包含许许多多不同发育阶段的卵泡，而成熟的卵泡中可释放出卵子，其中卵子的外面有辅助结构透明带，由卵丘细胞(卵泡细胞)形成放射冠，而
4、卵子外面的细胞膜即卵细胞膜。排卵指卵子从卵泡中排出，而非卵泡从卵巢中排出。 列表比较如下：,【注意】 (1)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。 (2)防止多精入卵的机制包括：第一道屏障：透明带反应；第二道屏障：卵细胞膜反应。 (3)受精标志和受精完成的标志： 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。 (4)卵裂期细胞体积、数量及胚胎总体积的变化： 细胞体积缩小，细胞数量增加，胚胎总体积不变或略有缩小。,【例1】 下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是 ( ) A.采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用
5、B.排卵就是排出成熟卵细胞的过程 C.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成 D.受精作用的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体,【解析】 本题考查精子、卵细胞的形成及体外受精的知识。熟记精子、卵子及受精过程是正确解答该题的关键。采集到的精子必需经获能处理后才能受精，采集的卵细胞若是通过冲卵取出的则不需要培养直接就可与获能的精子受精，若从卵巢取出的卵细胞则需要培养成熟后才可以与获能的精子受精；排卵排出的可能是初级卵母细胞或次级卵母细胞而不是成熟的卵细胞；哺乳动物卵细胞形成的场所，未排卵之前是在卵巢进行的，排卵之后减数分裂的继续完成则是在输卵管中。 【答案】 D,【例2】 高等哺乳动物受精后不
6、久，受精卵开始进行细胞分裂。经32细胞期、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体。如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，有关叙述不正确的是 ( ),A.依次为滋养层、内细胞团 B.高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期32细胞期囊胚期原肠胚期幼体，其中最关键的时期是原肠胚期 C.高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束 D.进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行,【解析】 图示为囊胚期结构，图中依次为滋养层、内细胞团。高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期32细胞期囊胚期原肠胚期幼体，其中原肠胚分化形成三胚层，将来分化成不同的组织、器官，是最关键的时期。分化开
7、始于囊胚期。 【答案】 D,考点二 体外受精和早期胚胎培养 1.原肠胚不属于早期胚胎 早期胚胎是指可用于移植的胚胎，包括原肠胚之前的囊胚、桑椹胚，甚至更早的阶段。 2.胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分不完全相同 胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等。,【注意】 (1)获得精子和卵子后，两者并不立即在体外结合：需要对精子进行获能处理，并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期。 (2)胚胎发育的过程中，细胞的全能性并非完全相同，桑椹胚具有全能性，囊胚是开始分化的阶段，原肠胚时期已出现高度分化。,【例3】 培育“试管山羊”的基本过
8、程如图所示。据图回答下列问题。,(1)甲过程为_，其过程中可通过给母山羊注射_使其超数排卵。 (2)乙过程的操作之一是_处理。 (3)乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同，乙过程的培养液为_或专用的受精溶液，丙过程的培养液为_。 (4)丁过程是_，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的代孕母羊子宫内。,【解析】 分析图示可知，甲过程为卵母细胞的采集，一般用促性腺激素处理良种母山羊，使其超数排卵。乙过程为精子获能以及受精，获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精。丙过程为早期胚胎培养，在发育培养液中进行。丁过程是胚胎移植，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同(而不是性状
9、相同)的其他雌性动物子宫内使之继续发育为新个体。,【答案】 (1)卵母细胞的采集 促性腺激素 (2)对精子进行获能 (3)获能溶液 发育培养液 (4)胚胎移植,2.同期发情和超数排卵所使用的激素一样吗？ 不一样，同期发情处理一般用雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。 3.胚胎移植过程要经过两次检查 冲卵后，对胚胎进行质量检查；移植后是否妊娠检查。,【注意】 (1)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。 (2)作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种，供体则为优良的品种。 (3)胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
10、,【例4】 下列有关胚胎移植的生理学基础的叙述不正确的是 ( ) A.哺乳动物排卵后，同种供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础 B.早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理基础 C.受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础 D.供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理、组织和遗传上的联系，这是供体胚胎正常发育的生理基础,【解析】 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，在遗传上没有联系，因此受体不影响供体胚胎的遗传特性。 【答案】 D,【例5】 如图是科学家培育试管转基因牛的过程示意图，下
11、列相关叙述不正确的是 ( ),A.过程通常用促性腺激素处理，可达到超数排卵的目的 B.图中1是滋养层，2是透明带 C.过程进行时，受体应处于适合的生理状况，此时可利用激素对受体进行同期发情处理 D.为确保得到所需性别的转基因牛，往往对移植前的胚胎进行性别鉴定,【解析】 图为体外发育形成的囊胚，其中1、2、3分别是透明带、滋养层和内细胞团。 【答案】 B,【例6】 控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如：牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右，利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如
12、图所示)。,根据以上信息回答下列相关问题： (1)试管动物技术通常是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下_和受精，受精卵通过培养发育为早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。 (2)图中过程通常采用_技术。在这个过程中_的精子与卵子相遇时，首先发生_反应释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。防止多精入卵的生理反应有_。,(3)胚胎移植时，受体应处于适合的生理状况，此时可利用激素对受体进行_处理。此外，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。 (4)为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法
13、(只需写出名称或简要原理)。_ _。,【解析】 (1)人工采集的卵子与精子不能够直接受精，精子需要经过获能处理，卵子需要再培养发育到减中期才可受精。 (2)精卵结合时，首先发生顶体反应放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质，便于精子进入。 (3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥，这是胚胎移植的生理基础。胚胎移植时，为使受体、供体生理状况相同，便于胚胎的移植，需要用激素进行同期发情处理。 (4)鉴定胚胎性别的最好方法是对胚胎细胞染色体分析，当然也可运用Y染色体上的基因制成探针检测Y染色体的存在。,【答案】 (1)成熟 (2)体外受精 获能 顶体 透明带反应和卵细胞膜反应 (3)同期发
14、情 免疫排斥 (4)DNA分子杂交技术(利用基因探针鉴定)、分析胚胎细胞的染色体组型,考点四 胚胎干细胞 【例7】 胚胎干细胞研究在医学上有重大应用价值。通过移植胚胎干细胞期望可以治疗的疾病是 ( ) 糖尿病 血友病 唐氏综合征(21三体综合征) 老年痴呆症 白化病 肝衰竭 镰刀型细胞贫血症 A. B. C. D.,【答案】 C,【例8】 如图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。,(1)阶段常用_激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。 (2)冲卵的生理基础是_。 (3)阶段对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到_或_阶段。,(4)若要通过获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对阶段
15、检查合格的胚胎进行_技术处理，该过程中应注意对_进行均等分割。 (5)ES或EK细胞的形态特征是_，在培养液中加入_，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。,【解析】 (1)胚胎工程中常用促性腺激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。 (2)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系，这是冲卵的生理基础。 (3)胚胎移植前对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到囊胚或桑椹胚阶段。 (4)应用胚胎分割技术可以获得遗传物质完全相同的多个新个体，胚胎分割时注意对内细胞团进行均等分割。 (5)胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显等形态特征，胚胎干细胞在培养时加入分化诱导因子，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。,【答案】 (1)促性腺 (2)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系 (3)囊胚 桑椹胚 (4)胚胎分割 内细胞团 (5)体积小、细胞核大、核仁明显 分化诱导因子,考点五 生物技术的安全性和伦理问题 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、调控机制及基因间的相互作用了解有限。
