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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,专题,二十,七,胚胎工程和生态工程,考情解读,课标要求,简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程;,简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术；,举例说出日常生活中的转基因产品;,探讨转基因技术在应用过程中带来的影响;,举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题;,分析说明我国为什么不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验;,考情解读,举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害;,认同我国反对生物武器及其技术和设备的扩散；,举例说明根据生态学原理、采用系统工程的方法和技术,达到资源多层次和循环利用的目的,使特定区域中的人和自然环境均受益;,形成“保护环境需要从我做起”的意识。,考情解读,核心考点,核心命题角度,考题取样,命题情境,素养能力,胚胎工程,受精作用和胚胎发育的基本过程,结合实例考查胚胎移植、胚胎分割,2020全国卷,T38,学习探索情境,生命观念、科学思维,解决问题能力,2019江苏卷,T29,科研实践情境,生命观念、科学思维,解决问题能力,生物技术的安全性和伦理问题,试管婴儿的培育及其引发的伦理问题,生态工程,结合实例考查生态工程的原理和应用,2020全国卷,T38,学习探索情境,生命观念、科学思维、科学探究,理解能力、实验探究能力,2018浙江11月选考,T32(二),生产实践情境,生命观念、科学思维,理解能力、解决问题能力,考情解读,高考怎么考,往年高考对胚胎工程和生态工程的考查频率较低,但2020年有两套全国卷的选修三部分试题考查本部分知识,这在一定程度上体现了高考轮考的特点。对于本部分内容,很少单独命题,多与必修部分的细胞代谢、生态系统的结构与功能等相结合考查。,预计2022年高考可能会结合科研实践情境,将本部分知识与其他模块内容相结合,分层设置问题,体现高考试题的综合性和应用性。另外,生态农业、胚胎工程在医疗方面的应用等知识要引起考生关注,考点,1,胚胎工程,考点,必备知识通关,一、体内受精和早期胚胎发育,1.精子、卵子的发生,2.受精作用,名师提醒,1.受精的标志受精完成的标志。受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体;而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。,2.受精卵中核遗传物质来自精子的细胞核和卵细胞的细胞核(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。,3.早期胚胎发育,(1)场所:雌性动物的输卵管。,(2)过程和特点,名师提醒,卵裂期胚胎发育过程中物质、体积变化的规律,有机物,体积,DNA,总体积,每个细胞的体积,总DNA,每个细胞中的DNA,减少,不变或略微减小,减小,增加,相对稳定,二、体外受精和早期胚胎培养,1.体外受精,2.早期胚胎培养,三、胚胎移植和胚胎分割,1.胚胎移植,(1)地位:胚胎工程的最后一道“工序”。,(2)基本程序,(3)胚胎移植的生理学基础,名师提醒,1.对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割。,2.胚胎移植技术的意义:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,大大缩短供体本身的繁殖周期,提高了繁殖率。,2.胚胎分割,四、胚胎干细胞,1.胚胎干细胞的来源和特点,2.胚胎干细胞的培养流程,素养提升,胚胎干细胞的主要应用:(1)生产克隆动物;(2)组织、器官移植;(3)治疗相关疾病。如细胞替代治疗,作为基因治疗的载体,克服成体干细胞治疗的局限,修复神经干细胞等。,考法,解题能力提升,考法,1,胚胎工程技术分析,1.图解法分析胚胎工程的操作流程(以牛为例),2.表格法比较克隆动物、试管动物与转基因动物,项目,克隆动物,试管动物,转基因动物,技术,核移植、早期胚胎培养、胚胎(分割)移植等,体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等,DNA重组、早期胚胎培养、胚胎(分割)移植等,生殖方式,无性生殖,有性生殖,有性生殖,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,命题角度1受精作用和胚胎发育的基本过程,示例,1,2016江苏,11,2分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,解析,本题考查胚胎工程中的体外受精与胚胎移植等技术,意在考查考生的识图能力与分析能力。图中步骤甲是指体外受精,步骤乙是指胚胎移植,A项错误;诱导超数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项正确;受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于受精卵中的细胞质,C项错误;体外受精可以在获能溶液或专用的受精溶液中进行,与早期胚胎培养液成分并非基本相同,D项错误。,答案,B,命题角度,2,结合实例考查胚胎移植、胚胎分割,示例,2,小鼠是常用的实验动物,其受精卵在交配24小时后进行第一次分裂,3天后发育成桑椹胚,并进入子宫。下图为转基因鼠培育过程流程图。据图回答下列相关问题:,(1)给供体母鼠注射促性腺激素,目的是使其,。在供体母鼠交配后的次日清晨,用特定装置从,处收集受精卵,置于含,的混合气体的培养箱中培养。,(2)受精卵在培养箱中培养几小时后,可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到,这是受精的标志。,(3)受精卵移植的前一天晚上,受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配,使母鼠呈假孕的生理状态,这样做的目的是,。,(4)为了提高已有胚胎的利用率,可采用,技术,一次获得多个优良胚胎。,(5)由于科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制了解有限,再加上目的基因是异种生物基因,同时由于,因此在转基因小鼠的培育过程中,有时候会出现一些科学家意想不到的结果。,解析,(1)给供体母鼠注射促性腺激素,可以促进其超数排卵;交配后可以从供体母鼠输卵管中获得受精卵,再置于含95%空气加5%CO,2,的混合气体的培养箱中培养。(2)受精卵在培养箱中培养几小时后,可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体,这是受精的标志。(3)受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配,使母鼠呈假孕的生理状态,目的是为供体的受精卵移入受体提供相同的生理环境。(4)采用胚胎分割技术可以提高已有胚胎的利用率。(5)由于目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的等原因,在转基因小鼠的培育过程中,有时候会出现一些科学家意想不到的结果。,答案,(1)超数排卵输卵管95%空气加5%CO,2,(2)两个极体(3)为供体的受精卵移入受体提供相同的生理环境(4)胚胎分割(5)目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的,突破攻略,解答胚胎工程操作流程题的三个突破点,1.根据题目中的文字或图示信息判定早期胚胎的来源:(1)题目信息提供的是精子、卵子,则需要考虑精子和卵子的获取、培养及受精;(2)若是自然受孕,则考虑冲卵、获取早期胚胎;(3)若是重组细胞,则考虑核移植的相关操作。,2.早期胚胎的培养与检测:(1)移植前需将受精卵(或重组细胞)培养到桑椹胚或囊胚阶段;(2)进行基因检测时取的是滋养层细胞,进行胚胎分割时需均分内细胞团。,3.能实现早期胚胎空间位置转移的前提条件:(1)以同期发情的同种生物作为代孕母体,为早期胚胎提供相同的生理环境;(2)早期胚胎处于游离态;(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应;(4)供体胚胎的遗传特性不受受体影响。,考点,2,生物技术的安全性和伦理问题,考点,必备知识通关,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,目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制的了解相当有限。,目的基因往往是异种生物的基因。,外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。,(2)对转基因生物安全性的争论:主要集中在食物安全、生物安全、环境安全三个方面。,(3)理性看待转基因技术:趋利避害,不能因噎废食。,2.生物技术中的伦理问题,(1)克隆技术引发的伦理问题,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,重构胚胎成功率低,胚胎着床率低、流产率高、胎儿畸形率高、出生后死亡率高等,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”,提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤,反对,支持,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及早采取预防措施,道德方面,可能引起基因歧视,可以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)中国政府的态度:不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验,不反对治疗性克隆。,续表,(3)治疗性克隆和生殖性克隆的比较,类型,治疗性克隆,生殖性克隆,区别,目的,用于医学研究和治疗,用于生育,产生新个体,水平,细胞水平,个体水平,联系,都属于无性繁殖;可产生新个体、新组织,遗传物质与供体相同,(4)试管婴儿和设计试管婴儿的比较,不同点:上述过程是试管婴儿的部分培育过程,主要是解决不孕夫妇的生育问题;是设计试管婴儿的部分培育过程,主要用于白血病、地中海贫血症等疾病的治疗。后者比前者多了胚胎移植前的遗传学诊断。,相同点: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,都属于有性生殖。,3.生物武器,(1)种类:致病菌、病毒、生化毒剂及经过基因重组的致病菌等。,(2)中国政府的态度: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。,考法,解题能力提升,考法,2,生物技术的安全性和伦理问题分析,命题角度3试管婴儿的培育及其引发的伦理问题,示例,3,利用PGD/PGS技术经全基因组检测的试管婴儿已在我国诞生。PGD是指胚胎植入前的基因诊断,主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因。PGS是指在胚胎植入前进行染色体异常的检测,通过比对来分析胚胎是否有遗传物质异常。,(1)试管婴儿的培育需经过体外受精、,、,以及在代孕母体中发育和产出(分娩)等过程。,(2)设计试管婴儿时,为了提高受孕率并满足筛选的需要,常用,激素处理,促进供体排出更多的卵子。培养胚胎时通常培养,(填“1”“2”或“多”)个胚胎,以便进行筛选、移植。,(3)利用,(填“PGD”或“PGS”)技术可以筛选不携带地中海贫血基因的试管婴儿。为了避免某些遗传病的产生,有时需对胚胎的性别进行鉴定,目前最有效、最准确的方法是SRY-PCR法,操作的基本程序是从被测的,胚中取出几个滋养层细胞,提取DNA,然后利用,-,技术扩增被测基因(SRY),最后用SRY特异性探针对扩增产物进行检测。,(4)设计试管婴儿引起人们广泛的争论,我国已建立了相应的法律体系,以避免该技术,。,解析,(1)试管婴儿的培育需经过体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植以及在代孕母体中发育和产出(分娩)等过程。(2)设计试管婴儿时,为了提高受孕率,胚胎移植时多采用多胚胎移植,因此需要用促性腺激素处理,促进供体排出更多的卵子。培养胚胎时通常培养多个胚胎,以便进行筛选、移植。(3)由题干信息可知,PGD是指胚胎植入前的基因诊断,主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因,因此利用PGD技术可以筛选不携带地中海贫血基因的试管婴儿。采用SRY-PCR法对胚胎的性别进行鉴定时,操作的基本程序是从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞,提取DNA,然后利用,PCR技术扩增被测基因(SRY),最后用SRY特异性探针对扩增产物,进行检测。(4)设计试管婴儿引起人们广泛的争论,我国已建立了相应的法律体系,以避免该技术被滥用。,答案,(1)早期胚胎培养胚胎移植(2)促性腺多(3)PGD囊PCR(4)被滥用,考点,3,生态工程,考点,必备知识通关,1.生态工程和生态经济,2.生态工程所遵循的基本原理,基本原理,理论基础,意义,实例,物质循环再生原理,物质循环,可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响,无废弃物农业,物种多样性原理,生态系统的稳定性,生物多样性程度高,可提高生态系统的抵抗力稳定性,提高系统的生产力,“三北防护林”建设中的问题,珊瑚礁生态系统的生物多样性,协调与平衡原理,生物与环境的协调与平衡,生物数量不超过环境承载力,可避免系统的失衡和破坏,太湖富营养化问题,过度放牧等,基本原理,理论基础,意义,实例,整体性原理,社会、经济、自然构成复合系统,统一协调各种关系,保障系统的平衡与稳定,林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题,系统学和工程学原理,系统的结构决定功能原理:分布式优于集中式和环式,改变和优化系统的结构,以改善功能,桑基鱼塘,系统整体性原理:整体功能大于部分功能之和,保持系统很高的生产力,珊瑚礁:藻类和珊瑚虫的关系,3.生态工程的实例,类型,主要原理,注意事项,案例,农村综合发展型生态工程,物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理,核心:沼气工程;优点:农、林、牧、副、渔全面发展;开发可更新资源,减少环境污染,窦店村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程,小流域综合治理生态工程,整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理,同时考虑生态效益和经济效益;不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区,生态工程模式应各具特点,甘肃陇南市“九子登科”的治理模式,类型,主要原理,注意事项,案例,大区域生态系统恢复工程,协调与平衡原理、整体性原理,考虑树种生态适应性问题,种植适宜品种;考虑树种多样性,保证防护林体系稳定性;不同地区应根据当地情况采取不同措施,“三北”防护林、退耕还林还草工程,湿地生态恢复工程,主要措施:退耕还湖;主要困难:解决迁出湖区居民的生计问题,鄱阳湖湿地生态恢复工程,矿区废弃地的生态恢复工程,系统学和工程学原理,合理植树种草;确定合理载畜量;改良表土,赤峰市元宝山矿区生态恢复工程,城市环境生态工程,协调与平衡原理、整体性原理等,解决大气污染问题,禁止使用有铅汽油;减少或禁止污水排放,进行污水净化,污水及垃圾处理、城市绿化,续表,4.我国生态工程发展前景,考法,解题能力提升,考法,3,生态工程的基本原理及实例的分析,生态工程设计的常用方法食物网的“相接”与“加环”,(1)生态工程设计的常用方法之一是食物链(网)的“相接”。例如,在稻田养鱼的农业生态工程中,鱼与稻原本参与不同生态系统食物链(网)的构成,但在人为调控下,将一些草食性鱼、滤食性鱼和杂食性鱼(如草鱼、鲢鱼等)的鱼苗放养在稻田中,使稻田生态系统的结构有所改变,物质循环和能量流动更为合理。,(2)生态工程设计的另一种常用方法是食物链(网)的“加环”。“加环”可为未被利用的能量找到出路。例如,用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等,其残余物用来培养食用菌,栽培食用菌后的残余物再用来养殖蛆,蛆粪再作为优良有机肥还田等。,命题角度4结合实例考查生态工程的原理和应用,示例,4,2018浙江11月选考,32(二),7分某农业生态工程示意图如图,回答下列问题:,(1)该农业生态工程体现的生态工程原理主要是,。对该工程的经济效益分析,可从系统内部的投入和产出、,、系统的有效贡献等三方面进行核算。,(2)若要提高该工程的经济效益,可采用农业生产的,技术在桑基上再种植大豆,也可采用农业生态工程的,技术放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。,(3)某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率,除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外,还需考虑的主要因素有,(答,出2点即可)。农杆菌介导法是目前植物转基因的常用方法,该方法的基本过程是农杆菌感染植物时,并将其插入到受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种,则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中,。,解析,(1)根据题图可知,该农业生态系统体现的生态工程原理主要是物质循环。对该工程的经济效益分析,可从系统内部的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献等三方面进行核算。(2)若要提高该工程的经济效益,可采用农业生产的间种技术在桑基上再种植大豆,也可采用农业生态工程的种植业和畜牧业合理优化技术放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。(3)为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率,除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外,还需考虑重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度等。农杆菌介导法是目前植物转基,因的常用方法,该方法的基本过程是农杆菌感染植物时,Ti质粒携带目的基因转移到受体细胞,并将其插入到受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种,转入的抗虫基因必须能在受体细胞中稳定和高效地表达。,答案,(1)物质循环系统的实际消费(2)间种种植业和畜牧业合理优化(3)重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度Ti质粒携带目的基因转移到受体细胞稳定和高效地表达,归纳总结,生态工程基本原理的判断方法,(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染物质循环再生原理。,(2)体现物种多,营养关系复杂物种多样性原理。,(3)强调生物与环境的协调与平衡,涉及环境承载力协调与平衡原理。,(4)涉及自然、经济和社会,指整个系统,如林业生态工程建设整体性原理。,(5)涉及结构、功能,分布式、集中式、环式系统的结构决定功能原理(系统学和工程学原理)。,(6)涉及系统内部组分的比例关系、总体功能大于各部分之和,如互利共生系统整体性原理(系统学和工程学原理)。,
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