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*,*,专题27胚胎工程和生态工程,高考生物,考点一胚胎工程,知识清单,一体内受精和早期胚胎发育,(1)精子,获能,:刚排出的精子,必须在雌性生殖道内发生相应的生,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,减中期,(时,期)才具有受精能力。,(3)受精过程:获能的精子穿越次级卵母细胞的,放射冠和透明带,精子进入卵细胞膜原核形成和融合。,二体外受精、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞,(1)精子的采集与获能:采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法等;获,能方法有培养法和,化学诱导,法。,(2)卵母细胞的采集:给动物注射,促性腺,激素,使其超数排卵,然后,从输卵管中冲取卵子;也可从废弃的卵巢或活体卵巢中采集,但需要培,养到,减中期,时,才可受精。,(3)体外受精:获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精。,(1)培养液成分:无机盐、有机盐(两盐),维生素、激素(两素),氨基,酸、核苷酸,(两酸),另外还有水、,血清,等物质。,(2)胚胎去向:向受体移植或,冷冻,保存。,(1)地位:胚胎工程的最后一道工序。,(2)过程:,(3)意义:充分发挥,雌性优良个体的繁殖潜能,。,(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)注意: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。,(1)来源:,早期胚胎或原始性腺,。,(2)特点:形态上,表现为体积小、细胞核大、核仁明显;功能上具有,发育的全能性,;体外培养条件下可以,增殖而不分化,。,1.体内受精的过程“四步曲”,第一步:精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并,溶解卵丘细胞之间的物质,透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道,屏障。,第二步:精子与卵细胞膜相互接触,精子入卵。卵细胞膜反应是防止多,精入卵受精的第二道屏障。,第三步:原核形成。雄原核形成和雌原核形成。,第四步:合子形成。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。,知能拓展,(1)受精过程中有三大反应:顶体反应、透明带反应、卵细,胞膜反应。顶体反应主要是形成精子穿越放射冠的通路,透明带反应是,防止多精入卵的第一道屏障,卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道,屏障。,(2)受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体,受精,过程结束的标志是雌、雄原核融合成合子。,(1)概念:是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得,到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之,继续发育为新个体的技术。,(2)胚胎移植的基本程序,(3)胚胎移植的生理学基础(胚胎移植成功的保障),环节,生理基础,意义,移入,哺乳动物在发情排卵后的最初一段时期,不论是否妊娠,同种动物供、受体生殖器官的生理变化是相同的,为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境,收集,早期胚胎形成后,未与母体子宫建立组织上的联系,而是处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能,存活,受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应,为胚胎在受体内的存活提供了可能,发育,供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,且不影响供体胚胎的遗传特性,为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障,且保持了胚胎的优良遗传特性,(4)实质:是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换,而胚胎本,身的遗传物质并不发生改变,因此各种性状能保持其原来的优良特性。,例1,(2015山东理综,36,12分)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官,移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下:,(1)过程采用的是细胞工程中的,技术,过程采用的是,胚胎工程中的,技术。,(2)体细胞进行体外培养时,所需气体主要有O,2,和CO,2,其中CO,2,的作用是,维持培养液(基)的,。,(3),如果克隆过程中需进行基因改造,在构建基因表达载体,(,重组载体,),时,必须使用,和,两种工具,酶。基因表达载体上除目的基因外,还需有,基因,以便选出成,功导入基因表达载体的细胞。,(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的,。在一定条件下,胚胎干,细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给,个体,(填“A”或“B”),则不会发生免疫排斥反应。,解析,(1),图中过程采用体细胞核移植技术,;,过程为重组细胞经胚,胎培养发育至早期胚胎的过程,利用了,(,早期,),胚胎培养技术。,(2),动物细,胞培养时,气体环境为,95%,的空气和,5%,的,CO,2,CO,2,作用是维持培养液的,pH,。,(3),构建基因表达载体时,需用的工具酶为限制酶和,DNA,连接酶。,基因表达载体上除目的基因外,还需要有标记基因、启动子、终止子,等。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有,目的基因的细胞筛选出来。,(4),囊胚中的内细胞团具有发育的全能性,可以作为胚胎干细胞的来源。通过核移植技术获得的组织器官若移植,给核供体,则不会发生免疫排斥反应。,答案,(1)(体细胞)核移植(早期)胚胎培养(2)pH(或:酸碱度)(3),限制性(核酸)内切酶(或:限制酶)DNA连接酶(注:两空可颠倒)标记,(4)内细胞团B,考点二生物技术的安全性和伦理问题,一转基因生物的安全性,(1)目前对,基因,的结构、基因间的相互作用、调控机制都了解得,相当有限。,(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是,随机,的。,2.转基因生物安全性的讨论:,主要在食物安全、生物安全、,环境安,全,三个方面存在激烈的争论。,3.理性对待转基因技术:,趋利避害,不能因噎废食。,二生物技术中的伦理问题,(1)分类:,治疗性克隆,和生殖性克隆。,(2)中国态度:,禁止生殖性克隆,不反对治疗性克隆,。,(1)试管婴儿:运用体外受精和胚胎移植技术繁殖个体,目的是解决,不孕夫妇的生育,问题。,(2)设计试管婴儿:体外受精获得的胚胎在移植前进行,遗传学诊断,以便筛选出符合特定要求的胚胎。,(1)否定的理由:个人基因资讯的泄漏造成,基因歧视,势必造成遗,传性失业大军、个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。,(2)肯定的理由:某些遗传性疾病在后代中复现率很高,通过基因检测可,以,及早预防,适时治疗,达到挽救患者生命的目的。,三生物武器,1.种类:,致病菌、,病毒,、生化毒剂,以及经过,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。,关注焦点,正方观点,反方观点,食物安全,有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据,反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变,生物安全(对生物多样性的影响),生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限,扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”,环境安全(对生态系统稳定性的影响),不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境,打破物种界限,二次污染,重组出的有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体,观点,理由,不赞成,克隆人严重违反了人类伦理道德;克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念;克隆人是人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人;克隆技术尚不成熟,赞成,技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法得到解决;克隆人是一项科学研究,既然是科学,就应该允许研究克隆,中国政府,的态度,禁止生殖性克隆人,原则是不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验,但不反对治疗性克隆,观点,理由,不符合,伦理道德,把试管婴儿当做人体零配件工厂,是对生命的不尊重;,早期的生命也有活下去的权利,抛弃或杀死多余的胚胎,无异于“谋杀”;,有人会滥用设计试管婴儿技术来设计婴儿性别等,符合伦,理道德,设计试管婴儿是为了救人,是救治患者的最好、最快捷的办法之一;,提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤;,脐带血乃试管婴儿的“身外之物”,政府观点,中国卫生部在体外受精胚胎移植及其衍生技术规范中规定,实,施体外受精胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书,例2,(2017江苏苏州上学期期初测试,17)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,解析,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。,答案C,考点三生态工程,一生态工程与生态经济,(1)任务:修复和重建已遭到破坏的生态系统,改善传统的生产方式,提高,生态系统的生产力。,(2)目的:遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环,境污染,达到,经济效益,和生态效益的同步发展。,(3)特点:与传统工程相比,生态工程是一类,少消耗,、多效益、可,持续的工程体系。,(1)原则:“循环经济”。,(2)特点:使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的,生产原料。,(3)目的:实现,废弃物的资源化,。,(4)手段:,生态工程,。,二生态工程所遵循的基本原理,1.,物质循环再生,原理:,实现物质的循环往复,分层分级利用。,2.物种多样性原理:,一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较高的,抵抗力稳定性,。,3.协调与平衡原理:,处理好生物与环境的协调与平衡,除了考虑生物的生,态适应性外,还需要考虑,环境承载力(或环境容纳量),。,4.,整体性,原理:,进行生态工程建设时,不但要考虑自然生态系统的,规律,还要考虑到经济和社会等系统的影响力。,(1)系统的结构决定功能原理:生态工程通过,改变和优化结构,达,到改善系统功能的目的。,(2)系统整体性原理:系统各组分之间要有适当的,比例关系,完成,能量、物质、信息等的转换和流通,实现,总体功能,大于各部分,之和的效果。,三生态工程的类型与设计原则,(1)具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的,农业生态,工程。,(2)以,环境保护,为目标的林业生态工程。,(3)以,治理环境污染,为目标的治污生态工程。,(1)首先肯定生态工程的作用,特别是对,恢复和重建受损生态环境,的重要作用。,(2)不忘大自然固有的强大的生态恢复力量,不能误认为只要有了生态,工程,就可以走发达国家“,先污染、破坏,后治理,”的老路。,(1)原理技术,应用系统学和生态学等学科的基本理论和方法。,通过系统设计、调控和技术组装。,(2)操作,对已破坏的生态环境进行修复、重建。,对造成环境污染的传统生产方式进行改善。,(3)结果,提高生态系统的生产力。,促进人类社会和自然环境的和谐发展。,项目,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的问题,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,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,改善和优化系统的结构以改善功能,桑基鱼塘,系统整体性原理:整体大于部分之和,保持系统很高的生产力,珊瑚礁中藻类和珊瑚虫的关系,知能拓展,整体性原理,系统整体性原理,(1)整体性原理,整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一,保障整个系统的稳定,与平衡,例如,:,林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题,即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。,(2)系统整体性原理指整体大于部分之和,即1+12。目的是保持系统具,有很高的生产力,具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理,如:藻,类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。,实例,主要原理,注意问题,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生态工程,小流域综,合治理,生态工程,整体性原理、协调与平衡原理,“综合”表现在同时考虑到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,甘肃陇南地区“九子登,科”模式,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策略,“三北”防护林生态工,程、退耕还林还草生态工程,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,江西鄱阳湖的生态恢复工程,矿区废弃,地的生态,恢复工程,系统学和工程学原理,种植耐旱的灌木、草和树;,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,城市生,态工程,协调与平衡原理、整体性原理等,解决大气污染措施,禁止使用,有铅汽油;,水污染,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,知能拓展,常见生态工程遵循的原理辨析,(1)单一人工林比天然混合林稳定性低,易爆发虫害物种多样性原理。,(2)草原确定合理载畜量,不能过度放牧平衡原理。,(3)引种考虑适应环境协调原理。,(4)林业生态工程建设,既考虑种树又考虑生活问题整体性原理。,例3,(2016福建厦门一中第二次月考,14)下列有关生态工程的说法,不,正确的是,(),A.超载放牧导致草地退化,主要违背协调与平衡原理,B.矿区生态环境的恢复工程中,关键的措施是植被恢复,C.对湿地的恢复,只要注意退耕还湿地和建立自然保护区就可以,解析,生态系统的生物数量不能超过环境承载力的限度,否则会导致,草地退化,违背了生态工程的协调与平衡原理,A正确;在矿区生态环境,的恢复工程中,关键的措施是植被的恢复及其所必需的土壤微生物群落,的重建,B正确;采用工程和生物措施相结合,如废水处理、点源和非点,源污染控制、土地处理工程、植物物种的引进种植及建立缓冲带等,使,受干扰的湿地得以恢复,C错误;城市生活垃圾分类、回收、利用,实现,废物资源化,这是利用物质能在生态系统中循环往复,分层分级利用的,原理,即物质循环再生原理,D正确。,答案C,
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