選修三現代生物科技專題選考內容第三講胚胎工程與生物技術的安全性和倫理問題考綱要求全國卷五年考題考點命題1.動物胚胎發育的基本過程與胚胎工程的理論基礎Ⅰ2．胚胎干細胞的移植Ⅰ3．胚胎工程的應用Ⅱ4．生物技術的安全性和倫理問題Ⅰ2016卷ⅡT40(1)2013卷ⅠT40(3)以最新的胚胎工程、干細胞培養的研究成果為背景考查胚胎工程的應用，題目多與基因工程，克隆技術聯系起來，綜合考查學生解決問題的能力1考點一2考點二3考點三4課末總結1．胚胎工程的概念(1)操作對象：動物的__________或配子。(2)技術：__________、__________、胚胎分割、胚胎干細胞培養等。2．精子和卵子的發生(1)精子的發生①場所：睪丸的__________。考點一體內受精和早期胚胎發育早期胚胎體外受精胚胎移植曲細精管初情期初級精母細胞精子細胞精子頭頭部頂體中心體線粒體鞘卵巢胎兒期和初情期后3．受精(1)場所：__________。(2)過程：輸卵管雌性動物的生殖道MⅡ中期放射冠透明帶卵細胞膜有絲桑椹胚囊胚內細胞團滋養層細胞原腸胚判斷下列說法的正誤。(1)成熟的精子并不具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力(

)(2)排卵是指卵泡從卵巢中排出(

)(3)精子和卵子的發生都是從初情期開始的(

)(4)卵子形成過程中，減數第一次分裂和減數第二次分裂是連續的(

)(5)卵裂球細胞的體積隨分裂次數增加而不斷增大(

)(6)在胚胎發育過程中，細胞的分化出現在桑椹胚期(

)√×××××如圖表示哺乳動物發育過程的幾個階段，請據圖分析：(1)A、B、C的名稱分別是什么？(2)圖中的4和7兩個空腔是同一個結構嗎？(3)細胞分化開始出現于哪個時期？1部分的細胞將來形成什么結構？(4)早期胚胎的發育過程中，卵裂時細胞的體積和所有的細胞體積之和有何變化？[提示](1)桑椹胚、囊胚、原腸胚。(2)不是，分別是囊胚腔和原腸腔。(3)細胞分化開始出現于B(囊胚)時期，l部分的細胞將來形成胎膜和胎盤。(4)卵裂過程中，細胞只分裂而不生長，所以每個細胞的體積越來越小，總的體積基本不變。1．精子和卵子的發生項目精子的發生卵子的發生不同點場所睪丸的曲細精管卵巢(減數第一次分裂)、輸卵管(減數第二次分裂)時間初情期到生殖機能衰退①卵泡的形成和在卵巢內的儲備：出生前(即胎兒時期)②排卵：初情期項目精子的發生卵子的發生不同點特點①減數第一次分裂和減數第二次分裂連續②需要變形①減數第一次分裂和減數第二次分裂不連續②不需要變形相同點①原始生殖細胞的增殖為有絲分裂②生殖細胞的成熟為減數分裂；成熟過程均經一次復制和兩次分裂，子細胞中染色體數目減半2.受精第一步：精子穿越放射冠和透明帶。頂體反應使頂體內的酶釋放出來并溶解放射冠內的卵丘細胞之間的物質；透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步：精子進入卵細胞膜。卵細胞膜反應是防止多精入卵受精的第二道屏障。第三步：原核形成。雄原核和雌原核形成。第四步：配子結合。雌、雄原核融合形成合子(受精卵)。3．胚胎發育[高考警示]關于體內受精的五點提醒(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)防止多精入卵的機制包括：第一道屏障：透明帶反應；第二道屏障：卵細胞膜反應。(4)受精標志和受精完成的標志受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體；而受精過程完成的標志是雌、雄原核的融合。(5)卵裂期細胞體積、數量及胚胎總體積的變化細胞體積縮小，細胞數量增加，胚胎總體積不變或略有縮小。(1)哺乳動物精子的發生是在__________內完成的；卵子的發生是在雌性動物的__________內完成的。(2)精子頭部的頂體是由__________發育來的，在受精階段發生頂體反應，釋放__________溶解卵丘細胞之間的物質和透明帶。獲能的精子穿越放射冠和透明帶，進入卵細胞膜完成受精的過程中會產生兩次生理反應，阻止其他精子入卵，它們是透明帶反應和_______________。(3)圖B中①代表個體發育________期；③代表__________(寫結構名稱)；⑦代表______________________(寫細胞分裂時期)。睪丸卵巢高爾基體頂體酶卵細胞膜反應胎兒卵細胞膜減數第二次(MⅡ)分裂(4)精子和卵子在發生上的重要區別是哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內的儲備是在__________________完成的。(5)一個次級卵母細胞經減數分裂形成_____個卵子和_____個第二極體。[解析]

(1)哺乳動物精子的發生是在睪丸內完成的；卵子的發生是在雌性動物的卵巢內完成的。(2)精子頭部的頂體是由高爾基體發育來的，在受精階段發生頂體反應，釋放頂體酶溶解卵丘細胞之間的物質和透明帶。受精過程中阻止多精入卵的兩道屏障分別是透明帶反應和卵細胞膜反應。出生前(胎兒時期)11(3)初級卵母細胞的儲備在胎兒期完成；③代表卵細胞膜；②初情期后發生的變化是指初級卵母細胞經過④減數第一次分裂(MⅠ)形成⑤次級卵母細胞和⑥第一極體，次級卵母細胞經過⑦減數第二次分裂(MⅡ)形成卵細胞和⑧第二極體，然后由卵細胞與精子結合形成合子(受精卵)。(4)哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內的儲備，是在出生前(即胎兒時期)完成的。(5)一個次級卵母細胞經減數分裂形成1個卵子和1個第二極體。卵裂期胚胎發育過程中物質和體積變化的規律(1)有機物：胚胎沒有和母體建立聯系，沒有從母體獲取有機物，而一直呼吸消耗，有機物總量減少。(2)細胞體積：胚胎總體積不變或略有縮小，但細胞數目增多，所以每個細胞體積減小。(3)細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對穩定。技巧點撥

1．下列關于受精過程的敘述，錯誤的是(

)A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過透明帶進入放射冠B．透明帶反應是防止多精入卵的第一道屏障C．精子與卵細胞膜相互融合，精子入卵D．雄原核形成的同時，卵子完成減數第二次分裂[解析]

大量獲能的精子接觸到卵子周圍的放射冠時，即開始釋放頂體酶，溶放射冠的卵丘細胞之間的物質，這樣部分精子可徑直接觸到透明帶，A錯誤；透明帶反應是防止多精入卵的第一道屏障，卵細胞膜反應是第二道屏障，B正確；精子與卵細胞膜相互融合，精子的頭部即進入卵細胞中，C正確；雄原核形成的同時，卵子完成減數第二次分裂，D正確。〔變式訓練〕A1．體外受精(1)卵母細胞的采集和培養考點二體外受精和胚胎工程的應用促性腺激素(3)受精：______________和培養成熟的卵子在__________或專用的受精溶液中完成受精作用。2．胚胎的早期培養(1)目的：檢查受精狀況和受精卵的發育能力。(2)培養液成分巧記(3)胚胎處理：__________或冷凍保存。假陰道法電刺激法培養法獲能的精子獲能溶液受體移植3．胚胎工程的應用及前景(1)胚胎移植①概念剖析A．供體：能提供早期胚胎的雌性動物。B．受體：______________________的其他雌性動物。②基本程序同種的、生理狀態相同③意義：充分發揮_________________________。④生理學基礎A．移入：排卵后，___________________的生理變化是相同的。B．收集：早期胚胎處于__________。C．存活：受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生______________。D．遺傳性：供體胚胎可與受體子宮建立正常的______________聯系，但移入受體的供體胚胎的__________不受任何影響。雌性優良個體的繁殖潛力供、受體生殖器官游離狀態免疫排斥反應生理和組織遺傳特性(2)胚胎分割①概念A．方法：機械方法；B．分割份數：將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等；C．目的：獲得___________________。②特點：動物_________________的方法之一。③材料：發育良好、形態正常的_______________。④要求：將__________均等分割。同卵雙胎或多胎無性繁殖或克隆桑椹胚或囊胚內細胞團早期胚胎或原始性腺小大核仁全能性發生分化判斷下列說法的正誤。(1)采用胚胎分割技術產生同卵多胚的數量是有限的(

)(2)在對囊胚進行分割時，要將滋養層細胞均等分割(

)(3)囊胚的滋養層細胞具有發育全能性(

)(4)在胚胎移植中，對供體母畜要做超數排卵處理，對供、受體要做同期發情處理(

)√××√(5)胚胎分割移植應選取發育良好、形態正常的囊胚或原腸胚(

)(6)胚胎干細胞在體外培養條件下具有增殖而不發生分化的特點(

)(7)胚胎干細胞在分化誘導因子的作用下可以向不同類型的組織細胞分化(

)(8)受精卵發育到原腸胚才能進行胚胎移植(

)×√√×(3)在胚胎移植時下列①～④中哪一項沒有必要進行？①對供體動物和受體動物進行免疫檢查，防止發生免疫排斥反應。②用激素對供體動物做超數排卵處理。③對供體、受體動物進行選擇，并用激素進行同期發情處理。④沖卵后，對胚胎進行質量檢查。[提示](1)、(2)圖示過程中①②③是試管嬰兒的培育過程，①②④⑤是設計試管嬰兒培育的過程。后者比前者多了胚胎移植前的“遺傳學診斷”。(3)①胚胎移植時，經同期發情處理后，受體對移入子宮的外來胚胎基本不發生免疫排斥反應，故①不必進行。1．體外受精(1)卵母細胞的采集和培養動物種類卵母細胞的采集方法采集后的培養實驗動物(小鼠、兔)以及家畜(豬、羊)等超數排卵：用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，再從輸卵管中沖取卵子直接與獲能的精子在體外受精

大家畜或大型動物(牛、馬等)從已屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞在體外經人工培養成熟后才能與獲能的精子受精直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞(2)精子的采集和獲能①收集精子的方法：假陰道法、手握法和電刺激法等。②對精子進行獲能處理方法名稱方法內容適用對象培養法將取自附睪的精子，放入人工配制的獲能液中，培養一段時間嚙齒動物、家兔、豬等化學誘導法將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學藥物進行誘導牛、羊等家畜2.胚胎移植(1)理論基礎胚胎移入的基礎哺乳動物發情排卵后，一段時間內，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的胚胎收集的基礎哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯系，而是處于游離狀態移入胚胎存活的基礎受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應保留遺傳特性的基礎供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響[高考警示]

(1)滋養層≠飼養層①滋養層：囊胚時期沿透明帶內壁擴展和排列的、個體較小的細胞，滋養層最終發育成胎膜和胎盤。②飼養層：飼養層細胞一般為輸卵管上皮細胞，在干細胞培養時，可作為提供干細胞分裂、增殖的營養細胞。(2)不同動物胚胎移植的時間不同①牛、羊要培養到桑椹胚或囊胚階段。②小鼠、家兔在桑椹胚前。③幾乎所有動物都不能到原腸胚階段移植，因為此時分化程度高，移植成功率很低。

培育“試管山羊”的基本過程如下圖所示。若要培育成功，下列敘述正確的是(

)AA．甲過程中可通過給母山羊注射有關激素使其超數排卵B．乙過程的目的之一是促進卵母細胞和精子的成熟C．丙過程與乙過程中應采用相同成分的培養液D．丁過程中早期胚胎需移植到與供體性狀相同的代孕母山羊子宮內[解析]

甲過程的目的是采集卵母細胞并培養成熟，可通過注射促性腺激素促進母山羊超數排卵。乙過程的目的是促進精子和卵細胞結合，完成受精作用。受精是在獲能溶液或專門的受精溶液中進行的，而早期胚胎培養是在發育培養液中進行的。丁過程是胚胎移植，是將早期胚胎移植到同種的、生理狀態相同的雌性動物子宮內使之繼續發育的過程。克隆動物和試管動物的異同(1)試管動物和克隆動物的性狀不同：前者由父本和母本共同決定，后者一般與核供體相同。(2)試管動物和克隆動物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是無性生殖。(3)試管動物和克隆動物的產生過程不同：前者經過了體外受精過程，后者經過了核移植過程。(4)試管動物和克隆動物細胞核遺傳物質來源不同：前者細胞核遺傳物質來自于母本和父本兩個個體，后者細胞核遺傳物質僅來自一個個體。技巧點撥

〔變式訓練〕(體細胞)核移植(早期)胚胎培養(2)體細胞進行體外培養時，所需氣體主要有O2和CO2，其中CO2的作用是維持培養液(基)的_________________。(3)如果克隆過程中需進行基因改造，在構建基因表達載體(重組載體)時必須使用_________________________________和____________________________兩種工具酶。基因表達載體上除目的基因外，還需有__________基因，以便選出成功導入基因表達載體的細胞。(4)胚胎干細胞可以來自于囊胚中的__________。在一定條件下，胚胎干細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”)，則不會發生免疫排斥反應。pH(或：酸堿度)限制性(核酸)內切酶(或：限制酶)DNA連接酶(注：兩空可顛倒)標記內細胞團B[解析]

本題主要考查了動物細胞工程、胚胎工程的技術手段，以及基因工程的工具。(1)把B個體的體細胞核移植到A個體去核的卵母細胞中，得到的重組細胞再經過早期胚胎培養獲得發育到不同時期的早期胚胎。(2)動物細胞培養需要在含有95%空氣和5%二氧化碳的混合氣體的培養箱中進行培養，二氧化碳可維持培養液的pH(酸堿度)。(3)構建基因表達載體時需對目的基因和運載體用限制酶和DNA連接酶進行改造。基因表達載體必須含有標記基因以便于篩選出含目的基因的受體細胞。(4)囊胚中的內細胞團具有發育的全能性，可以作為胚胎干細胞的來源。通過核移植技術獲得的組織器官若移植給核供體，則不會發生免疫排斥反應。考點三生物技術的安全性和倫理問題工程菌生物反應器滯后效應新的過敏原營養成分入侵的外來物種穩定性(3)理性看待生物技術①正視轉基因技術可能帶來的安全性問題，要__________，不能因噎廢食。②制定____________，最大限度保證轉基因技術和產品的安全性。2．關注生物技術的倫理問題趨利避害政策和法規生殖性治療性染色體基因歧視3.禁止生物武器(1)生物武器的種類(連線)種類

實例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基因重組的致病菌

c．肉毒桿菌毒素①—b

②—c

③—a(2)我國政府觀點在任何情況下_________________________生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散。不發展、不生產、不儲存判斷下列說法的正誤。(1)國際上大多數國家都在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害(

)(2)轉入油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環境中(

)(3)目前對轉基因生物安全性的爭論主要集中在食用安全性和環境安全性上(

)×√√(4)轉基因作物被食用后，目的基因會轉入動物體細胞中(

)(5)種植轉基因植物有可能因基因擴散影響野生植物的遺傳(基因)多樣性(

)(6)我國禁止生殖性克隆和治療性克隆(

)(7)我國反對生物武器，但我國在特殊情況下可以生產生物武器(

)×√××下圖是培育試管嬰兒的過程，請分析：(1)過程①對精子和卵細胞有什么要求？(2)進行過程③時，應選擇什么時期的早期胚胎？(3)圖中①②③和①②④⑤兩種獲得試管嬰兒的培育方法有何不同？(4)為什么現在大多數人反對設計嬰兒性別？[提示](1)精子要獲能處理，卵細胞要培養到減數第二次分裂的中期。(2)桑椹胚或囊胚。(3)①②③是普通試管嬰兒的培育過程，①②④⑤是設計試管嬰兒的培育過程，后者比前者多了胚胎的遺傳學診斷過程。(4)破壞了人類正常的性別比例，違反了倫理道德。1．理性看待轉基因生物(1)轉基因生物的優缺點優點缺點①解決糧食短缺問題②大大減少農藥的使用量，減少環境污染③增加食物營養，提高附加值④增加食物種類，提升食物品質⑤提高生產效率，帶動相關產業發展①可能出現新的過敏原或重組形成新病毒②可能產生抗除草劑的雜草③可能使疾病的傳播跨越物種障礙④可能會損害生物多樣性⑤可能會對人類生活環境造成二次污染(2)對待轉基因生物的正確態度①對轉基因生物出現激烈的倫理方面的爭論是正常的，關鍵是社會應有正確的輿論導向，從而促進科學技術的發展。②國家對轉基因技術要制定符合本國利益的政策和法規。③在轉基因生物或其產品研究過程中，科學家要自覺遵守科學研究道德。

(3)轉基因生物存在安全性問題的原因①目前對基因的結構、調控機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外源基因插入宿主細胞基因組的部位往往是隨機的。

2．試管嬰兒與克隆人的比較3.治療性克隆與生殖性克隆的比較4.設計試管嬰兒技術與試管嬰兒技術的比較[高考警示]

(1)設計試管嬰兒和基因檢測在應用方面并非完全不同，兩者都可用于避免遺傳病患兒的出生，從而降低人類遺傳病發病率。(2)試管嬰兒和克隆人的形成過程并不相同：前者進行減數分裂和受精作用，而后者只進行有絲分裂。CA．利用“設計試管嬰兒”的臍帶血B．“設計試管嬰兒”不一定非考慮他的性別C．利用“設計試管嬰兒”技術設計畸形胎兒，以供展覽D．利用“設計試管嬰兒”提供骨髓造血干細胞，救治病人[解析]

試管嬰兒的設計一般是為了救治病人，需要試管嬰兒的骨髓干細胞、臍帶血等，這樣的設計都符合倫理道德，而那些為達到不正當目的而設計試管嬰兒的做法都違背倫理道德。〔變式訓練〕A[解析]

建立有關生物技術安全性和倫理問題的法律法規，是規范生物研究、防止生物技術濫用的有力武器；還可規范科學家的研究行為，對生物技術產生負面影響有抑制作用。課末總結

〔思維導圖〕

〔探究高考·明確考向〕C[解析]

精子在獲能液中于適宜條件下培養可以使精子獲能，A項正確；小鼠在特定光控周期條件下飼養，注射促性腺激素能促進其超數排卵，B項正確；分割的胚胎細胞雖有相同的遺傳物質，但由于生物的性狀還受環境等因素的影響，故發育成的個體會存在形態學差異，C項錯誤；胚胎干細胞可以發育成組織、器官，注射到囊胚腔中的胚胎干細胞可以參與個體器官的發育，D項正確。BA．步驟甲、乙分別是指精子獲能、胚胎分割B．誘導超數排卵所注射的激素只能作用于特定細胞C．受精卵發育成早期胚胎所需營養主要來源于營養液D．步驟甲使用的培養液和早期胚胎培養液成分基本相同[解析]

圖中步驟甲是指體外受精，步驟乙是指胚胎移植，A項錯誤；誘導超數排卵所注射的激素是促性腺激素，促性腺激素只能作用于性腺，B項正確；受精卵發育成早期胚胎所需營養主要來源于受精卵中的細胞質，C項錯誤；體外受精可以在獲能溶液或專用的受精溶液中進行，與早期胚胎培養液成分并非基本相同，D項錯誤。3．(2015·安徽卷，31Ⅱ)科研人員采用轉基因體細胞克隆技術獲得轉基因綿羊，以便通過乳腺生物反應器生產人凝血因子Ⅸ醫用蛋白，其技術路線如圖。(1)由過程①獲得的A為_______________________。(2)在核移植之前，必須先去掉受體卵母細胞的核，目的是__________________________________________。受體應選用________中期卵母細胞。含目的基因的表達載體保證核遺傳物質來自含目的基因的成纖維細胞MⅡ(3)進行胚胎移植時，代孕母羊對移入子宮的重組胚胎