【生物】2021届新高考生物一轮复习人教版胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题教案

【生物】2021届新高考生物一轮复习人教版胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题教案

第35讲　胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题 单科命题 备考导航 核心素养解读 命题趋势 ‎(1)简述动物胚胎发育的基本过程 ‎(2)简述胚胎工程的基本技术 ‎(3)关注转基因生物的安全性问题 ‎(4)举例说出生物武器对人类的威胁 ‎(5)讨论生物技术中的伦理问题 ‎(1)利用互联网搜集有关胚胎工程和干细胞研究进展的资料,简述胚胎工程的原理和基本技术,认同胚胎工程的应用价值,关注胚胎工程的研究 ‎(2)搜集文献资料,关注生物技术的安全性问题,认识到每项生物技术的发展都有可能带来安全性和伦理问题 ‎(3)搜集历史上使用生物武器的资料,并分析其严重危害 ‎◆题型内容:胚胎工程、干细胞培养 ‎◆考查形式:以最新的研究成果为背景考查 考点一　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(MⅠ),　输卵管　(MⅡ) ‎ 时间 ‎　初情期后　 ‎ ‎①卵泡的形成及卵巢内的储备在出生前(胎儿时期);②排卵在　初情期　 ‎ 变形 需要变形 不需要变形 分裂 均等分裂 不均等分裂(第一极体除外)‎ 过程 第一阶段:形成初级精母细胞 第二阶段:形成精子细胞 第三阶段:变形 ‎　细胞核　→头部主要部分 ‎ 高尔基体→顶体 第一阶段:形成初级卵母细胞 第二阶段:形成卵子 减数第一次分裂在　排卵前后　完成 ‎ 减数第二次分裂在　精卵结合过程中　完成 ‎ 中心体→尾 线粒体→　线粒体鞘　 ‎ 其他→原生质滴 结果 形成4个精子 形成1个卵细胞和3个极体 相同点 ‎①先进行　有丝分裂　增加原始生殖细胞的数目,再进行减数分裂产生成熟生殖细胞;②减数分裂过程中染色体的行为、数目变化都相同 ‎ ‎　　注意:①判断卵子是否受精的重要标志:在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体;‎ ‎②排卵:指卵子从卵泡中排出。‎ ‎2.受精 ‎(1)概念:精子与卵子结合形成　合子　的过程。包括受精前的准备阶段和　受精　阶段。自然条件下,是在雌性的　输卵管　完成的。 ‎ ‎(2)准备阶段 ‎①精子获能:刚刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在　雌性动物生殖道　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　减数第二次分裂中　期时,才具备与精子受精的能力。 ‎ ‎(3)受精过程 ‎3.早期胚胎发育 要点:①胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂,产生的是体细胞;‎ ‎②受精卵是胚胎发育的起点,全能性最高;‎ ‎③胚胎发育初期在输卵管中进行,以后移向子宫,发育为胎儿;‎ ‎④孵化:囊胚扩大导致透明带破裂,胚胎从中伸展出来的过程。‎ ‎1.精子和卵子的发生都是从初情期开始的。(✕)‎ ‎2.卵子形成过程中,减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的。(✕)‎ ‎3.排卵是指卵泡从卵巢中排出。(✕)‎ ‎4.成熟的精子并不具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。(√)‎ ‎5.卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。(√)‎ ‎6.透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。(√)‎ ‎7.卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大。(✕)‎ ‎8.卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。(✕)‎ ‎9.在胚胎发育过程中,细胞的分化出现在桑椹胚期。(✕)‎ ‎10.内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。(✕)‎ ‎　　请回答关于体内受精及胚胎发育的问题:‎ ‎(1)精子的发生从　　　　开始,直到　　　　　　　;卵子的发生从　　　　　　　　开始,其中减数第一次分裂在　　　　　完成,减数第二次分裂在　　　　　　完成。 ‎ ‎(2)判断卵子是否受精的标志是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;受精完成的标志是　　　　　　　。 ‎ ‎(3)精细胞变形过程中,很多结构会消失,而细胞核保留下来的原因是　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　;线粒体保留下来的原因是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)受精过程中形成的两道屏障是　　　　　　、　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)早期胚胎发育过程中,卵裂时细胞体积　　　　,每个细胞的核DNA数　　　　,胚胎总体积　　　　　,有机物　　　　。 ‎ 答案　(1)初情期　生殖机能衰退　胚胎性别分化后　排卵前后　受精过程中　(2)在卵细胞膜和透明带间隙观察到两个极体　雌雄原核融合　(3)细胞核是细胞遗传特性和细胞代谢的控制中心　线粒体是进行有氧呼吸提供能量的主要场所　(4)透明带反应　卵细胞膜反应　(5)变小　不变　基本不变　减少 ‎1.受精过程中的“三大反应”“两道屏障”‎ ‎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,而细胞呼吸一直消耗有机物,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。‎ 考向一　考查体内受精的过程 ‎1.如图表示精子入卵后,发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程,下列叙述错误的是(　　)‎ A.图中X指卵细胞膜反应,Y指卵子的减数第二次分裂 B.经图中Y过程只形成了雌原核 C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵质膜融合 D.精子入卵后精子的尾部留在外面,并在溶酶体的作用下自溶 ‎1.答案　B　X表示卵细胞膜反应,是防止多精入卵的第二道屏障,Y表示减数第二次分裂,在受精过程中卵子完成减数第二次分裂,A正确;经图中Y过程,除形成雌原核外,还形成极体,B错误;精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合,C正确;精子入卵后,尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶,D正确。‎ ‎2.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)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④时,即可进行受精,判断卵子是否受精的标志是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎2.答案　(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞　2N、2N、N、2N　(2)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)在卵细胞膜和透明带间隙是否可以观察到两个极体 解析　动物的胚胎在性别分化以后,雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂的方式不断增加数量,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(初情期)完成的;减数第二次分裂是在精子和卵细胞结合的过程中完成的。在透明带与卵细胞膜间隙观察到两个极体时,说明卵子已经完成了受精,这是判断卵子是否受精的重要标志。‎ 题后悟道·拓展 ‎　　受精过程的三个易混点 ‎(1)精子获能是指精子获得受精“能力”,而不是获得能量。‎ ‎(2)排卵是指卵子从卵泡中排出,而不是卵泡从卵巢中排出。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)受精的标志不等于受精完成的标志。受精的标志是在透明带和卵质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)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。‎ 考向二　考查早期胚胎发育的过程 ‎3.以下关于桑椹胚、囊胚、原肠胚的说法,不正确的是(　　)‎ A.胚胎发育的顺序是桑椹胚→囊胚→原肠胚 B.囊胚期的细胞出现了分化,其原因是细胞中的遗传物质发生了变化 C.桑椹胚期之前的细胞均未出现分化 D.原肠胚的外胚层由内细胞团的表层细胞形成 ‎3.答案　B　囊胚期的细胞出现了分化,形成滋养层和内细胞团,但细胞中的遗传物质并未发生改变。‎ ‎4.如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段。请据图回答问题:‎ ‎(1)写出各个阶段的名称:‎ A:　　　　　,B:　　　　　,C:　　　　　。 ‎ ‎(2)写出图中各标号的名称:‎ ‎[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)由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中,细胞数目　　　　　,胚胎总体积　　　　　　。 ‎ ‎4.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)增多　基本不变 解析　(1)题图中A是桑椹胚,B是囊胚,C是原肠胚。(2)题图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)桑椹胚细胞具有发育的全能性,囊胚开始出现细胞分化,已分化成滋养层细胞和内细胞团;原肠胚已具有胚层分化,分化为外胚层和内胚层。(4)内细胞团将发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。(5)由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中,虽然细胞数目增多,但胚胎总体积基本不变。‎ 考点二　体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用 ‎　　1.体外受精 ‎(1)卵母细胞的采集和培养 ‎(2)精子的采集和获能 ‎(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作用。 ‎ ‎2.早期胚胎培养 ‎(1)目的:检查受精状况和受精卵的发育能力。‎ ‎(2)培养液成分 ‎(3)胚胎处理:　 受体移植 　或冷冻保存。 ‎ ‎(4)早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较 项目 早期胚胎培养液 动物细胞培养液 盐类 无机盐、有机盐 无机盐、微量元素 营养物质 氨基酸、核苷酸 糖、氨基酸 调节物质 维生素、激素 促生长因子 特有成分 血清 血清、血浆 ‎　　3.胚胎移植——胚胎工程其他技术的最后一道“工序”‎ ‎(1)意义:　充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　。 ‎ ‎(2)生理学基础 生理状况 意义 排卵后,同种动物生殖器官的生理变化相同 提供了相同的生理环境 早期胚胎在一定时间内不与母体子宫建立组织上的联系 为胚胎收集提供可能 受体对外来胚胎基本上没有免疫排斥 为胚胎在受体内存活提供可能 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但遗传特性不受影响 ‎——‎ ‎　　(3)主要过程 ‎(4)胚胎移植中的五个注意事项 ‎①胚胎移植过程中两次使用激素:第一次是用孕激素　对受体和供体进行同期发情处理　;第二次是用　促性腺激素　处理供体使其超数排卵。 ‎ ‎②胚胎移植中两次检查:第一次是　对收集的胚胎进行检查　;第二次是对受体母畜　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、家兔在桑椹胚阶段前。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植,因为　此时分化程度高,移植成功率很低　。 ‎ ‎④胚胎移植是有性生殖还是无性生殖,取决于胚胎是由受精卵发育成的,还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成的,或由胚胎分割获得的。‎ ‎⑤胚胎移植应选择　有人类所需的优良性状　的供体公、母牛和受体母牛。 ‎ ‎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)分割要求: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 ‎(3)培养过程 ‎(4)胚胎干细胞的主要用途 ‎①治疗人类的某些顽疾 ‎②培育　人造组织器官　 ‎ ‎③研究体外细胞分化的理想材料 ‎6.克隆动物、试管动物与转基因动物遗传特性比较 项目 克隆动物 试管动物 转基因动物 概念 用核移植的方法获得的动物 用体外受精的方法获得的动物 由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物 技术 核移植 体外受精 DNA重组技术 生殖方式 无性繁殖 有性生殖 有性生殖或保持原生殖方式 遗传特性 主要与供核个体相同 具备双亲的遗传性状 具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性 相同点 三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术,且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎 ‎1.在胚胎移植中,对供体母畜要进行超数排卵处理,对供、受体要进行同期发情处理。(√)‎ ‎2.胚胎移植技术中对供体和受体母畜都要进行相同激素处理。(✕)‎ ‎3.采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用。(✕)‎ ‎4.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。(✕)‎ ‎5.减数分裂形成雌雄配子时,等位基因进入卵细胞的机会并不相等,因为一次减数分裂只形成一个卵细胞。(✕)‎ ‎6.胚胎干细胞在分化诱导因子的作用下可以向不同类型的组织细胞分化。(√)‎ ‎7.雌雄配子彼此结合的机会相等,因为它们的数量相等。(✕)‎ ‎8.移植的胚胎必须在原肠胚之前,不能直接移植受精卵。(√)‎ ‎9.试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术。　(√)‎ ‎　　下图为胚胎移植的基本程序、早期胚胎发育过程(图甲),及经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程(图乙)。请回答下列问题:‎ 甲 乙 ‎(1)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射　　　　　　。冲卵实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的　　　　　冲洗出来。 ‎ ‎(2)图乙中②指的是　　　　。进行胚胎分割时,应选择发育到　　　　　　　时期的胚进行操作。 ‎ ‎(3)图甲中标号3为　　　　,它将来可发育为　　　　　　。 ‎ ‎(4)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?　　　　　　为什么?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的根本特点是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)图乙中A细胞是　　　　　,在进行体外受精前要对精子进行　　　　处理。哺乳动物受精过程有哪些机制阻止多精子入卵受精?(　　) ‎ A.顶体反应 B.精子穿越卵子透明带触及卵细胞膜,导致透明带反应 C.精子触发卵细胞膜表面微绒毛的抱合反应 D.精子入卵后,触发卵细胞膜封闭作用 ‎(6)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,应注意　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(7)受体母牛必须和供体牛属于　　　　　,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)促性腺激素　早期胚胎　(2)囊胚腔　桑椹胚或囊胚　(3)滋养层　胎膜和胚盘　(4)不一定相同　因为这些胚胎可能是由不同的受精卵发育而来的,它们的基因型可能相同,也可能不同　具有相同的遗传物质　(5)(次级)卵母细胞　获能　BD　(6)胚胎分割要将内细胞团均等分割(以免影响胚胎的恢复和进一步发育)　(7)同一物种　受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应 ‎1.胚胎移植中的四个注意点 两次激 素使用 第一次:用孕激素对受、供体进行同期发情处理;‎ 第二次:用促性腺激素处理使供体超数排卵 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 移植时 间不同 牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段;‎ 小鼠、家兔培养到桑椹胚前;‎ 几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植 繁殖 方式 胚胎由受精卵形成,属于有性生殖;‎ 胚胎由核移植或胚胎分割形成,属于无性生殖 ‎　　2.干细胞的种类 类别 来源或举例 特点 全能干细胞 胚胎干细胞(囊胚期之前的细胞及内细胞团细胞)‎ 能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体 多能干细胞 造血干细胞 具有分化成多种细胞或组织的潜能,但无发育成完整个体的能力 专能干细胞 上皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞 只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞 考向一　体外受精过程和早期胚胎培养 ‎1.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 ‎1.答案　B　步骤甲、乙分别指受精作用、胚胎移植,A错误;诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素,只能作用于性腺,B正确;受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自受精卵,C错误;受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液,与早期胚胎培养液有区别,D错误。‎ 考向二　结合实例考查胚胎移植、胚胎分割的知识 ‎2.如图是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程,其中①~⑤表示操作过程。请回答以下问题:‎ ‎(1)图中①过程涉及的精子需进行　　　　处理;防止多精入卵的两道屏障为　 　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是　 。 ‎ ‎(3)图中②过程所用的方法是　　　　　　　。外源基因插入牛受精卵中的DNA上后,有的受精卵能发育成转基因牛,而有的会死亡,请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因:　  　。 ‎ ‎(4)图中b、c分别代表囊胚的　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)图中④过程表示　　　　　　　　　　　　,由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为　　　　。 ‎ ‎2.答案　(1)获能　透明带反应、卵质膜反应　(2)促使其超数排卵　(3)显微注射法　外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵内生命活动必需的某些基因不能表达　(4)囊胚腔、内细胞团　(5)胚胎分割和胚胎移植　100%‎ 考向三　考查胚胎干细胞的来源、特点及应用 ‎3.【不定项选择题】人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC),如图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图,下列叙述错误的是(　　)‎ A.组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同 B.MSC不断增殖分化,所以比组织细胞更易衰老 C.MSC中的基因都不能表达时,该细胞开始凋亡 D.不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞 ‎3.答案　ABC　组织细胞中的DNA与MSC细胞中的DNA相同,但是RNA不同,A错误;组织细胞是MSC细胞增殖分化形成的,因此组织细胞比MSC细胞更容易衰老,B错误;当MSC中的基因都不能表达时,说明该细胞早就已经开始凋亡了,C错误;不同诱导因素能够使MSC分化形成不同类型的细胞,D正确。‎ ‎4.(2019湖南师大附属中学一模)Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图:‎ ‎(1)步骤①中,在核移植前应去除卵母细胞的　　　　。 ‎ ‎(2)步骤②中,重组胚胎培养到囊胚期时,可从其　　　　　分离出ES细胞。还可以从胎儿的　 　　　　分离获得ES细胞。 ‎ ‎(3)ES细胞在形态上表现为体积小、细胞核　　　　、核仁　　　　,在功能上,属于　 　　　　　(填“单能干细胞”“多能干细胞”或“全能干细胞”)。 ‎ ‎(4)ES细胞是研究体外细胞分化的理想材料。ES细胞在饲养层细胞上,在培养液中添加　 　　　　　　,就可以诱导ES细胞分化,为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。 ‎ ‎(5)步骤③中,需要构建　　　　　　　　　　　　　　。可以根据Rag2基因的核苷酸序列,合成引物,利用　　　　技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体,所选择的表达载体上应具有　 　　　　　　　　　　　的酶切位点。 ‎ ‎(6)为检测Rag2基因的表达情况,可提取治疗后的小鼠骨髓细胞的蛋白质,用抗　　　　　　的抗体进行杂交实验。 ‎ ‎4.答案　(1)细胞核　(2)内细胞团　原始性腺　(3)大　明显　全能干细胞　(4)分化诱导因子　(5)含有Rag2基因的表达载体　PCR　HindⅢ和PstⅠ限制酶　(6)Rag2蛋白 解析　(1)步骤①是核移植过程,核移植是将体细胞核移植到去核的卵母细胞中,所以实验前要去除卵母细胞的细胞核。(2)ES细胞是由早期胚胎的内细胞团或原始性腺分离出来的一类细胞。(3)胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性,在形态上,表现为体积较小,细胞核大,核仁明显;在功能上,具有发育的全能性,可分化为成年动物任何一种组织细胞,属于全能干细胞。(4)ES细胞在饲养层细胞上,或在添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态,若在培养液中添加分化诱导因子,就可以诱导ES细胞分化成不同类型的组织细胞。(5)步骤③是将目的基因(Rag2基因)导入受体细胞,需要构建含有目的基因的表达载体,体外扩增目的基因可用PCR技术;基因工程中构建基因表达载体时,应用同种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和载体,若用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在DNA片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段,则为将该片段直接连接到表达载体,所选择的表达载体上应具有HindⅢ和PstⅠ酶的酶切位点。(6)基因表达的产物是蛋白质,所以提取小鼠骨髓细胞的蛋白质进行抗原—抗体杂交。即提取治疗后的小鼠骨髓细胞的蛋白质(抗原),用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验,检测提取的小鼠骨髓细胞中是否含有Rag2蛋白。‎ 考点三　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　、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外源基因插入宿主基因组的部位往往是　随机　的。 ‎ ‎④转基因生物具有较强的生长优势,其他物种竞争力弱而大量死亡,引起　生态　危机。 ‎ ‎(2)引发争论的基因安全性问题 ‎①食物安全:　滞后　效应(产生毒性蛋白质)、新的　过敏原　、营养成分改变; ‎ ‎②生物安全:形成生物入侵,破坏生物　多样性　; ‎ ‎③环境安全:破坏生态系统的　稳定性　和人类生活环境。 ‎ ‎(3)理性对待转基因技术:趋利避害,不能因噎废食。‎ ‎2.关注生物技术的伦理问题 ‎(1)争论焦点 项目 反对 支持 克 隆 人 伦理方面 违反了人类的伦理道德观念,中国禁止　生殖性　克隆 ‎ 中国不反对　治疗性　克隆 ‎ 技术方面 技术　不成熟　,流产率高、畸形率高、出生后死亡率高 ‎ 可通过胚胎分级、基因诊断、　染色体　检查等方法解决技术问题 ‎ 设计试 管婴儿 胚胎也是生命,杀死胚胎无异于“谋杀”‎ 提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤 基 因 检 测 技术方面 很难用在具体医疗中 有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施 道德 方面 可能引起　基因歧视　 ‎ 通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法,解决基因歧视现象 ‎　　(2)治疗性克隆和生殖性克隆的比较 ‎　　　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 都属于无性生殖; 产生新个体或新组织,遗传信息相同 ‎　　(3)试管婴儿和设计试管婴儿的比较 受精卵 试管婴儿与设计试管婴儿都要通过①体外受精,并进行②体外早期胚胎培养和③胚胎移植,不同的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行“④遗传学诊断”。‎ ‎3.生物武器对人类的威胁 ‎(1)生物武器的种类 ‎①　病毒　:重组流感病毒、天花病毒; ‎ ‎②致病菌:鼠疫菌、炭疽杆菌;‎ ‎③　生化毒剂　:肉毒杆菌毒素。 ‎ ‎(2)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。 ‎ ‎1.转基因作物被动物食用后,目的基因就会转入动物体细胞中。(✕)‎ ‎2.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的基因多样性。(√)‎ ‎3.转入油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中。(√)‎ ‎4.转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加。(✕)‎ ‎5.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不会存在安全性问题。(✕)‎ ‎6.中国政府禁止生殖性克隆,但不反对治疗性克隆。(√)‎ ‎7.中国反对生物武器,但中国在特殊情况下可以生产生物武器。(✕)‎ ‎1.治疗性克隆与生殖性克隆的比较 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 都属无性生殖;产生新个体或新组织,遗传信息相同 ‎　　2.克隆动物、试管动物与转基因动物的区别 克隆动物 试管动物 转基因动物 概念 用核移植的方法获得的动物 用体外受精的方法获得的动物 由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物 技术 核移植 体外受精 DNA重组技术 生殖方式 无性生殖 有性生殖 有性生殖或保持原生殖方式 遗传特性 主要与供核个体相同 具备双亲的遗传性状 具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特性 相同点 三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术,且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎 考向一　考查生物技术的伦理性 ‎1.下列关于生物技术安全性和伦理问题的叙述,错误的是(　　)‎ A.转基因植物合成的蛋白质,可能成为某些人群新的过敏原 B.克隆人可冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念 C.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全性问题 D.运用重组基因技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器 ‎1.答案　C　反对者认为某些转基因植物产生的蛋白质可能会成为某些人的过敏源,造成食物安全问题,A正确;克隆人可冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念,B正确;转基因植物存在生物安全问题,如转基因植物的抗除草剂基因可能通过花粉传播而进入杂草中,C错误;运用重组基因技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器,D正确。‎ ‎2.随着生物技术的发展,现代的试管婴儿技术不仅能解决部分人的生育问题,还能用于部分肿瘤疾病、遗传性疾病的治疗等,实现优生优育。回答下列问题:‎ ‎(1)培育试管婴儿时,为了提高受孕率,需培植多个胚胎,因此需要用　　　　　　处理,促进女性排出更多的卵子。 ‎ ‎(2)从受精卵到原肠胚需依次经历哪些时期?‎ 卵裂期→　 。 ‎ ‎(3)一对夫妻,妻子是血友病患者,而丈夫正常。为了生育一个健康的孩子,进行胚胎移植前需要进行　　　　　　,目前最有效最准确的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序:从被检测的囊胚中取出几个　　　　　(填“滋养层”或“内细胞团”)细胞,提取DNA进行扩增,用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)制成的探针进行检测,若未出现杂交链,胚胎性别为　 　　　　,而基因工程中　　　　　　　　　　　也会用到DNA探针。 ‎ ‎(4)如图是进行治疗性克隆时获取病人胚胎干细胞的两种方法,其中方法一中③的获得用到了　 　　　　　技术;方法二中获得④运用的原理是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎2.答案　(1)促性腺激素　(2)桑椹胚期→囊胚期 ‎(3)性别鉴定　滋养层　女性　目的基因的检测和鉴定 ‎(4)显微注射　细胞膜具有一定的流动性 题后悟道·拓展 ‎　　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。‎ 考向二　考查转基因的安全性 ‎3.阅读以下材料,回答问题:‎ 材料　自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来,转基因鱼的研究取得很大进步。如转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快,饵料转化率高,但鱼类易于逃逸、扩散,因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题,需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。最近,我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。‎ ‎(1)转基因鱼培育成功的物质基础是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质,若将人的GH基因转移到鱼体内,则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是　　　　　　个。 ‎ ‎(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率,以致其生长速度快于非转基因鱼,蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是  　。 ‎ ‎(4)鱼类易于逃逸、扩散,因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题,试分析引起生态安全性问题的原因是    　。 ‎ ‎(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的,培育成功的三倍体“湘云鲫”,其形成过程是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎3.答案　(1)遗传物质都是DNA　(2)1 146　(3)转基因鱼受体内合成了大量生长激素,生长激素能促进蛋白质合成　(4)转基因鱼与同种野生鱼杂交,使野生鱼带有转基因,具有生长优势,使其捕食对象大量减少,与其他物种竞争加剧,引起生态危机　(5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体,然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体　三倍体鱼不能繁殖,可以人工控制养殖数量和范围,避免发生杂交、竞争,引起生态危机 题后悟道·拓展 ‎　　生物工程技术应用组合 ‎(1)转基因植物培育:基因工程+植物组织培养。‎ ‎(2)转基因动物培育:基因工程+动物细胞培养+胚胎移植。‎ ‎(3)克隆动物培育:核移植+动物细胞培养+胚胎移植。‎ ‎(4)植物体细胞杂交:酶工程+体细胞融合+植物组织培养。‎ ‎(5)试管婴儿培育:体外受精+动物细胞培养+胚胎移植。‎ ‎1.(2019江苏,29,8分)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:‎ ‎(1)对1号猪使用　　　　　　　　处理,使其超数排卵,收集并选取处在　 　　　　　　　　　　　　时期的卵母细胞用于核移植。 ‎ ‎(2)采集2号猪的组织块,用　　　　　　　处理获得分散的成纤维细胞,放置于37 ℃的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行　　　　。产出的基因编辑猪的性染色体来自　　　　号猪。 ‎ ‎(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有　　　　(填序号)。 ‎ ‎①DNA测序 ②染色体倍性分析 ‎③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交 ‎1.答案　(1)促性腺激素　 减数第二次分裂中期　(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)　维持培养液的pH　(3)分割　2　(4)①④‎ 解析　(1)1号猪提供卵母细胞,对其使用促性腺激素处理,可实现超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常应发育至减数第二次分裂中期。(2)动物细胞培养前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将动物组织分散成单个细胞,动物细胞培养时,培养箱中一定浓度的CO2‎ 用于维持培养液的pH。(3)采用胚胎分割技术,可获得更多的基因编辑猪。因2号猪为基因提供者,故基因编辑猪的性染色体组成与2号猪相同。(4)可通过DNA测序技术检测病毒外壳基因是否导入4号猪;采用抗原—抗体杂交技术,利用与该病毒外壳蛋白特异性结合的抗体,检测病毒外壳基因是否在4号猪体内正常表达。‎ ‎2.(2019江苏,31,8分)图1为T细胞通过表面受体(TCR)识别抗原递呈细胞呈递的肿瘤抗原后被激活,进而攻击肿瘤细胞的示意图。图2为肿瘤细胞的一种免疫逃逸机制示意图。肿瘤细胞大量表达PD-L1,与T细胞表面的PD-1结合,抑制T细胞活化,逃避T细胞的攻击。请回答下列问题:‎ 图1‎ 图2‎ ‎(1)图1中抗原递呈细胞通过　　　　方式摄取肿瘤抗原。 ‎ ‎(2)图1中T细胞识别肿瘤抗原后被激活,增殖并　　　　形成效应T细胞群和　　　　细胞群。 ‎ ‎(3)图1中效应T细胞通过TCR只能识别带有同样抗原的肿瘤细胞,故发挥的免疫作用具有　 　　　性,效应T细胞分泌毒素,使肿瘤细胞　　　　死亡。 ‎ ‎(4)为阻断图2中肿瘤细胞的免疫逃逸通路,利用单克隆抗体制备技术,制备了抗PD-L1抗体。该抗体注入体内后通过　　　　传送与　　　　　　　　　　　　　结合,可解除T细胞的活化抑制。 ‎ ‎(5)为应用于肿瘤的临床免疫治疗,需对该抗体进行人源化改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段,目的是　　　　　　　　　。 ‎ ‎2.答案　(1)胞吞　(2)分化　记忆　(3)特异　裂解　(4)体液　肿瘤细胞表面的PD-L1　(5)降低免疫排异 解析　(1)图1中的抗原递呈细胞通过胞吞摄取肿瘤抗原。(2)T细胞被抗原刺激后,增殖、分化成效应T细胞群和记忆细胞群。(3)效应T细胞通过TCR只识别带有同种抗原的肿瘤细胞,说明其发挥的免疫作用具有特异性;肿瘤细胞为靶细胞,效应T细胞可使靶细胞裂解死亡。(4)抗PD-L1抗体通过体液传送,与肿瘤细胞表面的PD-L1结合,抑制PD-L1与T细胞表面的PD-1结合,从而解除T细胞的活化抑制。(5)对抗体进行人源化改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段,降低免疫排异,更好地发挥解除T细胞活化抑制的作用。‎ ‎3.对转基因生物的安全性发生争论,与科学发展水平的限制有密切关系。下面关于基因的相关知识中,不可能是争论原因的是(　　)‎ A.对基因的结构和调控机制等的了解仍相当有限 B.所转移的基因有不少是异种生物的基因 C.外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的 D.DNA重组技术需要有精心设计的“分子工具”‎ ‎3.答案　D　公众对转基因生物的安全性有争论是有多种原因的,生物科学的发展无论在基础理论方面还是工程技术方面都还有很大的局限性,科学家对基因的研究并未究其根本,转基因技术也只是在逐步完善和成熟,还有大量工作要做。因此对基因结构和功能的不完全了解,DNA重组中极大的随机性,异种生物之间基因转移后果具有不可预测性,都提醒人们不能不考虑转基因生物是否安全。转基因生物是否安全关键在转移后的基因,而技术操作过程中所需的“分子工具”与转基因生物的安全性的关系不大。‎ ‎4.转基因作物是通过转基因技术对农作物进行精确的改造而产生的,转基因作物一方面在产量、抗逆性及品质等方面有显著改进,极大地降低农业生产成本,另一方面,科学家通过动物实验发现转基因作物可能对人类健康存在着危害。就以上材料你认为下列说法欠妥的是(　　)‎ A.转基因技术应用的基本原理是基因重组,转基因作物是转基因技术的一种产物 B.如果转基因作物产生了对人类健康及环境的负面影响,我们应该坚决抵制转基因作物 C.科学家必须在现有知识与技术的基础上,尽量考虑转基因作物可能存在的风险并采取相应的防范措施 D.国家必须对转基因作物的研究制定相应的法律法规,并进行严格管理与有效控制 ‎4.答案　B　转基因技术的实质是基因重组,转基因生物的成功培育是转基因技术取得的丰硕成果。该技术具有双刃剑效应,既可以造福人类,也可能给人类带来灾难,面对转基因技术可能产生的负面影响,应理性看待,从多个方面,多个角度进行防范,严格管理,有效控制,趋利避害,不能因噎废食。B项对待转基因作物应该理性,并不是坚决抵制所有转基因作物。‎ ‎5.【不定项选择题】下图表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径。相关叙述正确的是(　　)‎ A.获得动物1的受体细胞通常是受精卵 B.动物2体内各体细胞的基因种类相同 C.获得动物3的重组细胞具有全能性 D.上述动物的获得均需运用胚胎移植 ‎5.答案　ACD　动物1为转基因动物,受体细胞通常是受精卵,A正确;动物2由于导入外源基因的受体细胞注入囊胚的某一部位,将来发育成的动物体各部位并不都含外源基因,B错误;动物3为克隆动物,重组细胞能够发育成一个个体,具有全能性,C正确;胚胎移植是胚胎工程其他技术手段的最后一道“工序”,要把早期胚胎培育成一个个体,必须经过胚胎移植,D正确。‎ ‎6.【不定项选择题】转基因食品已大量进入我们的日常生活,如转基因西红柿、转基因草莓等,涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争,如图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示。下列关于转基因大豆的叙述,正确的是(　　)‎ A.培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因 B.目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵或者体细胞 C.转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量,生产成本更低 D.转基因大豆产生的新性状是基因突变引起的 ‎6.答案　ABC　抗病基因、抗虫基因都可以成为基因工程的目的基因,因此培育转基因大豆时可能用到抗病、抗虫等抗性基因,A正确;目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵或者体细胞,如果受体是体细胞,则还需要采用植物组织培养技术,B正确;转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量,生产成本更低,C正确;转基因大豆产生的新性状是基因重组引起的,D错误。‎