2020版新一線高考生物（蘇教版）一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案：選修3第3講　胚胎工程及生物技術(shù)的安全性和倫理問題-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

第3講　胚胎工程及生物技術(shù)的安全性和倫理問題
[考綱展示]　1.動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(Ⅰ)　2.胚胎干細(xì)胞的移植(Ⅰ)　3.胚胎工程的應(yīng)用(Ⅱ)　4.轉(zhuǎn)基因生物的安全性(Ⅰ)　5.生物武器對人類的威脅(Ⅰ)　6.生物技術(shù)中的倫理問題(Ⅰ)
考點(diǎn)一| 受精和胚胎發(fā)育

1．哺乳動物生殖細(xì)胞的發(fā)生和體內(nèi)受精
(1)精子和卵子的發(fā)生過程比較
過程

(2)受精
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MⅡ中期時，才具備與精子受精的能力。
③受精過程：獲能的精子穿過放射冠和透明帶→精卵通過細(xì)胞表面的糖蛋白相互識別→精子遺傳物質(zhì)進(jìn)入卵細(xì)胞→原核形成和融合。
④防止多精子入卵的機(jī)制：
第一道屏障：透明帶反應(yīng)；
第二道屏障：卵細(xì)胞膜反應(yīng)。
⑤是否受精的標(biāo)志：在透明帶和卵細(xì)胞膜之間觀察到兩個極體。
⑥受精過程完成的標(biāo)志：雌、雄原核的融合。
2．哺乳動物胚胎發(fā)育的基本過程

[思考回答]
1．精子的形成過程完全是在精巢中完成的，卵子的形成是否也完全在卵巢中進(jìn)行？
提示：不是。卵子的形成過程中，減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂是不連續(xù)的，減數(shù)第二次分裂是在受精過程中進(jìn)行的，場所是輸卵管。
2．如圖表示哺乳動物胚胎發(fā)育過程的幾個階段，請據(jù)圖回答問題：

(1)用字母、箭頭及名稱表示出胚胎發(fā)育的先后順序？
提示：A桑椹胚→B囊胚→C原腸胚。
(2)細(xì)胞分化、胚層分化分別出現(xiàn)在哪個時期？2部位細(xì)胞將來的發(fā)育情況？
提示：囊胚期、原腸胚期。2部位細(xì)胞為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。
(3)早期胚胎發(fā)育過程中，卵裂時細(xì)胞的體積和所有的細(xì)胞體積之和有何變化？
提示：卵裂過程中，細(xì)胞只分裂不生長，所以每個細(xì)胞的體積越來越小，總的體積基本不變或略有縮小。

1．精子和卵子的發(fā)生
項目
精子的發(fā)生
卵子的發(fā)生
場所
睪丸的曲細(xì)精管
卵巢(MⅠ)、輸卵管(MⅡ)
時期
從初情期開始，直到生殖機(jī)能衰退
①卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備：出生前；②排卵：初情期后
過程

過程特點(diǎn)
①M(fèi)Ⅰ和MⅡ是連續(xù)的，需變形；
②兩次分裂細(xì)胞質(zhì)都是均等分配
①M(fèi)Ⅰ和MⅡ是不連續(xù)的，不需要變形；
②只有MⅡ中的第一極體分裂為第二極體時細(xì)胞質(zhì)均等分配，其余細(xì)胞質(zhì)都是不均等分配
結(jié)果
形成4個精子
形成1個卵細(xì)胞和3個極體
相同點(diǎn)
①原始生殖細(xì)胞的增殖方式為有絲分裂；
②原始生殖細(xì)胞產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞為減數(shù)分裂；成熟過程均經(jīng)一次復(fù)制和兩次分裂，子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半
2.卵裂期胚胎發(fā)育過程中物質(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，沒有從母體獲取有機(jī)物，而一直呼吸消耗，有機(jī)物總量減少。
(2)細(xì)胞體積：胚胎總體積不變或略有減小，但細(xì)胞數(shù)目增多，所以每個細(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，但每個細(xì)胞中核DNA含量保持相對穩(wěn)定。

◎考法　考查體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育過程
胚胎工程技術(shù)，是在體外的條件下，模擬自然狀態(tài)下的受精和胚胎發(fā)育過程，因此了解和掌握哺乳動物受精和胚胎發(fā)育規(guī)律，十分重要。
(1)和受精有關(guān)的過程有：①第一次卵裂開始；②釋放第二極體，雌、雄原核的形成；③頂體反應(yīng)；④穿越透明帶；⑤核膜消失，雌、雄原核融合；⑥透明帶反應(yīng)；⑦穿越卵細(xì)胞膜。其正確的順序?yàn)開_____________(填序號)。
(2)如圖表示哺乳動物受精卵的發(fā)育過程。

①胚胎發(fā)育的早期有一段時間是在透明帶內(nèi)進(jìn)行的，這一時期稱為________時期。
②早期胚胎發(fā)育要經(jīng)過若干發(fā)育階段，在________階段，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞開始出現(xiàn)分化，其實(shí)質(zhì)是__________________，為了研究內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞遷移和分化情況，將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的DNA進(jìn)行放射性同位素標(biāo)記，當(dāng)胚胎發(fā)育至原腸胚階段，可發(fā)現(xiàn)放射性出現(xiàn)在________________(部位4、部位5、部位6、部位7)
解析：(1)受精過程的正確順序?yàn)棰邰堍蔻撷冖茛佟?br /> (2)胚胎發(fā)育的早期有一段時間是在透明帶中進(jìn)行的，這一時期稱為卵裂期。囊胚孵化后，再進(jìn)一步發(fā)育，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞開始出現(xiàn)分化，繼而形成外胚層和內(nèi)胚層。分化的實(shí)質(zhì)為基因的選擇性表達(dá)。部位4和部位7分別為外胚層和內(nèi)胚層，均由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞分化形成的，因此將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的DNA進(jìn)行放射性同位素標(biāo)記，當(dāng)胚胎發(fā)育至原腸胚階段，可發(fā)現(xiàn)放射性出現(xiàn)在部位4和部位7。
答案：(1)③④⑥⑦②⑤①　(2)①卵裂?、谠c胚　基因的選擇性表達(dá)　部位4和部位7
考點(diǎn)二| 胚胎工程及應(yīng)用

1．胚胎工程的操作對象和理論基礎(chǔ)
(1)操作對象：生殖細(xì)胞、受精卵和早期胚胎細(xì)胞。
(2)理論基礎(chǔ)：胚胎發(fā)育學(xué)。
2．體外受精
(1)概念：哺乳動物的精子和卵子在體外人工控制的環(huán)境中完成受精過程的技術(shù)。
(2)主要步驟
①采集精子
a．主要方法：假陰道法。
b．獲得精子后的處理方法
②采集卵母細(xì)胞
主要方法：抽吸法、機(jī)械破碎法。
③受精
在人為控制的適宜的條件下和專用的受精溶液中，獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子同時培養(yǎng)一段時間，可完成受精過程。
(3)應(yīng)用
①用于研究哺乳動物生殖細(xì)胞的發(fā)生、受精和早期胚胎發(fā)育機(jī)制等。
②在家畜品種改良中，對充分利用優(yōu)良品質(zhì)資源、縮短家畜繁殖周期、加快品種改良速度等有重要價值。
③是哺乳動物胚胎移植技術(shù)、克隆技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和性別控制技術(shù)等不可缺少的組成成分。
3．胚胎移植技術(shù)
(1)概念：指將良種母畜配種后，從其生殖道取出的早期胚胎或通過體外受精及其他方式(如轉(zhuǎn)基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)，使它們進(jìn)一步發(fā)育為新個體的技術(shù)。
(2)過程

(3)實(shí)質(zhì)：胚胎移植是產(chǎn)生胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。
(4)移植時期
①牛羊一般需要培育到桑椹胚或囊胚階段。
②人的體外受精胚胎一般培育到8～16個細(xì)胞階段。
(5)意義：提高優(yōu)良品種家畜的繁殖能力和加速品種改良。
4．胚胎分割技術(shù)
(1)概念：
①方法：機(jī)械方法。
②分割份數(shù)：將早期胚胎切割成二分胚、四分胚甚至八分胚等。
③目的：經(jīng)移植后獲得同卵雙生或同卵多生后代。
(2)定位：被視為一種胚胎克隆方法。
(3)材料：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。
(4)要求：將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。
5．動物性別控制技術(shù)和胚胎冷凍保存技術(shù)
(1)動物性別控制技術(shù)是指通過人為干預(yù)，使動物按照人的意愿繁衍所需性別的后代的技術(shù)。
(2)胚胎冷凍保存技術(shù)
①概念：將動物的早期胚胎或分割后的胚胎，采用特殊的保護(hù)劑，使其長期保存在超低溫環(huán)境下。
②作用：
a．建立胚胎庫，以加速動物的繁殖進(jìn)程和保護(hù)優(yōu)良資源。
b．可以使胚胎移植不受時間和地域的限制。
6．胚胎工程的應(yīng)用
(1)在畜牧業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用
①大量繁育家畜良種；②控制家畜后代的性別比例。
(2)在醫(yī)學(xué)及科學(xué)研究上的應(yīng)用
①干細(xì)胞
a．概念：動物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始細(xì)胞。
b．分類：專能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、全能干細(xì)胞。
②胚胎干細(xì)胞
a．來源：早期胚胎或原始性腺。
b．特點(diǎn)
c．應(yīng)用
ⅰ.胚胎干細(xì)胞的研究，有助于人們理解復(fù)雜的人體發(fā)育過程，并促進(jìn)對人胚胎發(fā)育細(xì)節(jié)的研究，從而揭示人與動物的發(fā)育機(jī)制及影響其發(fā)育的因素。
ⅱ.胚胎干細(xì)胞為細(xì)胞水平上研究新藥提供材料。
ⅲ.胚胎干細(xì)胞研究為細(xì)胞或組織移植提供無免疫原性的材料。
[思考回答]
1．排卵和沖卵有何區(qū)別？
提示：排卵是卵子從卵泡中排出，沖卵是把供體母牛子宮內(nèi)的早期胚胎沖洗出來。
2．如圖為牛胚胎移植過程示意圖，請回答下列問題：

(1)階段常用什么激素對供體母牛進(jìn)行處理，以獲得更多的卵子。
提示：促性腺激素。
(2)沖卵的生理基礎(chǔ)是什么？
提示：早期胚胎形成后，處于游離狀態(tài)，未與母體子宮建立組織上的聯(lián)系。
(3)胚胎移植過程中的③⑤為兩次檢查，其目的是什么？
提示：③收集胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查；⑤移植后是否妊娠檢查。

胚胎移植的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)
(1)胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”，移植的胚胎必須在原腸胚之前，不能直接移植受精卵。
(2)
(3)胚胎移植的供體和受體必須是同種生物，同一物種的動物才有可能具有相同的生理特征。
(4)胚胎移植過程中兩次激素使用
第一次常用孕激素對受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理；第二次用促性腺激素處理供體使其超數(shù)排卵。
(5)胚胎移植過程中有兩次檢查
第一次對收集的胚胎進(jìn)行檢查；第二次對受體母畜是否妊娠進(jìn)行檢查。
(6)不同動物胚胎移植的時間不同
牛、羊要培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚階段。小鼠、家兔在桑椹胚前。幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植，因?yàn)榇藭r分化程度高，移植成功率很低。
(7)胚胎移植是有性生殖還是無性生殖的判斷
取決于胚胎的來源。胚胎若是由受精卵形成的，則為有性生殖；若是由核移植技術(shù)或胚胎分割形成的，則為無性生殖。

◎考法1　考查體外受精
1．我國全面放開二孩政策已正式實(shí)施。一些高齡產(chǎn)婦希望通過試管嬰兒技術(shù)圓二胎夢。請回答以下相關(guān)問題：
(1)由于女性的自然周期產(chǎn)生的卵子太少，在取卵前通常需要注射促性激素，而不通過服用雌激素來直接促進(jìn)更多的卵泡發(fā)育，原因是
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)在體外受精前，醫(yī)生借助超聲波探測儀等工具用吸卵針從某女士卵巢中吸取卵母細(xì)胞：隨后將取回的卵母細(xì)胞置于與________中相似的環(huán)境，讓它進(jìn)一步發(fā)育成熟。受精過程中，精子頂體內(nèi)的頂體酶能協(xié)助精子穿過卵子的________________，最終完成受精作用。
(3)胚胎的早期培養(yǎng)與動物細(xì)胞培養(yǎng)一樣，都需要_______及營養(yǎng)條件等。
(4)若做試管嬰兒的夫婦中，妻子患有線粒體病(線粒體DNA缺陷)，丈夫正常，則子女患病情況為________________。若要獲得健康的孩子，可通過特殊的設(shè)計試管嬰兒技術(shù)即“三親嬰兒”(醫(yī)生要去除女性捐贈者卵子中的細(xì)胞核，接著用母親卵細(xì)胞中對應(yīng)的遺傳基因取而代之，最后再按照標(biāo)準(zhǔn)的試管嬰兒技術(shù)進(jìn)行培育)?！叭H嬰兒”的獲得過程，除運(yùn)用胚胎工程的技術(shù)手段外，還有特別運(yùn)用________________________。
解析：(1)在下丘腦、垂體、卵巢分級調(diào)節(jié)中，當(dāng)雌激素含量增多，會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)，抑制卵巢的發(fā)育。因此需要注射促性腺激素，來促進(jìn)卵巢的發(fā)育。
(2)生物體內(nèi)卵母細(xì)胞發(fā)育成熟的場所為輸卵管，因此體外獲得的卵母細(xì)胞也應(yīng)置于與輸卵管相似的環(huán)境中，讓它進(jìn)一步發(fā)育成熟。頂體酶能夠溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通路；隨后頂體酶能將透明帶溶出一條孔道，精子借自身運(yùn)動穿越透明帶。
(3)胚胎的早期培養(yǎng)與動物細(xì)胞培養(yǎng)一樣，需要滿足無菌無毒的環(huán)境、適宜的溫度和pH(7.2～7.4)、相應(yīng)的氣體環(huán)境(O2與CO2)。
(4)受精作用時，受精卵中的線粒體來自于母本，而母本患有線粒體疾病，因此子女全患病。去除女性捐贈者卵子中的細(xì)胞核，接著用母親卵細(xì)胞中對應(yīng)的遺傳基因取而代之，屬于動物細(xì)胞核移植過程。
答案：(1)過量的雌激素會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)影響卵巢的發(fā)育　(2)輸卵管　放射冠和透明帶　(3)無菌無毒的環(huán)境、適宜的溫度和pH、相應(yīng)的氣體環(huán)境　(4)全患病　動物細(xì)胞核移植
2．(2019·安徽六校聯(lián)考)培育“試管山羊”的基本過程如下圖所示。據(jù)圖回答下列問題：

(1)甲過程為________________，該過程中可通過給母山羊注射____________使其超數(shù)排卵。
(2)乙過程的操作之一是______________處理。
(3)乙過程與丙過程中采用的培養(yǎng)液成分不同，乙過程的培養(yǎng)液為________或?qū)Ｓ玫氖芫芤?，丙過程的培養(yǎng)液為________。
(4)丁過程是________，是指將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的代孕母羊子宮內(nèi)。
解析：分析圖示可知，甲過程為卵母細(xì)胞的采集，一般用促性腺激素處理良種母山羊，使其超數(shù)排卵。乙過程為精子獲能以及受精，獲能的精子和成熟的卵子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫?。丙過程為早期胚胎培養(yǎng)，在發(fā)育培養(yǎng)液中進(jìn)行。丁過程為胚胎移植，是指將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同(而不是性狀相同)的其他雌性動物子宮內(nèi)使之繼續(xù)發(fā)育為新個體。
答案：(1)卵母細(xì)胞的采集　促性腺激素　(2)對精子進(jìn)行獲能　(3)獲能溶液　發(fā)育培養(yǎng)液　(4)胚胎移植
[規(guī)律總結(jié)] 試管動物和克隆動物的異同
比較項目
試管動物
克隆動物
性狀
由父本和母本決定
一般與核供體相同
生殖方式
有性生殖
無性生殖
產(chǎn)生過程
經(jīng)過體外受精
經(jīng)過核移植
核遺傳物質(zhì)
來自父本和母本
來自于核供體
相同點(diǎn)
二者都經(jīng)過早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植環(huán)節(jié)
◎考法2　胚胎工程及其應(yīng)用
[解題指導(dǎo)] 胚胎工程技術(shù)的基本程序

3．(2019·廣東“六校聯(lián)盟”聯(lián)考)為了解決臨床上供體器官不足等問題，科學(xué)家在人體皮膚細(xì)胞中移植了胚胎干細(xì)胞中能高度表達(dá)并決定其“發(fā)育全能性”的多個基因，使其成為“萬能細(xì)胞”?，F(xiàn)將上述細(xì)胞植入小鼠身體內(nèi)，植入的細(xì)胞便長成了“腫瘤”。請回答下列問題。
(1)胚胎干細(xì)胞又稱ES細(xì)胞，如果胚胎發(fā)育到了囊胚期，這時的________細(xì)胞就是ES細(xì)胞，為維持此類細(xì)胞不分化的狀態(tài)，培養(yǎng)時應(yīng)_______________________________________________________________。
(2)體外培養(yǎng)“萬能細(xì)胞”需要配制營養(yǎng)液，通常要在合成培養(yǎng)基中添加________等一些天然成分。培養(yǎng)過程中所需氣體主要有________。當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞就停止分裂增殖。通常將多孔的中空薄壁小玻璃珠放入培養(yǎng)瓶中，目的是__________________________________________，也有利于空氣交換。
(3)小鼠的“腫瘤”中出現(xiàn)了多種人類的組織和器官，類似于“器官移植”。為“保住腫瘤”，需要去除小鼠的________(器官)，原因是________________。
解析：(1)囊胚包括內(nèi)細(xì)胞團(tuán)、滋養(yǎng)層和囊胚腔，其中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有全能性，就是ES細(xì)胞；在培養(yǎng)液中添加抑制分化因子，可使此類細(xì)胞維持不分化的狀態(tài)。
(2)動物細(xì)胞培養(yǎng)液中需要加入動物血清或血漿等生長因子，培養(yǎng)過程中通入O2，有利于細(xì)胞呼吸，另外還需通入CO2維持培養(yǎng)液的pH。將多孔的中空薄壁小玻璃珠放入培養(yǎng)瓶中，目的是擴(kuò)大細(xì)胞(貼壁)生長的附著面積，防止細(xì)胞過早出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，增加培養(yǎng)的細(xì)胞數(shù)量，也有利于空氣交換。
(3)小鼠身體中的“腫瘤”對于小鼠來說是異物，會使小鼠產(chǎn)生特異性免疫，因此為“保住腫瘤”，需要去除小鼠的胸腺，使小鼠不能形成T細(xì)胞，不發(fā)生細(xì)胞免疫，不會對移植的“腫瘤”發(fā)生免疫排斥。
答案：(1)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)　在飼養(yǎng)層細(xì)胞上培養(yǎng)，或在培養(yǎng)液中添加抑制分化因子
(2)動物血清(血漿)　O2和CO2　擴(kuò)大細(xì)胞(貼壁)生長的附著面積，防止細(xì)胞過早出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，增加培養(yǎng)的細(xì)胞數(shù)量　(3)胸腺　小鼠不能形成T細(xì)胞，(不發(fā)生細(xì)胞免疫，)不會對移植的“腫瘤”發(fā)生免疫排斥
4．(2018·襄陽第一次調(diào)研測試)杜泊羊以其生長速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，被稱為“鉆石級”肉用綿羊?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如圖所示，請據(jù)圖回答問題：

(1)為獲取更多的卵(母)細(xì)胞，要對供體母羊注射促性腺激素，使其________。采集的精子需要經(jīng)過________才具備受精能力。判斷卵細(xì)胞是否受精的重要標(biāo)志是__________________________。
(2)在體外培養(yǎng)受精卵時，培養(yǎng)液中通常需加入________等一些天然成分，還需要提供CO2以維持________。
(3)在胚胎移植前要對接受胚胎的當(dāng)?shù)仄胀ňd羊進(jìn)行________處理。代孕母羊?qū)χ萌胱訉m的早期胚胎基本上不發(fā)生________，這就為早期胚胎在代孕母羊體內(nèi)的存活提供了可能。
(4)采用胚胎分割技術(shù)能得到“同卵多胞胎”，對胚胎進(jìn)行分割時，要特別注意將________均等分割，否則會影響分割后的胚胎恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。
解析：(1)為獲取更多的卵(母)細(xì)胞，要對供體母羊注射促性腺激素使其超數(shù)排卵。采集的精子需要經(jīng)過獲能處理。能否在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可觀察到兩個極體是判斷卵細(xì)胞是否受精的標(biāo)志。
(2)在體外培養(yǎng)受精卵時，培養(yǎng)液中需加入(動物)血清等天然成分，還需提供CO2以維持培養(yǎng)液的pH。
(3)在胚胎移植前要對接受胚胎的當(dāng)?shù)仄胀ňd羊進(jìn)行同期發(fā)情處理。由于代孕母羊?qū)χ萌胱訉m的早期胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這是早期胚胎在代孕母羊體內(nèi)存活的生理基礎(chǔ)。
(4)對胚胎分割時，要特別注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會影響分割后的胚胎恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。
答案：(1)超數(shù)排卵　獲能　在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個極體
(2)(動物)血清　培養(yǎng)液的pH
(3)同期發(fā)情　免疫排斥反應(yīng)
(4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)
考點(diǎn)三| 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)基因植物
(2)轉(zhuǎn)基因動物
2．關(guān)注生物技術(shù)的倫理問題

反對
支持
克隆人
倫理方面
違反了人類的倫理道德觀念，中國禁止生殖性克隆
中國不反對治療性克隆
技術(shù)方面
技術(shù)不成熟，流產(chǎn)率高、畸形率高、出生后死亡率高
可通過基因診斷、染色體檢查等方法解決技術(shù)問題
設(shè)計試管嬰兒
胚胎也是生命，殺死胚胎無異于“謀殺”
提供骨髓造血干細(xì)胞并不會對試管嬰兒造成損傷
基因檢測
技術(shù)方面
很難用在具體醫(yī)療中
有一些遺傳性疾病可以通過基因檢測后，在早期采取預(yù)防措施
道德方面
可能引起基因歧視
通過正確的科學(xué)知識傳播、倫理道德教育和立法，解決基因歧視現(xiàn)象
3.禁止生物武器
(1)生物武器的種類(連線)
種類　　　　　　　　　　實(shí)例
①致病菌、病毒　　　　　a．重組流感病毒、新型鼠痘病毒
②生化毒劑　　　　　　　b．鼠疫菌、炭疽桿菌
③基因重組的致病病毒　　c．肉毒桿菌毒素
提示：①—b　②—c?、邸猘
(2)生物武器的特點(diǎn)：致病力強(qiáng)、有潛伏期、污染面積大、危害時間長、傳染途徑多、擁有生命力、受自然條件影響大。
(3)我國政府觀點(diǎn)
在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。
[思考回答]
1．目前基因檢測存在的問題有哪些？(答出兩點(diǎn)即可)
提示：(1)對個人所有基因進(jìn)行檢測是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)檫€有很多基因尚未確定。即便是進(jìn)行少數(shù)基因的檢測，也并不是每個人都必需的，往往是在有遺傳病家族史的個人或某類疾病的高危人群間進(jìn)行。(2)有致病基因未必就一定會患病。很多病是由遺傳因素和環(huán)境共同決定的，有些致病基因檢測相當(dāng)困難，往往要檢測其所表達(dá)的蛋白質(zhì)。(3)個人基因資訊的泄露容易造成基因歧視。
2．試管嬰兒和設(shè)計試管嬰兒有哪些共同點(diǎn)？(答出三點(diǎn)即可)
提示：都是體外受精，并進(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．轉(zhuǎn)基因生物的安全性
(1)轉(zhuǎn)基因生物存在安全性的原因：
①目前對基因的結(jié)構(gòu)、調(diào)控機(jī)制及基因間的相互作用了解有限。
②目的基因往往是異種生物的基因。
③外源基因往往是隨機(jī)插入宿主細(xì)胞基因組的。
(2)對安全性問題的爭論：
①食物安全：可能會出現(xiàn)毒性蛋白、過敏原及營養(yǎng)成分的改變等。
②生物安全：對生物多樣性的影響。
③環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
(3)理性看待生物技術(shù)：
①正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)可能帶來的安全性問題，要趨利避害，不能因噎廢食。
②制定政策和法規(guī)，最大程度保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的安全性。
2．試管嬰兒與克隆人的比較
(1)試管嬰兒的培育過程：

(2)克隆人的培育過程：

①試管嬰兒技術(shù)與克隆技術(shù)在技術(shù)環(huán)節(jié)上的主要差異是前者需經(jīng)過體外受精，后者用到細(xì)胞核移植技術(shù)。
②試管嬰兒技術(shù)屬于有性生殖，克隆技術(shù)屬于無性生殖。
3．試管嬰兒和設(shè)計試管嬰兒的比較
(1)不同點(diǎn)：
①過程不同：設(shè)計試管嬰兒比試管嬰兒多出的是胚胎移植前的遺傳學(xué)診斷過程。過程如圖所示：

②技術(shù)手段不同：設(shè)計試管嬰兒胚胎移植前需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷，而試管嬰兒無需進(jìn)行遺傳學(xué)診斷。
③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)計試管嬰兒主要用于白血病、貧血癥的治療。
(2)相同點(diǎn)：二者都是體外受精；都要進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植；都是有性生殖。

◎考法1　考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性
1．對番茄的研究中發(fā)現(xiàn)，害蟲損傷番茄葉片后，葉上的細(xì)胞壁能釋放出一種類激素因子，這種物質(zhì)通過組織擴(kuò)散到莖和其他葉片上，啟動了蛋白酶抑制劑的基因，開始高效合成蛋白酶抑制劑，并在莖葉中迅速積累，以對付害蟲的再次侵襲。蛋白酶抑制劑對害蟲的消化酶有抑制作用，因此害蟲取食后，就會因無法消化食物而被殺死。人們嘗試著將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩?，讓玉米獲得與番茄相似的抗蟲性狀，以對付異常猖獗的玉米螟(一種玉米害蟲)。試分析完成下列問題：
(1)番茄的蛋白酶抑制劑很可能是在莖葉細(xì)胞的____________處合成的。
(2)將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩變?nèi)，使玉米形成新的性狀，這種變異屬于________。
(3)能抗玉米螟的抗蟲玉米的生態(tài)效益顯著，有人認(rèn)為抗蟲玉米就是無蟲玉米，不必防治害蟲。你是否贊成這種說法？說明理由。____________________。
(4)有人對食用這種轉(zhuǎn)基因玉米的安全性感到擔(dān)憂。你認(rèn)為這種擔(dān)憂有道理嗎？試以學(xué)過的知識進(jìn)行簡要分析說明。
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
解析：(1)蛋白質(zhì)合成的場所是核糖體。
(2)可遺傳變異有基因突變、基因重組和染色體變異，轉(zhuǎn)基因生物(基因工程)產(chǎn)生的變異屬于基因重組。
(3)培育出的轉(zhuǎn)基因生物不是萬能的，具有專一性，只能對導(dǎo)入基因表達(dá)的性狀起作用。即轉(zhuǎn)基因玉米能抵抗玉米螟，并不能抵抗所有害蟲。
(4)面對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利弊，正確的做法應(yīng)該是趨利避害，不能因噎廢食。
答案：(1)核糖體　(2)基因重組　(3)不贊成。轉(zhuǎn)基因玉米能抵抗玉米螟，并不能抵抗所有的害蟲　(4)(答案不唯一)如：①有道理。這種轉(zhuǎn)基因玉米的果實(shí)中可能含有蛋白酶抑制劑，食用后可能抑制人體消化酶的活性，使人無法對食物進(jìn)行消化而出現(xiàn)病患?、跊]必要擔(dān)憂。因?yàn)槿伺c害蟲消化酶的結(jié)構(gòu)存在差異，玉米的蛋白酶抑制劑對害蟲的消化酶有抑制作用，但對人可能無影響?、蹧]必要擔(dān)憂。人類食用的通常是煮熟后的玉米食品，玉米蛋白酶抑制劑在高溫下已經(jīng)被破壞，因此不會對人的消化造成不良影響
◎考法2　生物技術(shù)的倫理問題
2．重癥聯(lián)合免疫缺陷(SCID)是一種罕見的遺傳病，該病是由于腺苷脫氨酶ADA缺陷所致，ADA活性下降將使細(xì)胞損傷或死亡，致細(xì)胞體液免疫缺陷，ADA活性缺陷性疾病為X染色體隱性遺傳病，雖然ADA編碼基因也發(fā)現(xiàn)有缺失突變，但大部分為堿基置換突變。
(1)某研究小組利用一種經(jīng)過修飾的腺病毒作為____________，將治療SCID的正?；?qū)肱咛ジ杉?xì)胞內(nèi)，胚胎干細(xì)胞再經(jīng)________形成骨髓細(xì)胞，然后移植給人體。這種對SCID患者進(jìn)行治療的方法稱為____________。
(2)有一對正常的夫婦生了一個患SCID的兒子，他們希望通過設(shè)計試管嬰兒再生一個健康的孩子。設(shè)計試管嬰兒的基本程序：首先為女性注射____________，實(shí)現(xiàn)超數(shù)排卵，然后從卵巢中吸取卵母細(xì)胞，培養(yǎng)到MⅡ中期；再將成熟的卵子與獲能的精子經(jīng)________形成受精卵，然后將受精卵移入________中繼續(xù)培養(yǎng)獲得早期胚胎；從早期胚胎中取出一個細(xì)胞進(jìn)行________，選擇無致病基因的胚胎進(jìn)行移植。
(3)這對夫婦用該試管嬰兒的臍帶血救治患病孩子。大多數(shù)人認(rèn)為，用設(shè)計試管嬰兒的辦法救治自己的孩子是符合倫理道德的，理由是________________。
解析：(1)在對SCID患者進(jìn)行治療時，首先從病人體內(nèi)獲得治療SCID的正常基因，進(jìn)行培養(yǎng)，在體外借助一種經(jīng)過修飾的腺病毒作為載體進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移，將轉(zhuǎn)入治療SCID的正常基因的胚胎干細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化，繼而形成骨髓細(xì)胞，然后移植給人體，這種治療方法稱為體外基因治療。
(2)設(shè)計試管嬰兒所需受精卵是通過體外受精形成的。受精卵形成后需移入發(fā)育培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)獲得早期胚胎。在進(jìn)行胚胎移植前要對形成的早期胚胎進(jìn)行遺傳學(xué)診斷。女性超數(shù)排卵時注射的激素為促性腺激素。
(3)用設(shè)計試管嬰兒的辦法救治自己的孩子是符合倫理道德的，理由在于：父母是出于強(qiáng)烈的愛子之心，千方百計地想救治自己孩子；同時也是救治患者最好、最快捷的辦法之一。
答案：(1)載體　細(xì)胞分化(定向誘導(dǎo)分化)　體外基因治療　(2)促性腺激素　體外受精　發(fā)育培養(yǎng)液　遺傳學(xué)診斷(基因檢測、性別鑒定)　(3)父母是出于強(qiáng)烈的愛子之心，是為了救治孩子(這是救治患者最好、最快捷的辦法之一；提供造血干細(xì)胞等不會對嬰兒造成傷害)
真題體驗(yàn)| 感悟高考　淬煉考能
1．(2015·山東高考)治療性克隆對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，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)胞可以來自于囊胚中的________________。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體________________(填“A”或“B”)，則不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。
解析：(1)過程①表示細(xì)胞核與去核卵母細(xì)胞結(jié)合，即核移植技術(shù)；過程②表示早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)。
(2)體細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)時，CO2氣體的主要作用是維持培養(yǎng)液(基)的pH(或酸堿度)。
(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時需要限制酶和DNA連接酶兩種工具酶；基因表達(dá)載體上的標(biāo)記基因的作用是便于篩選出成功導(dǎo)入基因表達(dá)載體的細(xì)胞。
(4)囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞具有發(fā)育的全能性，屬于胚胎干細(xì)胞。在圖示過程中，B個體提供的是細(xì)胞核，分化形成的組織器官的性狀主要是由來自B的遺傳物質(zhì)決定的，因此體外培養(yǎng)獲得的組織器官移入個體B不會發(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
2．(2015·重慶高考)某課題組為解決本地種奶牛產(chǎn)奶量低的問題，引進(jìn)了含高產(chǎn)奶基因但對本地適應(yīng)性差的純種公牛。
(1)擬進(jìn)行如下雜交：
♂A(具高產(chǎn)奶基因的純種)×♀B(具適宜本地生長基因的純種)―→C
選擇B作為母本，原因之一是胚胎能在母體內(nèi)正常________。若C中的母牛表現(xiàn)為適宜本地生長，但產(chǎn)奶量并未提高，說明高產(chǎn)奶是________性狀。為獲得產(chǎn)奶量高且適宜本地生長的母牛，根據(jù)現(xiàn)有類型，最佳雜交組合是________，后代中出現(xiàn)這種母牛的概率是________(假設(shè)兩對基因分別位于不同對常染色體上)。
(2)用以上最佳組合，按以下流程可加速獲得優(yōu)良個體。

精子要具有受精能力，需對其進(jìn)行________處理；卵子的成熟在過程________中完成。在過程④的培養(yǎng)基中含有葡萄糖，其作用是________。為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛，過程⑤前應(yīng)鑒定胚胎的__________________________。子代母牛的優(yōu)良性狀與過程________的基因重組有關(guān)。
(3)為了提高已有胚胎的利用率，可采用________技術(shù)。
解析：(1)用具有適宜本地生長基因的純種母牛作母本的原因之一是胚胎能在母體內(nèi)正常生長發(fā)育。設(shè)控制產(chǎn)奶量高低的基因分別用T、t表示，控制適應(yīng)性強(qiáng)弱的基因分別用R、r表示。雜交后代C中的母牛表現(xiàn)為適應(yīng)性強(qiáng)但產(chǎn)奶量并未提高，說明高產(chǎn)奶、低適應(yīng)性均為隱性性狀，則推導(dǎo)出A的基因型為ttrr，B的基因型為TTRR，C的基因型為TtRr。通過回交，即C牛與A牛雜交(TtRr×ttrr)，獲得高產(chǎn)奶量且適應(yīng)性強(qiáng)的母牛的概率為1/2×1/2×1/2＝1/8。
(2)在體外受精過程中，從供體公牛獲得的精子經(jīng)獲能處理后，才具有受精能力。從供體母牛采集的卵子經(jīng)培養(yǎng)達(dá)到MⅡ中期后在與精子受精過程中最終成熟。由于受精作用的隨機(jī)性，為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛，在胚胎移植前應(yīng)鑒定胚胎的性別、是否具有高產(chǎn)奶基因和適應(yīng)本地生長的基因。由于公牛為隱性純合子，所以子代母牛的優(yōu)良性狀與供體母牛減數(shù)分裂產(chǎn)生卵子的過程中的基因重組有關(guān)。
(3)提高已有胚胎利用率的最好措施是胚胎分割。
答案：(1)生長發(fā)育或胚胎發(fā)育　隱性　♂A×♀C　1/8　(2)獲能或增強(qiáng)活力　③　供能　性別、高產(chǎn)奶和適應(yīng)生長的基因　②　(3)胚胎分割