1.簡述動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程。2.簡述胚胎工程的基本技術(shù)。3.關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題。4.舉例說出生物武器對(duì)人類的威脅。5.討論生物技術(shù)中的倫理問題。6.活動(dòng):利用互聯(lián)網(wǎng)搜集有關(guān)干細(xì)胞研究進(jìn)展的資料。7.活動(dòng):搜集文獻(xiàn)資料,就“轉(zhuǎn)基因食品是否安全”展開辯論。8.搜集歷史上使用生物武器的資料,并分析其嚴(yán)重危害。
體內(nèi)受精與早期胚胎發(fā)育1.精子和卵子的發(fā)生
2.體內(nèi)受精(1)場所:雌性動(dòng)物的　輸卵管　內(nèi)。?(2)受精前的準(zhǔn)備階段①精子獲能:剛剛排出的精子,不能立即與卵子受精,必須在雌性動(dòng)物生殖道　發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才能獲得受精能力。?②卵子的準(zhǔn)備:卵子要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟,到　減Ⅱ中期　時(shí),才具備與精子受精的能力。?
教材拾遺1.(選修3第63頁“討論”)(1)一個(gè)卵泡中能形成幾個(gè)成熟的卵子?答案正常情況下,一個(gè)卵泡只能形成一個(gè)成熟的卵子。(2)排卵是指卵子從卵泡中排出,還是指卵泡從卵巢中排出?答案是指卵子從卵泡中排出。(3)剛排出的卵是成熟的卵子嗎?卵子在母體的什么部位與精子受精?答案剛排出的卵子尚未完全成熟,僅完成減數(shù)第一次分裂,需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟,直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。
2.(選修3第64頁“旁欄思考題”)進(jìn)行體外受精時(shí),將卵母細(xì)胞取出后,是否應(yīng)當(dāng)將它置于與輸卵管中相似的環(huán)境,讓它進(jìn)一步成熟?答案是的。從卵巢上取出的卵母細(xì)胞還沒有成熟,尚未完成減數(shù)第一次分裂。應(yīng)在體外人工模擬輸卵管環(huán)境進(jìn)行培養(yǎng),才能使其成熟,即達(dá)到受精前的成熟階段。
凝練核心素養(yǎng)1.生命觀念——通過對(duì)哺乳動(dòng)物的精子和卵子的發(fā)生及受精過程的分析,建立起結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。2.科學(xué)思維——運(yùn)用歸納與概括的方法,理解哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育過程及其主要特點(diǎn)。3.科學(xué)探究——運(yùn)用已有的減數(shù)分裂和受精作用等知識(shí)探究哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育過程。4.社會(huì)責(zé)任——通過胚胎工程的建立過程,認(rèn)識(shí)到科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)就是在這種相互影響中得到發(fā)展的。
圖甲表示卵子的發(fā)生過程,圖乙表示哺乳動(dòng)物發(fā)育過程的幾個(gè)階段,請據(jù)圖回答下列問題。
(1)圖甲中A是第一極體,B、E分別指合子和受精,階段C是指胎兒期,階段D是指初情期后。能發(fā)生染色體著絲點(diǎn)分裂的階段是?、佗堋?填圖中標(biāo)號(hào))。?(2)細(xì)胞分化開始出現(xiàn)于哪個(gè)時(shí)期?①部分的細(xì)胞將來形成什么結(jié)構(gòu)?答案細(xì)胞分化開始出現(xiàn)于G(囊胚)時(shí)期。①部分的細(xì)胞將來形成胎膜和胎盤。(3)早期胚胎的發(fā)育過程中,卵裂時(shí)細(xì)胞的體積和所有的細(xì)胞體積之和有何變化?答案卵裂過程中,細(xì)胞只分裂而不生長,所以每個(gè)細(xì)胞的體積越來越小,總的體積基本不變。
考向1　精、卵細(xì)胞的發(fā)生過程分析1.下列不是精子、卵子發(fā)生的區(qū)別的是(　　)A.初級(jí)精母細(xì)胞、初級(jí)卵母細(xì)胞的形成時(shí)間B.MⅠ和MⅡ的時(shí)間連續(xù)性C.成熟生殖細(xì)胞是否經(jīng)過變形D.成熟生殖細(xì)胞中染色體的數(shù)目
2.觀察家畜卵子的發(fā)生和成熟示意圖,思考并回答下列問題。(1)圖中①②③表示的細(xì)胞名稱依次是　　　　　。假設(shè)該動(dòng)物體細(xì)胞內(nèi)有染色體2n條,則①②③④四種細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目依次是　　　。?
(2)圖中a、b、c表示細(xì)胞分裂,依次為　　　　　　　　,在精子與卵子結(jié)合過程中完成的分裂是　　(填“a”“b”或“c”)。圖中的p、q表示的結(jié)構(gòu)依次是　　　　　　　　　　　　。?(3)a、b、c過程依次發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期?　　　　　　。精子的發(fā)生與之不同的是整個(gè)過程都在　　　　　　　　后完成。(4)卵子的發(fā)生與成熟過程進(jìn)行到圖中④時(shí),即可進(jìn)行受精,判斷卵子是否受精的標(biāo)志是　　　　　　　　　　　　　　　　。?
答案 (1)卵原細(xì)胞、初級(jí)卵母細(xì)胞、次級(jí)卵母細(xì)胞　2n、2n、n、2n(2)有絲分裂、MⅠ分裂、MⅡ分裂　c透明帶、卵細(xì)胞膜(3)胎兒期、初情期后、初情期后(受精時(shí))　初情期(4)在卵細(xì)胞膜和透明帶間隙是否可以觀察到兩個(gè)極體
解析 (1)③中有第一極體,說明b、c兩個(gè)過程分別代表減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂。減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生的③為次級(jí)卵母細(xì)胞;卵原細(xì)胞進(jìn)行DNA復(fù)制后體積增大,形成初級(jí)卵母細(xì)胞②。受精過程中進(jìn)行的減數(shù)第二次分裂c產(chǎn)生④,④中包含了雄原核與雌原核融合后的細(xì)胞核,染色體數(shù)目恢復(fù)到體細(xì)胞數(shù)目。(2)(3)卵原細(xì)胞通過有絲分裂使自身數(shù)目增加,所以a為有絲分裂。動(dòng)物的胚胎在性別分化以后,雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞通過有絲分裂的方式不斷增加數(shù)量,并演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞,這些初級(jí)卵母細(xì)胞被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。減數(shù)第一次分裂是在雌性動(dòng)物排卵前后(初情期)完成的;減數(shù)第二次分裂是在精子和卵細(xì)胞結(jié)合的過程中完成的。(4)在透明帶與卵細(xì)胞膜間隙觀察到兩個(gè)極體時(shí),說明卵子已經(jīng)完成了受精,這是判斷卵子是否受精的重要標(biāo)志。
受精過程中的“三大反應(yīng)”與防止多精入卵受精的“兩道屏障”(1)頂體反應(yīng):精子膜和頂體外膜發(fā)生一系列改變并釋放頂體酶的過程即為頂體反應(yīng)。頂體反應(yīng)的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道,是精子和卵子結(jié)合必不可少的條件。(2)透明帶反應(yīng):精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間,會(huì)產(chǎn)生阻止后來的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng),稱做透明帶反應(yīng),它是防止多精入卵受精的第一道屏障。(3)卵細(xì)胞膜反應(yīng):精子入卵后,卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng),拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi),稱為卵細(xì)胞膜反應(yīng),這是防止多精入卵受精的第二道屏障。
考向2　體內(nèi)受精及早期胚胎發(fā)育過程分析3.(2018云南師大附中調(diào)研)下圖表示高等動(dòng)物的個(gè)體發(fā)育過程,下列說法正確的是(　　)?A.圖中①過程表示胚胎發(fā)育,②過程表示胚后發(fā)育B.受精卵卵裂處于囊胚形成的過程中,每個(gè)細(xì)胞的體積不斷增大C.兔子、雄鷹和眼鏡蛇在個(gè)體發(fā)育過程中會(huì)出現(xiàn)羊膜D.原腸胚是進(jìn)行胚胎移植的最好時(shí)期
4.下圖表示哺乳動(dòng)物發(fā)育過程的幾個(gè)階段,請據(jù)圖回答下列問題。(1)寫出各個(gè)階段的名稱:A.　　　　　　;B.　　　　;C.　　　　　　。?(2)寫出圖中各標(biāo)號(hào)的名稱:[2]　　　　　　　　;[4]　　　　　　;[5]　　　　　　;[7]　　　　　　;[8]　　　　　　。?
(3)A時(shí)期的細(xì)胞具有發(fā)育上的　　　性,B時(shí)期開始出現(xiàn)　 　　, C時(shí)期開始出現(xiàn)　　　　　　　　。?(4)[2]將來發(fā)育成　　　　　　　　　　　　　　。?(5)動(dòng)物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的,合子只由一個(gè)精子和卵子結(jié)合形成,防止多精入卵受精的兩道屏障分別是　　　、　　　。
答案 (1)桑椹胚　囊胚　原腸胚　(2)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　囊胚腔　外胚層　原腸腔　內(nèi)胚層(3)全能　細(xì)胞分化　胚層分化　(4)胎兒的各種組織　(5)透明帶反應(yīng)　卵細(xì)胞膜反應(yīng)解析 (1)圖中A是桑椹胚,B是囊胚,C是原腸胚。(2)圖B中[1]是滋養(yǎng)層,[2]是內(nèi)細(xì)胞團(tuán),[3]是透明帶,[4]是囊胚腔;圖C中[5]是外胚層,[6]是滋養(yǎng)層,[7]是原腸腔,[8]是內(nèi)胚層。(3)桑椹胚時(shí)期的細(xì)胞具有全能性;囊胚開始出現(xiàn)細(xì)胞分化,分化為滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán);原腸胚已有胚層分化,分化為外胚層、內(nèi)胚層,在內(nèi)、外胚層之間將形成中胚層。(4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將發(fā)育為胎兒的各種組織,滋養(yǎng)層將發(fā)育為胎兒的胎膜和胎盤。(5)受精時(shí)的透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障。
1.受精過程的三個(gè)易混點(diǎn)(1)精子獲能是指精子獲得受精“能力”,而不是獲得能量。(2)排卵是指卵子從卵泡中排出,而不是卵泡從卵巢中排出。(3)受精的標(biāo)志不等于受精完成的標(biāo)志。受精的標(biāo)志是在透明帶和卵細(xì)胞膜之間觀察到兩個(gè)極體;而受精過程完成的標(biāo)志是雌、雄原核的融合。2.卵裂期胚胎中的物質(zhì)和體積變化的規(guī)律(1)有機(jī)物:胚胎沒有和母體建立聯(lián)系,不從母體獲取有機(jī)物,而一直通過呼吸等代謝過程消耗,有機(jī)物總量減少。(2)細(xì)胞體積:胚胎總體積不變或略有縮小,但細(xì)胞數(shù)目增多,所以每個(gè)細(xì)胞體積減小。(3)細(xì)胞中DNA含量:伴隨細(xì)胞分裂,細(xì)胞數(shù)目增多,總DNA含量增多,但每個(gè)細(xì)胞中核DNA含量保持相對(duì)穩(wěn)定。
體外受精和早期胚胎培養(yǎng)及胚胎工程的應(yīng)用1.體外受精與早期胚胎培養(yǎng)(1)體外受精
(2)早期胚胎培養(yǎng)①培養(yǎng)液成分:無機(jī)鹽、有機(jī)鹽(兩鹽),　　維生素、激素　　 (兩素),　　氨基酸、核苷酸　　 (兩酸)。另外,還有水、血清等。?②胚胎去向:　　受體移植或冷凍保存　　。?
2.胚胎移植(1)地位:胚胎工程其他技術(shù)的最后一道工序。(2)主要過程對(duì)供、受體的選擇和處理↓配種或進(jìn)行人工授精↓
↓胚胎移植—方法:手術(shù)法和非手術(shù)法↓胚胎移植后的檢查—檢查受體母牛是否　妊娠　?(3)意義:充分發(fā)揮　　雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛能　　。?
3.胚胎分割(1)材料:發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(2)實(shí)質(zhì):胚胎分割可增加動(dòng)物后代,其實(shí)質(zhì)是　　動(dòng)物的無性繁殖(或克隆)　　。?(3)注意:對(duì)囊胚分割時(shí),注意將　　內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　　均等分割,否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。?4.胚胎干細(xì)胞(ES或EK細(xì)胞)(1)來源:　早期胚胎或原始性腺　。?(2)特點(diǎn):形態(tài)上,體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯;功能上,具有　　發(fā)育的全能性　;體外培養(yǎng)條件下可以　　增殖而不分化　　。?
教材拾遺(選修3第79頁“旁欄思考題”)對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí),為什么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割?答案內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一般到囊胚階段才出現(xiàn),它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞,其他細(xì)胞為滋養(yǎng)層細(xì)胞,只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時(shí)不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng),含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良,甚至不能發(fā)育等問題。
凝練核心素養(yǎng)1.生命觀念——通過對(duì)哺乳動(dòng)物體外受精技術(shù)的分析,建立起結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。2.科學(xué)思維——運(yùn)用比較與概括的方法,理解哺乳動(dòng)物體外受精技術(shù)的主要操作步驟和哺乳動(dòng)物胚胎的早期培養(yǎng)方法。3.科學(xué)探究——運(yùn)用已有的體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育的過程等知識(shí)探究哺乳動(dòng)物體外受精技術(shù)的主要操作步驟和早期胚胎的培養(yǎng)方法。4.社會(huì)責(zé)任——認(rèn)識(shí)到體外受精在家畜快速繁殖中具有重要作用;關(guān)注胚胎工程的研究進(jìn)展和應(yīng)用價(jià)值。
(科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任)(2015山東高考)治療性克隆對(duì)解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應(yīng)具有重要意義。流程如下:
(1)過程①采用的是細(xì)胞工程中的　　　　　　　　　技術(shù),過程②采用的是胚胎工程中的　　　　　　　　　技術(shù)。?(2)體細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)時(shí),所需氣體主要有O2和CO2,其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液(基)的　　　　　　　　。?(3)如果克隆過程中需進(jìn)行基因改造,在構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組載體)時(shí)必須使用　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　兩種工具酶?；虮磉_(dá)載體上除目的基因外,還需有　　　　基因,以便選出成功導(dǎo)入基因表達(dá)載體的細(xì)胞。?(4)胚胎干細(xì)胞可以來自囊胚中的　　　　　　　。在一定條件下,胚胎干細(xì)胞可以分化形成不同的組織器官。若將圖中獲得的組織器官移植給個(gè)體　　　(填“A”或“B”),則不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。
答案 (1)(體細(xì)胞)核移植　(早期)胚胎培養(yǎng)(2)pH(或:酸堿度)(3)限制性(核酸)內(nèi)切酶(或:限制酶)　DNA連接酶(注:兩空可顛倒)　標(biāo)記(4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　B
解析 本題主要考查了動(dòng)物細(xì)胞工程、胚胎工程的技術(shù)手段,以及基因工程的工具。(1)把B個(gè)體的體細(xì)胞核移植到A個(gè)體去核的卵母細(xì)胞中,得到的重組細(xì)胞再經(jīng)過早期胚胎培養(yǎng)獲得發(fā)育到不同時(shí)期的早期胚胎。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要在含有95%空氣和5%二氧化碳的混合氣體的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng),二氧化碳可維持培養(yǎng)液的pH(酸堿度)。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)需對(duì)目的基因和運(yùn)載體用限制酶和DNA連接酶進(jìn)行改造?；虮磉_(dá)載體必須含有標(biāo)記基因以便于篩選出含目的基因的受體細(xì)胞。(4)胚胎干細(xì)胞可來自囊胚中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。因?yàn)樵撆咛サ募?xì)胞核遺傳物質(zhì)全部來自B個(gè)體,所以圖中獲得的組織和器官適合移植給B個(gè)體。
考向1　體外受精過程和早期胚胎培養(yǎng)分析1.如圖表示通過體外受精培育牛的過程,下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.獲取的精子經(jīng)獲能后才能進(jìn)行體外受精B.②過程只與細(xì)胞膜的流動(dòng)性有關(guān)C.③過程的細(xì)胞增殖方式是有絲分裂D.④過程屬于胚胎移植過程
2.(2019廣西桂林十八中月考)小鼠是常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,其受精卵在交配24小時(shí)后進(jìn)行第一次分裂,3天后發(fā)育成桑椹胚,并進(jìn)入子宮。下圖為轉(zhuǎn)基因鼠培育過程流程圖。請據(jù)圖回答問題。
(1)給供體母鼠注射促性腺激素,目的是使其　　　　　　　。在供體母鼠交配后的次日清晨,從其　　　　　　處收集受精卵,置于含　　　　　　　　的混合氣體的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。?(2)受精卵在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)幾小時(shí)后,可以在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙觀察到　　　　　　　　。將DNA溶液注入受精卵的　　　　原核中,注射后的受精卵經(jīng)過鑒定為活的受精卵,馬上進(jìn)行移植,或放入　　　　中保存。?(3)受精卵移植的前一天晚上,受體母鼠需要與輸精管結(jié)扎的公鼠交配,使母鼠呈假孕的生理狀態(tài),這樣做的目的是?　。?(4)由于科學(xué)家對(duì)基因的結(jié)構(gòu)、基因間的相互作用以及基因的調(diào)控機(jī)制了解有限,再加上目的基因是異種生物基因,同時(shí)由于　,?所以在轉(zhuǎn)基因小鼠中,有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一些科學(xué)家意想不到的后果。
答案 (1)超數(shù)排卵　輸卵管　95%空氣加5%CO2　(2)兩個(gè)極體　雄　-196 ℃液氮　(3)為供體的受精卵移入受體提供了相同的生理環(huán)境　(4)目的基因插入小鼠基因組的部位是隨機(jī)的
考向2　胚胎移植和胚胎分割的條件和過程分析3.下圖是科學(xué)家通過不同方法培育優(yōu)良種牛的過程,其中①~⑤表示操作過程。請回答下列問題。
(1)圖中①過程涉及的精子需進(jìn)行　　　　處理;防止多精入卵的兩道屏障為　　　　　　　　　。?(2)對(duì)圖中良種母牛注射促性腺激素的目的是　　　。?(3)圖中②過程所用的方法是　　　　　　　　　　。外源基因插入牛受精卵中的DNA上后,有的受精卵能發(fā)育成轉(zhuǎn)基因牛,而有的會(huì)死亡。請分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后導(dǎo)致受精卵死亡的最可能原因:　　　　　　　　　　。?(4)圖中b、c分別代表囊胚的?　　　　　　　。?(5)圖中④過程表示　　　　　　　　　　　　　　,由一個(gè)囊胚經(jīng)④過程得到的B、C牛性別相同的概率為　　　　。?
答案 (1)獲能　透明帶反應(yīng)、卵細(xì)胞膜反應(yīng)(2)促使其超數(shù)排卵(3)顯微注射法　外源基因插入牛受精卵中的DNA上后導(dǎo)致受精卵內(nèi)生命活動(dòng)必需的某些基因不能表達(dá)(合理即可)(4)囊胚腔、內(nèi)細(xì)胞團(tuán) (5)胚胎分割和胚胎移植　100%解析 (1)圖中①過程指的是獲能的精子與成熟卵細(xì)胞結(jié)合成合子,完成受精作用的過程。防止多精入卵的兩道屏障為透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。(2)為了使良種奶牛產(chǎn)生多個(gè)卵細(xì)胞,需用促性腺激素處理。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的DNA中,如果破壞生命活動(dòng)必需的某些基因,受體細(xì)胞將會(huì)死亡,不能發(fā)育成轉(zhuǎn)基因生物。(4)由一個(gè)囊胚得到兩個(gè)個(gè)體,要涉及胚胎分割和胚胎移植技術(shù),且得到的兩個(gè)個(gè)體性別相同。
胚胎移植的三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)(1)移植的胚胎必須在原腸胚之前,但不能直接移植受精卵。(3)胚胎移植的供體和受體必須是同種生物,同一物種的動(dòng)物才有可能具有相同的生理特征。
考向3　胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用及過程分析4.(2018江蘇南京金陵中學(xué)期末)請據(jù)圖分析回答下列問題。(1)圖中的胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)可以從　　　　　　　　或　　　　　　　　中分離獲取。?
(2)過程Ⅰ是將胚胎干細(xì)胞置于經(jīng)γ射線滅活的鼠胎兒成纖維細(xì)胞構(gòu)成的飼養(yǎng)層上,并加入動(dòng)物血清、抗生素等物質(zhì)培養(yǎng),維持細(xì)胞不分化的狀態(tài)。在此過程中,飼養(yǎng)層能提供胚胎干細(xì)胞增殖所需的　　　　　　　　,加入抗生素是為了　　　　　　　　　　。該過程對(duì)于研究細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理具有重要意義。?(3)過程Ⅱ是將帶有遺傳標(biāo)記的ES細(xì)胞注入囊胚的囊胚腔,通過組織化學(xué)染色,用于研究動(dòng)物體器官形成的時(shí)間、發(fā)育過程以及影響因素,這項(xiàng)研究利用了胚胎干細(xì)胞具有　　　　　　　　　　的特點(diǎn)。在哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育過程中,囊胚的后一個(gè)階段是　　　　　　　。?
(4)過程Ⅲ是培育轉(zhuǎn)基因小鼠,將獲得的目的基因?qū)肱咛ジ杉?xì)胞之前需構(gòu)建基因表達(dá)載體,目的是　　　　　　　　　　。將構(gòu)建好的表達(dá)載體導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞最常用的方法是　　　　　　　。(5)過程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤里面全是軟骨、神經(jīng)管、橫紋肌和骨骼等人類組織和器官。實(shí)驗(yàn)時(shí),必須去除小鼠的胸腺,使其存在免疫缺陷,其目的是　　　　　　　　,該過程研究的意義在于有利于解決　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　問題。?(6)該研究中,包含的生物技術(shù)有?　(至少寫出兩種)。?
答案 (1)早期胚胎　原始性腺(2)營養(yǎng)物質(zhì)　防止雜菌污染(3)發(fā)育全能性　原腸胚(4)使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以傳給下一代,同時(shí),使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用　顯微注射法(5)去除胸腺后不能形成T細(xì)胞,不發(fā)生細(xì)胞免疫,使移植組織細(xì)胞不會(huì)被排斥　臨床上供體器官不足或器官移植后發(fā)生免疫排斥等(6)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植
解析 (1)胚胎干細(xì)胞可以從早期胚胎或原始性腺中分離獲取。(2)飼養(yǎng)層細(xì)胞可為胚胎干細(xì)胞增殖提供所需的營養(yǎng)物質(zhì),而加入抗生素可防止雜菌污染。(3)胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育的全能性。哺乳動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育過程為受精卵→桑椹胚→囊胚→原腸胚。(4)基因工程中最關(guān)鍵的步驟為構(gòu)建基因表達(dá)載體,目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以傳給下一代,同時(shí),使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。將構(gòu)建好的表達(dá)載體導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞最常用的方法是顯微注射法。(5)為解決免疫排斥問題,在實(shí)驗(yàn)時(shí),必須去除小鼠的胸腺,使其不能形成T細(xì)胞,不發(fā)生細(xì)胞免疫,使移植組織細(xì)胞不會(huì)被排斥。為解決臨床上供體器官不足等問題,常用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體。(6)該研究中,包含的生物技術(shù)有動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等。
生物技術(shù)的安全性和倫理問題1.轉(zhuǎn)基因生物的安全性(1)轉(zhuǎn)基因生物存在安全性問題的原因①目前對(duì)　　基因的結(jié)構(gòu)　　、基因間的相互作用及基因的調(diào)控機(jī)制等都了解得相當(dāng)有限。?②目的基因往往是　　異種生物　　的基因。?③外源基因插入宿主基因組的部位往往是　隨機(jī)　的。?(2)對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論:在　　食物安全、生物安全、環(huán)境安全　　三個(gè)方面存在激烈的爭論。?(3)理性對(duì)待轉(zhuǎn)基因技術(shù):　　趨利避害,不能因噎廢食　　?！?
2.生物技術(shù)中的倫理問題(1)克?、僦委熜钥寺∨c生殖性克?、谥袊膽B(tài)度:　　禁止生殖性克隆,不反對(duì)治療性克隆。?
(2)試管嬰兒與設(shè)計(jì)試管嬰兒試管嬰兒與設(shè)計(jì)試管嬰兒都要通過①體外受精,并進(jìn)行②體外早期胚胎培養(yǎng)和③胚胎移植,不同的是設(shè)計(jì)試管嬰兒胚胎移植前需進(jìn)行“④遺傳學(xué)診斷”。3.基因身份證(1)否定的理由:個(gè)人基因資訊的泄露造成　　基因歧視　　,勢必造成遺傳學(xué)失業(yè)大軍、個(gè)人婚姻困難和人際關(guān)系疏遠(yuǎn)等。?(2)肯定的理由:一些遺傳性疾病在后代中復(fù)現(xiàn)率很高,通過基因檢測可以　及早預(yù)防,適時(shí)治療　　,達(dá)到挽救患者生命的目的。?
4.生物武器(1)種類:致病菌、　病毒　、生化毒劑,以及經(jīng)過　　基因重組　　的致病菌。?(2)中國政府的態(tài)度:在任何情況下　　不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存　　生物武器,并反對(duì)　　生物武器及其技術(shù)和設(shè)備　　的擴(kuò)散。?
凝練核心素養(yǎng)1.生命觀念——通過對(duì)與生物技術(shù)安全性和倫理問題有關(guān)的討論,建立起科學(xué)價(jià)值觀。2.科學(xué)思維——運(yùn)用批判性思維的方法,理解不同觀點(diǎn)的內(nèi)容和論據(jù)。3.社會(huì)責(zé)任——認(rèn)識(shí)到生物武器對(duì)人類的威脅。
(社會(huì)責(zé)任)生物技術(shù)安全性和倫理問題是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.應(yīng)嚴(yán)格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因,避免產(chǎn)生對(duì)人類有害的物質(zhì)B.當(dāng)今社會(huì)的普遍觀點(diǎn)是禁止克隆人的實(shí)驗(yàn),但不反對(duì)治療性克隆C.反對(duì)設(shè)計(jì)試管嬰兒的原因之一是有人濫用此技術(shù)選擇性設(shè)計(jì)嬰兒D.生物武器是用微生物、毒素、干擾素及重組致病菌等來形成殺傷力
考向1　生物技術(shù)的安全性1.閱讀以下材料,回答下列問題。自1984年第一例轉(zhuǎn)基因魚在我國誕生以來,轉(zhuǎn)基因魚的研究取得很大進(jìn)步。如轉(zhuǎn)入外源生長激素(GH)基因的魚生長速度快,餌料轉(zhuǎn)化率高,但魚類易于逃逸、擴(kuò)散,因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性問題是很值得研究的問題,需研究轉(zhuǎn)基因魚對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的壓力及外源基因的擴(kuò)散問題。最近,我國科學(xué)家只是將三倍體的轉(zhuǎn)基因魚投入自然生態(tài)系統(tǒng)。
(1)轉(zhuǎn)基因魚培育成功的物質(zhì)基礎(chǔ)是?　。?(2)已知人的GH是一個(gè)含有191個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì),若將人的GH基因轉(zhuǎn)移到魚體內(nèi),則轉(zhuǎn)基因魚增加的脫氧核苷酸數(shù)至少是　　　　　個(gè)。?(3)轉(zhuǎn)基因魚通過較高的能量轉(zhuǎn)化效率取得較高的特定生長率,以致其生長速度快于非轉(zhuǎn)基因魚,蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換效率也顯著高于非轉(zhuǎn)基因魚,其可能的原因是?　。?(4)魚類易于逃逸、擴(kuò)散,因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性問題是很值得研究的問題,試分析引起生態(tài)安全性問題的原因。??　。?(5)多倍體魚類對(duì)控制過度繁殖是有效的,培育成功的三倍體“湘云鯽”,其形成過程是??　　　　　　。試從保障生態(tài)安全性問題分析只投放三倍體魚的原因。　??　。?
答案 (1)遺傳物質(zhì)都是DNA　(2)1 146　(3)轉(zhuǎn)基因魚體內(nèi)合成了大量生長激素,生長激素能促進(jìn)蛋白質(zhì)合成　(4)轉(zhuǎn)基因魚與同種野生魚雜交,使野生魚帶有轉(zhuǎn)基因,具有生長優(yōu)勢,會(huì)使其捕食對(duì)象大量減少,與其他物種競爭加劇,可能引起生態(tài)危機(jī)(5)轉(zhuǎn)基因的二倍體個(gè)體加倍為四倍體轉(zhuǎn)基因個(gè)體,然后二倍體與四倍體雜交形成三倍體　三倍體魚不能繁殖,可以人工控制養(yǎng)殖數(shù)量和范圍,避免發(fā)生雜交、競爭,引起生態(tài)危機(jī)
解析 (1)轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是通過基因拼接,把目的基因拼接到載體上,實(shí)質(zhì)上是DNA之間的連接。(2)GH是含有191個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目、控制蛋白質(zhì)合成的mRNA上的堿基數(shù)目及控制蛋白質(zhì)合成的DNA上的堿基數(shù)目的比值為1∶3∶6,所以轉(zhuǎn)基因魚增加的脫氧核苷酸數(shù)至少是1 146個(gè)。(3)該轉(zhuǎn)基因魚轉(zhuǎn)入的是生長激素基因,生長激素能促進(jìn)生長,主要是促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成和骨的生長。(4)由于魚類具有易于逃逸、擴(kuò)散的特點(diǎn),當(dāng)轉(zhuǎn)基因魚擴(kuò)散到其他環(huán)境時(shí),與其他種類的魚雜交,被轉(zhuǎn)入的基因就有可能轉(zhuǎn)移到其他的魚體內(nèi),造成基因污染;同時(shí),由于該種轉(zhuǎn)基因魚具有生長優(yōu)勢,會(huì)使其捕食對(duì)象大量減少,與其他物種競爭時(shí),優(yōu)勢明顯,所以可能引起生態(tài)危機(jī)。 (5)三倍體魚由于不能產(chǎn)生正常的生殖細(xì)胞,無法繁殖后代,因此不會(huì)造成生態(tài)危機(jī)。
考向2　生物技術(shù)的倫理道德問題2.(2018黑龍江齊齊哈爾三模)隨著生物技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代的試管嬰兒技術(shù)不僅能解決部分人的生育問題,還能用于部分腫瘤疾病、遺傳性疾病的治療等,實(shí)現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育?；卮鹣铝袉栴}。(1)培育試管嬰兒時(shí),為了提高受孕率,需培植多個(gè)胚胎,因此需要用　　　　　　　　　　處理,促進(jìn)女性排出更多的卵子。?(2)從受精卵到原腸胚需依次經(jīng)歷哪些時(shí)期?卵裂期→　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)一對(duì)夫妻,妻子是血友病患者,而丈夫正常。為了生育一個(gè)健康的孩子,進(jìn)行胚胎移植前需要進(jìn)行　　　　　　　　,目前最有效最準(zhǔn)確的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序:從被檢測的囊胚中取出幾個(gè)　　　　　　(填“滋養(yǎng)層”或“內(nèi)細(xì)胞團(tuán)”)細(xì)胞,提取DNA進(jìn)行擴(kuò)增,用位于Y染色體上的性別決定基因(即SRY基因)制成的探針進(jìn)行檢測,若未出現(xiàn)雜交鏈,胚胎性別為　　　　,而基因工程中　　　　　　　　　　　　　　　也會(huì)用到DNA探針。?
(4)下圖是進(jìn)行治療性克隆時(shí)獲取病人胚胎干細(xì)胞的兩種方法,其中方法一中③的獲得用到了　　　　　　　　技術(shù),方法二中獲得④運(yùn)用的原理是　　　　　　　　　　　　　　　。?
答案 (1)促性腺激素(2)桑椹胚期→囊胚期(3)性別鑒定　滋養(yǎng)層　女性　目的基因的檢測和鑒定(4)顯微注射　細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性
解析 (1)促性腺激素能促進(jìn)超數(shù)排卵。(2)受精卵發(fā)育至原腸胚需要依次經(jīng)歷的時(shí)期為卵裂期→桑椹胚期→囊胚期。(3)血友病屬于伴X染色體隱性遺傳病(相關(guān)基因用B、b表示)。一對(duì)夫妻,妻子是血友病患者(XbXb),而丈夫正常(XBY),則他們所生兒子均患病,女兒均正常,因此為了生育一個(gè)健康的孩子,進(jìn)行胚胎移植前需要進(jìn)行性別鑒定。目前最有效最準(zhǔn)確的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序:從被檢測的囊胚中取出幾個(gè)滋養(yǎng)層細(xì)胞,提取DNA進(jìn)行擴(kuò)增,用位于Y染色體上的性別決定基因(即SRY基因)制成的探針進(jìn)行檢測,若未出現(xiàn)雜交鏈,說明不含Y染色體,則胚胎性別為女性?；蚬こ讨心康幕虻臋z測和鑒定也會(huì)用到DNA探針。(4)方法一中③的獲得用到了顯微注射技術(shù),方法二中獲得④的方法是細(xì)胞融合,而細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。
試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒的異同點(diǎn)(1)過程不同:設(shè)計(jì)試管嬰兒胚胎移植前需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷,而試管嬰兒無須進(jìn)行遺傳學(xué)診斷。(2)應(yīng)用不同:試管嬰兒主要解決不孕夫婦的生育問題,而設(shè)計(jì)試管嬰兒主要用于白血病等的治療。(3)相同點(diǎn):兩者都是體外受精,并且都需要進(jìn)行體外早期胚胎培養(yǎng),都要經(jīng)過胚胎移植,都是有性生殖。
1.精子和卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別是(　　)A.受精前精子有獲能反應(yīng),而卵子沒有B.卵子的形成和在卵巢中的儲(chǔ)備是在胎兒時(shí)期完成的,而精子是在初情期之后C.卵子形成的時(shí)間很長,而精子只需要兩個(gè)月左右D.卵原細(xì)胞的增殖過程是通過有絲分裂,而精原細(xì)胞的增殖過程則是通過減數(shù)分裂
2.下列關(guān)于小鼠體外受精及胚胎發(fā)育的敘述,錯(cuò)誤的是 (　　)A.精子在獲能液中于37 ℃、5% CO2 條件下培養(yǎng)的目的是使精子獲能B.小鼠在特定光控周期條件下飼養(yǎng),注射相關(guān)激素有促進(jìn)超數(shù)排卵的作用C.分割的胚胎細(xì)胞有相同的遺傳物質(zhì),因此發(fā)育成的個(gè)體沒有形態(tài)學(xué)差異D.注射到囊胚腔中的胚胎干細(xì)胞可以參與個(gè)體器官的發(fā)育
3.下圖是利用胚胎工程技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)奶牛的主要步驟,下列敘述正確的是(　　)?A.胚胎移植可以定向產(chǎn)生基因突變B.可選擇在桑椹胚期進(jìn)行胚胎分割C.①②兩個(gè)胚胎具有不同遺傳物質(zhì)D.③可移植到任何母牛子宮內(nèi)發(fā)育
4.轉(zhuǎn)基因生物的安全性引起人們爭論的技術(shù)原因是(　　)①轉(zhuǎn)移基因的功能往往未知?、谵D(zhuǎn)移基因的結(jié)構(gòu)往往未知?、弁庠椿虿迦胨拗骰蚪M的部位往往是隨機(jī)的?、芡庠椿蛲钱惙N生物的基因A.①②B.②③C.③④D.①③
5.(2018河南信陽摸底)如圖是胚胎工程技術(shù)研究及應(yīng)用的相關(guān)情況,其中供體1是良種荷斯坦高產(chǎn)奶牛,供體2是黃牛。據(jù)圖回答下列問題。
(1)應(yīng)用1為獲得克隆牛的過程,從活體牛的卵巢中吸取的卵母細(xì)胞需要在體外培養(yǎng)到　　　　　　　期,并通過　　　　　去除卵母細(xì)胞中的細(xì)胞核。最終克隆動(dòng)物的遺傳物質(zhì)來自　　　　　　　。(2)應(yīng)用2為獲得試管牛的過程,在　　　　　　前,需要對(duì)采集的優(yōu)良公牛的精子用　　　　　　　　法進(jìn)行獲能處理。胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序,胚胎能夠在受體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)是　　　　　　　　　　　　　　　。?(3)應(yīng)用3中的細(xì)胞C取自牛胎兒的　　　　　　。應(yīng)用4在獲得二分胚①和②的同時(shí),需要取囊胚的　　　　　細(xì)胞做DNA分析進(jìn)行性別鑒定。?
答案 (1)減數(shù)第二次分裂中(MⅡ中)　顯微操作　供體1和供體2(2)體外受精　化學(xué)誘導(dǎo)　受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)(3)原始性腺　滋養(yǎng)層解析 應(yīng)用1:供體1提供細(xì)胞核,供體2提供細(xì)胞質(zhì),經(jīng)過核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞,并發(fā)育形成早期胚胎,再將胚胎移植到受體子宮發(fā)育成小牛,稱為克隆牛。應(yīng)用2:優(yōu)良公牛和供體1配種形成受精卵,并發(fā)育成早期胚胎,再將胚胎移植到受體子宮發(fā)育成小牛,屬有性生殖。應(yīng)用3:從早期胚胎和原始性腺中獲取胚胎干細(xì)胞,并進(jìn)行體外干細(xì)胞培養(yǎng)。應(yīng)用4:采用了胚胎分割技術(shù)。

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