高考一轮课程生物 全国通用版胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题教案

2019年高考一轮复习 胚胎工程&生物技术的安全性和伦理问题教材版本全国通用课时说明2课时知识点胚胎工程，生物技术的安全性和伦理问题复习目标1. 动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础2. 胚胎干细胞的移植3.胚胎工程的应用4. 转基因生物的安全性5. 生物武器对人类的威胁6. 生物技术中的伦理问题复习重点1. 哺乳动物精子和卵子的发生。2. 哺乳动物的受精过程和胚胎发育。3.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。4. 掌握胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用。5.胚胎分割的应用意义。6. 胚胎干细胞研究的意义 。复习难点1. 哺乳动物受精过程中精子获能、顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应的概念和生理功能。2. 哺乳动物的胚胎发育各阶段的主要特点。3.精子的采集和获能、卵母细胞的采集和培养。4. 胚胎移植的生理学基础。5. 胚胎干细胞的概念和分离途径。一、自我诊断 知己知彼 1.下图表示利用二倍体小鼠所做的实验，有关叙述正确的是()A过程需运用胚胎分割技术 B. 嵌合体幼鼠是二倍体C. 代孕母鼠需进行超数排卵处理 D. 图中囊胚细胞的基因型都相同2.下图表示核移植与克隆动物的相关图解，有关叙述中错误的是()A. 图示过程说明高度分化的动物细胞核仍具有发育的全能性B. 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞C. 采集的卵母细胞培养到的时期表示减数第二次分裂后期D. 选用去核卵母细胞的主要原因是其细胞质可使体细胞核的全能性表达3.下列有关生物技术安全性及伦理问题的说法，正确的是（）A. 转基因生物的安全性争论包括食物、环境、生物安全三个方面B. 基因身份证上可以检测到个人的所有基因C. 对于设计试管婴儿技术，中国政府坚持四不原则D. 肉毒杆菌毒素分子可以阻滞神经末梢释放乙酰胆碱从而引起肌肉痉挛4.内华达大学教授赞贾尼利用向绵羊胚胎注射干细胞的技术，培育出含15%人体细胞的绵羊。他将干细胞注入胎羊的腹膜中，这样人体细胞进入胎羊体内各个器官。羊羔降世后就会长出含有人体细胞的肝、心脏、肺等器官。这项技术的最终目的，就是要在绵羊身上培育出可向人体移植的器官。赞贾尼已经成功培育出一个人体细胞占较大比例的羊肝。(1)干细胞包括成体干细胞和胚胎干细胞。后者是由_分离出来的一类细胞。(2)除了从生物体内获取胚胎干细胞之外，还可以通过_技术得到成年人的胚胎干细胞，该技术需要将人体细胞的细胞核，移植到一个处于_时期的去核卵母细胞中。(3)胚胎干细胞在_细胞上培养时，能够维持不分化的状态，培养过程中需要添以防培养过程中的污染。(4)人类干细胞必须在母羊妊娠中期注入胎羊体内，原因可能是胎羊的_尚未发育成熟，因此可以减少或避免胎羊对人类细胞产生_。5.科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下。请回答下列问题：（1）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为。 （2）图中2-细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为，也可从灰鼠体内取出卵子，通过后进行早期胚胎培养获得。 （3）图中重组囊胚通过_技术移入白鼠子宫内继续发育，此技术对代孕受体的要求是。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用技术。 （4）小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的_分离培养获得，iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类 iPS 细胞进行定向后用于疾病的细胞治疗。【答案】1. B 2.C 3.A4.（1）早期胚胎和原始性腺 （2）核移植 减数第二次分裂中期（M） （3）饲养层 一定量的抗生素 （4）免疫系统 免疫排斥（排异反应） 5.（1）原代培养 接触抑制 （2）冲卵(或冲胚) 体外受精(或核移植) （3）胚胎移植 同种、生理状态相同的其他雌性动物 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 胚胎分割 （4）内细胞团细胞 诱导分化二、温故知新 夯实基础知识点1胚胎工程1 体内受精与早期胚胎发育(1)梳理精子、卵子的发生a、精子的发生场所：睾丸的曲细精管内。时期：从初情期开始，直到生殖机能衰退。过程b、卵子的发生场所：卵巢。时期：胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后。过程两次分裂的时间：第一次是在雌性动物排卵前后完成的，第二次是在精子和卵子结合的过程中完成的。b、精子和卵子的发生的比较项目精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管内雌性动物的卵巢内时期初情期开始，直到生殖机能衰退胚胎时期性别分化以后和初情期以后过程特点M和M是连续的，需变形；两次分裂细胞质都是均等分配M和M是不连续的，不需要变形；只有M中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配结果形成4个精子细胞形成1个卵细胞和3个极体(2)梳理受精知识A、场所：雌性动物的输卵管内。B、过程受精前的准备阶段a精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。b卵子的准备：发育到减中期，才具备与精子受精的能力。受精阶段：获能的精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵精、卵细胞经过一系列变化分别形成雄、雌原核雄、雌原核充分发育后结合，完成受精。C、受精过程中的三大反应与防止多精入卵受精的两道屏障顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。(3)梳理早期胚胎发育哺乳动物早期胚胎发育依次经过以下不同的时期和结构：受精卵卵裂期桑椹胚(细胞数目为32个左右)囊胚(出现内细胞团和滋养层，后期囊胚孵化)原肠胚(内细胞团形成外胚层和内胚层，滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘)。【提醒】a、对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清误认为卵裂阶段的细胞分裂方式包括减数分裂，实际上只有有丝分裂。误认为卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量要增多，细胞体积要增大。从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。b、对排卵理解不准确：排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。c、混淆受精标志与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；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。d、不能对胚胎发育与胚胎工程中的有关概念进行正确区分对精子和卵子的发生、发育及结合场所不熟：精子发生场所睾丸的曲细精管；卵子的发生场所卵巢；受精场所输卵管；受精卵发育场所输卵管和子宫；精子发生的时间及特点初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生的时间及特点胚胎性别分化以后，两次分裂不连续进行。对囊胚和桑椹胚在胚胎发育过程中所处的阶段、特点和在胚胎工程中的应用没有完全掌握：胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚，可以移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚。忽略“透明带反应”和“卵细胞膜反应”在受精过程中的生物学意义：两者构成了防止多精入卵受精的两道屏障。体外受精易忽视“精子获能”和“卵子成熟”问题。2 体外受精和早期胚胎培养(1)体外受精精子、卵子的获取与培养获取方法获能方法卵子促性腺激素处理后冲卵人工培养成熟在活体或屠宰体的卵巢内直接采集精子假阴道法培养法和化学诱导法(在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中获能)手握法电刺激法受精：获能的精子和成熟的卵子可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。试管动物和克隆动物(细胞核移植)的培育a、试管动物技术：是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。b、试管动物的培育过程c、克隆动物的培育过程【提醒】试管动物的培育属有性生殖范畴，而克隆动物的获得属无性生殖。两技术的最后阶段都利用胚胎移植技术获得新个体，移植所选胚胎一般是发育到原肠胚之前的桑椹胚或囊胚期的胚胎。(2)胚胎的早期培养培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等物质。胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等，两者都是液体培养基，但植物组织培养为固体培养基，其中加入琼脂，所需植物激素主要是生长素和细胞分裂素两大类。胚胎处理：当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。早期胚胎是指可用于移植的胚胎，在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。3 胚胎移植和胚胎分割(1)胚胎移植的生理学基础胚胎移入的基础哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的胚胎收集的基础哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态移入胚胎存活的基础受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应保留遗传特性的基础供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响(2)用流程图形式写出胚胎移植的基本程序(3)胚胎分割理论基础：细胞的全能性。所需仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。基本程序：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针或分割刀进行分割。囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。意义：加快繁殖速度。(4)胚胎干细胞a、是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的。b、特点c、应用d、胚胎干细胞的培养过程e、胚胎干细胞的核移植过程【提醒】a、胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。b、 移植胚胎来源及生殖方式c、促性腺激素两次使用：同期发情处理；超数排卵。d、两次检查：收集胚胎检查；移植后是否妊娠检查。e、冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。f、胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。g、同期发情处理用雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。h、试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和性状与核供体相同。i、胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生殖方式。知识点2生物技术的安全性和伦理问题1转基因生物的安全性(1)安全性问题食物安全：滞后效应、过敏原、营养成分改变等。生物安全：对生物多样性的影响等。环境安全：对生态系统稳定性的影响等。(2)转基因生物存在安全性问题的原因目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。目的基因往往是异种生物的基因。外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的。(3)理性看待转基因技术a、需要正确的社会舆论导向，趋利避害，不能因噎废食。b、制定政策和法规，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。c、转基因生物的优缺点优点缺点解决粮食短缺问题；大大减少农药的使用量，减少环境污染；增加食物营养，提高附加值；增加食物种类，提升食物品质；提高生产效率，带动相关产业发展。可能出现新的过敏原或重组形成新病毒；可能产生抗除草剂的杂草；可能使疾病的传播跨越物种障碍；可能会损害生物多样性；可能会对人类生活环境造成二次污染。d、对待转基因生物的正确态度对转基因生物出现激烈的伦理方面的争论是正常的，关键是社会应有正确的舆论导向，从而促进科学技术的发展。国家对转基因技术要制定符合本国利益的政策和法规。在转基因生物或其产品研究过程中，科学家要自觉遵守科学研究道德。2比较三种生物技术中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，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高可通过胚胎分级、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”提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤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后在早期采取预防措施道德方面可能引起基因歧视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【提醒】克隆人与试管婴儿有着本质的区别：(1)克隆人的早期胚胎形成是通过细胞核移植，形成重组细胞培养得到的，过程中没有减数分裂和受精作用，属于无性生殖。(2)试管婴儿培育过程进行减数分裂和受精作用，属于典型的有性生殖，只是受精过程和早期胚胎培养发生在体外。(1)克隆人克隆人的培育过程治疗性克隆和生殖性克隆的比较类型项目治疗性克隆生殖性克隆区别目的从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗用于生育，获得人的复制品水平细胞水平个体水平联系都属无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同(2)试管婴儿和设计试管婴儿的比较如图，后者比前者多了过程：a、不同点所用技术手段：设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断，试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断。应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。b、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，都是有性生殖。(3)基因检测a、概念：指通过基因芯片对被检测者细胞中的DNA分子或蛋白质进行检测，分析出被检测者所含的各种致病基因和疾病易感基因情况的一种技术。b、争论焦点：基因检测能否达到预防疾病的目的。是否引起基因歧视、个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。3生物武器对人类的威胁(1)生物武器的种类(2)生物武器的特点：致病力强、传染性大。污染面广、危害时间长。直接喷洒的生物气溶胶，可随风飘到较远的地区，杀伤范围可达数百至数千平方千米，且存活时间长，不易被发现。难以防治。具有一定的潜伏期。受自然条件影响大。(3)生物武器的局限性：生物武器主要指病原微生物，它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。受地形、方向等多种条件的影响。使用不易控制，使用不当可危害本方安全。(4)我国政府观点：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。三、典例剖析 思维拓展考点一 胚胎工程例1 下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是（ ）A精子在获能液中于37、5% CO2 条件下培养的目的是使精子获能B小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用C分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异D注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育【答案】C【解析】精子在获能液中于37、5% CO2条件下培养的目的是使精子获能，A正确；小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素（促性腺激素）有促进超数排卵的作用，B正确；分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，但生物的性状还受环境因素的影响，因此发育成的个体有形态学差异，C错误；注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以分化形成各种组织，因此可以参与个体器官的发育，D正确【易错点】体外受精，胚胎发育。【方法点拨】本题主要考查体外受精和胚胎发育的相关知识，要求学生理解精子获能和超数排卵、胚胎干细胞的功能特点，难度中等。例2印度沙漠猫是一种珍惜猫科动物，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、胚胎分离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营养液D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同【答案】B【解析】步骤甲、乙分别指受精作用、胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素，只能作用于性腺，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自受精卵，C错误；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液有区别，D错误。【易错点】体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植【方法点拨】此题是对胚胎工程的考查，解答本题的关键在于理解试管动物培养的过程，理解超数排卵的激素作用特点，理解早期胚胎培养的营养物质来源，区别几种不同培养液的成分：动物细胞培养液、植物组织培养基成分、体外受精培养液、早期胚胎培养液，是解题的关键。例3某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。（1）拟进行如下杂交：A（具高产奶基因的纯种）B（具适宜本地生长基因的纯种）C选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是，后代中出现这种母牛的概率是（假设两对基因分别位于不同对常染色体上）。（2）用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。精子要具有受精能力，需对其进行处理；卵子的成熟在过程中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖，其作用是。为筛选出具有优良性状的母牛，过程前应鉴定胚胎的。子代母牛的优良性状与过程的基因重组有关。（3）为了提高已有胚胎的利用率，可采用技术。【答案】（1）生长发育或胚胎发育隐性AC1/8 （2）获能或增强活力供能性别、高产奶和适应生长的基因 （3）胚胎分割【解析】(1)由于胚胎能在母体内进行正常的胚胎发育,所以可选择适宜当地生长的纯种牛做母本。用纯种高产奶牛作父本与适宜当地生长的纯种牛作母本杂交,获得了C牛,表现为适宜当地生长,但产奶量并没提高,这说明适宜当地生长对不适宜当地生长是显性,低产奶对高产奶是显性。由于控制奶牛的产奶量的基因和对本地的适应性的基因分别位于不同的染色体上,说明他们在遗传时遵循基因的自由组合定律。若控制奶牛的产奶量的等位基因为A和a,对本地的适应性的的等位基因为B和b,可推知雄牛A的基因型为aabb,雌牛B的基因型为AABB,C牛基因型为AaBb,可见要获得产奶量高且适宜当地生长的母牛(aaB-),由于A牛的适宜当地生长的能力差,最好做父本,由此可推知最佳的实验组合为AC,此时后代出现所需牛(aaBb)的概率为1/41/2=1/8.(2)精子需获能后才具备受精的能力；母牛排卵时排岀的卵子为次级卵母细胞,由此可推知减数第二次分裂形成卵细胞是在受精过程中完成的,即卵子的成熟是在体外受精过程中完成；在胚胎培养过程中，培养基中的葡萄糖能为胚胎发育过程提供能量；为了筛选出具有优良性状的母牛,在胚胎移植之前需对胚胎的性别、高产奶和适宜生长的基因进行鉴定；母牛在减数分裂过程中发生基因重组,产生具有优良性状基因的卵细胞,子代母牛的优良性状与此有关。（3）通过胚胎分割技术可产生遗传性状相同的多个胚胎，从而提高胚胎的利用率。【易错点】本题主要是考查遗传规律在生产方面的应用，同时涉及胚胎工程的相关操作等知识点。【方法点拨】胚胎工程误区警示：（1）胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。（2）促性腺激素两次使用：同期发情处理；超数排卵。（3）两次检查：收集胚胎检查；移植后是否妊娠检查。（4）冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。（5）胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。（6）同期发情处理用雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。（7）试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和性状与核供体相同。（8）胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生殖方式。考点二 生物技术的安全性和伦理问题例1 生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列有关叙述中，错误的是()A. 利用从动植物中获取的目的基因培育而成的转基因生物，对人类是无害的B. 当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆C. 生物武器是用致病菌、病毒、生化毒剂及重组致病菌等来形成杀伤力D. 正确的舆论导向有利于促进生物科技朝向正确的方向发展【答案】A【解析】在获得转基因植物时，要严格选择目的基因，避免产生对人类有害的毒性蛋白或过敏蛋白等物质，A错误；当今社会的普遍观点是禁止有关人类的生殖性克隆，但不反对治疗性克隆，B正确；生物武器是用致病菌、病毒、生化毒剂及重组致病菌等来形成杀伤力，C正确；正确的舆论导向有利于促进生物科技朝向正确的方向发展，D正确。【易错点】生物技术的安全性【方法点拨】本题考查生物技术的安全性，意在考查学生的识记能力和对科学、技术及社会发展的关注。例2 下列关于生物技术的安全性及伦理问题的观点，错误的是()A. 应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质B. 当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆C. 反对设计试管婴儿的原因之一是因为试管婴儿技术属于无性繁殖方式D. 生物武器具有传染性强、作用范围广等特点，应严格禁止【答案】C【解析】对转基因植物的目的基因要严格筛选，避免产生对人类有害的物质，故A正确；我国政府的态度是禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆，故B正确；反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用该技术选择性设计婴儿性别，冲击了传统的伦理道德观念，试管婴儿是精卵结合，属于有性生殖，故C错误；生物武器包括致病微生物、生物毒素和重组致病菌等，具有传染性强、作用范围广等特点，应严格禁止，D正确。【易错点】生物技术的安全性和伦理问题【方法点拨】本题考查生物技术的安全性和伦理问题，意在考查考生的识记理解能力。例3 下列有关转基因食品及其安全性的叙述正确的是()A. 转基因食品会对人体发育和健康产生诸多危害B. 食用转基因食品会导致外源基因转入人体细胞C. 食用含抗生素抗性基因的转基因食品可显著增强人抵抗病菌的能力D. 种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性【答案】D【解析】人们担心转基因食品的安全性主要是担心出现滞后效应，担心出现新的过敏原，担心营养成分改变等，A错误；基因被食用后，一般不能直接进入人体细胞，B错误；食用含抗生素抗性基因的转基因食品后，其中的生物大分子会被消化系统分解，不一定使人类产生对抗生素的抗药性，C错误；转基因植物可能与野生植物发生杂交而出现基因交流，影响野生植物的遗传多样性，D正确。【易错点】生物技术安全性【方法点拨】 本题考查生物技术安全性的知识，考查考生的理解能力，把握知识间的内在联系的能力。四、举一反三 成果巩固 考点一 胚胎工程1.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）过程采用的是胚胎工程中的_技术。（2）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。【答案】（1）（早期）胚胎培养 （2）内细胞团 B【解析】（1）过程表示将重组细胞培养到早期的过程，所以采用的是胚胎工程中的（早期）胚胎培养技术。（2）胚胎干细胞可以来自于囊胚中的内细胞团。图中获得的组织器官，其细胞核来自于个体B，其遗传物质组成几乎与个体B相同，因此将该组织器官移植给个体B则不会发生免疫排斥反应。2.下图表示培育优质奶牛的过程。请据图回答下列问题：(1) 图中的重组细胞_(填“”或“”)实现了基因的重组。(2) 图中的早期胚胎发育到_阶段才可以移植，在移植之前，需要进行质量检查，用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是_。(3) 为了获得多个基因型相同的优质奶牛，可采用的技术手段是_。【答案】(1) (2) 桑椹胚或囊胚活细胞膜具有选择透过性 (3) 胚胎分割【解析】(1) 重组细胞是利用了基因工程技术获得的，运用的原理是基因重组，故在此细胞中实现了基因重组，而重组细胞是经过核移植技术获得的，没有实现基因重组。(2) 早期胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段移植成功率高，在移植之前，需要进行质量检查，用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜具有选择透过性。(3) 要同时获得多头基因型相同的优质奶牛，需采用胚胎分割技术，需要将囊胚的内细胞团均等分割，由于这些小牛来自同一个受精卵，所以它们的基因型相同。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检测，通过比对、分析，从而有助于避免遗传物质异常的胚胎产生。(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，为了提高受孕率与筛选的需要，需要用_激素处理促进母亲排出更多的卵子，胚胎移植时常采用_(填“1”“2”或“多”)个胚胎进行移植。(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。为了避免某些遗传疾病的产生，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SRYPCR法，操作的基本程序是：从被测的囊胚中取出几个_细胞，提取DNA；然后利用PCR扩增_基因；最后选择出与特异性探针出现_性反应的胚胎。(4) 设计试管婴儿也引起人们广泛的争论，我国已建立了相应的法律体系和制度条文，以避免该技术_。【答案】(1) 早期胚胎培养(没有“早期”不得分)胚胎移植(2) 促性腺多(3) PGD滋养层SRY阳(4) 被滥用【解析】 (1)试管婴儿包括体外受精和胚胎移植技术，是指采用人工方法让卵细胞和精子在体外受精，并在试管中进行早期胚胎培育，然后经胚胎移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。(2)胚胎工程中，可使用促性腺激素使供体女性超数排卵。设计试管婴儿为了提高受孕率，胚胎移植时多采用多胚胎移植。(3)PGD主要用于检查胚胎是否携带有遗传缺陷的基因，而PGS是指在胚胎植入前进行染色体异常检测，题中筛选不携带地中海贫血基因的试管婴儿，因而应该用PGD技术。对胚胎的性别进行鉴定时，先从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞，提取DNA，然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作引物，以滋养层细胞的DNA为模板进行PCR扩增，最后与SRY特异性探针出现阳性反应者，胚胎为男性。(4)一旦设计试管婴儿的应用、管理失控，缺陷儿、男女比例失调、近亲结婚等问题将接连出现，并严重影响中国的人口安全，因而要防止设计试管婴儿的滥用。考点二 生物技术的安全性和伦理问题1.判断下列有关生物技术的安全性和伦理问题的叙述，正确的有（）种植转基因作物应与传统农业种植区隔离； 转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中；种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性；转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中；转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加；动物的生长激素基因转入植物后不能表达；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A. 两项 B. 三项 C. 四项 D. 五项【答案】B【解析】种植转基因作物应与传统农业种植区隔离以防止基因污染，正确；转基因作物被动物食用后，目的基因不会转入动物体细胞中，错误；种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性，正确；转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中，正确；转抗虫基因的植物，会由于适应能力不同而导致昆虫群体抗性基因频率增加，错误；动物的生长激素基因转入植物后可以表达，错误；如转基因植物的外源基因来源于自然界，也会存在安全性问题，错误。2.生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述，错误的是（）A. 生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力B. 当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆C. 反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D. 应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质【答案】A【解析】生物武器是指有意识的利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标，以达到战争目的一类武器，干扰素为淋巴因子，并非生物武器，A错误；当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，特别是生殖性克隆，但不反对治疗性克隆，不反对转基因，B正确；试管婴儿可以设计婴儿的性别，反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿，C正确；严格选择转基因植物的目的基因，可避免产生对人类有害的物质，减少人们对转基因食物安全的担忧，D正确。3.建立有关的生物技术安全性和伦理问题的法律法规，能够（）规范生物技术研究 防止生物技术滥用规范科学家的研究行为 对生物技术产生负面影响A. B. C. D. 【答案】A【解析】建立有关的生物技术安全性和伦理问题的法律法规有助于规范生物技术研究，正确；建立相应法规后可防止生物技术滥用，有效控制生物技术安全性问题，正确；建立相应法规可规范相关科学家的研究行为，有效防止生物技术安全性问题和伦理问题，正确；建立相应法规可规范研究，不会对生物技术产生负面影响，错误。五、分层训练 能力进阶 【基础达标】1.精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是（）A顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的B精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质C顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性D受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方【答案】B【解析】顶体内储存的溶酶体酶是在核糖体中合成的，A错误；精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞溶胶，B正确；顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的流动性，C错误；受精卵的核遗传物质一半来自父方另一半来自母方，而细胞质遗传物质几乎都来自母方，D错误。2.下列有关胚胎分割的叙述，正确的是()A. 应选择发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚B. 分割的裸胚必须先注入空透明带，然后再植入受体C. 对于同一种生物来说，四分胚胎比二分胚胎成活率高D. 二分胚胎移植形成的个体之间毛色和斑纹可能存在差异【答案】D【解析】进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的囊胚，因囊胚期的内细胞团未分化，而原肠胚已经分化，不能用于胚胎分割移植，A错误；分割的裸胚可以注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸胚植入受体，B错误；胚胎分割的份数越多，操作的难度越大，越难做到均等分割，移植的成功率也越低，因此四分胚胎成活率更低，C错误；尽管胚胎分割技术在多种动物中已取得成功，但可能由于每份所含的内细胞团细胞不同，仍然存在一些问题，如刚出生的动物体重偏轻，毛色和斑纹上还存在差异等，D正确。3.有研究者在小鼠胚胎干细胞体外培养和诱导分化的实验研究中发现，在维甲酸作用下，编码神经特异性基因的mRNA表达量显著上升。以下分析不合理的是()A. 在适宜条件下也可通过诱导使胚胎干细胞向心肌细胞分化B. 神经细胞与胚胎干细胞含有的DNA和RNA相同，蛋白质不同C. 维甲酸可促进体外培养的小鼠胚胎干细胞分化为神经细胞D. 胚胎干细胞在体外适宜条件下培养会发生只增殖不分化的现象【答案】B【解析】在培养液中加入分化诱导因子，可能诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化， A正确；神经细胞与胚胎干细胞的DNA相同，RNA不同，蛋白质也不同，B错误；在维甲酸作用下，编码神经特异性基因的mRNA表达量显著上升，即可诱导干胚胎细胞分化为神经细胞，C正确；在培养液中添加抑制因子，胚胎干细胞能够维持只增殖不分化的状态，D正确。4.随着科学技术的发展，人们可以通过结合多种现代生物技术大量生产出人类需求量大的一些药物，如我国基因工程药物的研制和生产就已取得极大的成功。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，大致过程如图所示。请回答下列问题：（1）哺乳动物的体外受精主要包括a、b和受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射，使其排出更多的卵子。（2）在过程c中需要用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶，构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是识别、结合位点。（3）d过程常用的方法是_，e过程的名称为，胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下的转移。（4）若要一次获得多只完全相同的转基因牛，应采用胚胎分割技术，通常选择发育良好、形态正常的_或桑椹胚。【答案】（1）精子的获取 卵母细胞的采集 促性腺激素 （2）RNA聚合酶 （3）显微注射法 胚胎移植 空间位置 （4）囊胚【解析】本题考查胚胎工程和基因工程的相关知识，解题要点是识记胚胎工程相关的技术手段和基因工程的操作步骤。（1）哺乳动物的体外受精主要包括精子的获取、卵母细胞的采集和受精等几个主要步骤。为了促使优良母畜排出更多的卵子，采用的方法是用促性腺激素处理，促其超数排卵。（2）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位。（3）d过程是将重组质粒导入受体细胞，若受体细胞是动物细胞，常用的方法是显微注射法。e过程是胚胎移植，即将早期胚胎移植到同种、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，所以胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。（4）进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。5.如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，据图回答下列问题。（1）应用1为获得克隆牛的过程。从活体牛的卵巢中吸取的卵母细胞需要在体外培养到_期，并通过_去除卵母细胞中的细胞核。最终克隆动物的遗传物质来自_。（2）应用2为获得试管牛的过程。在_前，需要对采集的优良公牛的精子用_法进行获能处理胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”，胚胎能够在受体内存活的生理基础是_。（3）应用3的细胞C取自牛胎儿的_。应用4在获得二分胚和的同时，需要取样囊胚的_细胞做DNA分析性别鉴定。【答案】（1）减数第二次分裂中 显微操作去核 供体1和供体2（2）受精 化学培养法 受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应（3）生殖腺（原始性腺） 滋养层【解析】（1）从活体牛的卵巢中吸取的卵母细胞需要在体外培养到减数第二次分裂中期；核移植时，需要采用显微操作去核法去除卵母细胞中的细胞核；由以上分析可知应用1中获得的小牛为克隆牛，其细胞核遗传物质来源于供体1，细胞质遗传物质来源于供体2，因此其遗传物质来源于供体1和供体2。（2）在受精前，需要对精子进行获能处理，对于牛、羊等家畜的精子常采用化学法，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液。受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，这是胚胎能够在受体内存活的生理基础。（3）胚胎干细胞来自早期胚胎或原始性状，因此应用3中的细胞C取自胎儿的原始性腺。取囊胚的滋养层细胞可做DNA分析进行性别鉴定。【能力提升】1.下列关于胚胎工程理论及应用的叙述中，错误的是()A. 在动物的饲料中添加一定量的促性腺激素不能达到超数排卵B. 理论上胚胎干细胞能被诱导分化为机体内所有的细胞C. 胚胎分割若在囊胚期，内细胞团需均等分割，滋养层则不必D. 移植的胚胎只能来自体内受精或者体外受精直接产生的胚胎【答案】D【解析】促进动物超数排卵的激素主要是垂体产生的促性腺激素，其化学本质是蛋白质，添加在饲料中会被消化酶消化而失效，A正确；胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性，在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞，B正确；对囊胚阶段的胚胎分割时，要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，而滋养层则没有要求，C正确；胚胎移植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体内，使之继续发育为新个体的技术，D错误。2. 下图表示牛胚胎移植的流程，其中表示相应的操作过程。相关叙述错误的是()A. 过程注射相关激素，使供、受体同期发情B. 过程注射促性腺激素，达到超数排卵的目的C. 过程主要涉及人工授精和从卵巢中冲取胚胎D. 过程的主要目的是选择适合移植的胚胎【答案】C【解析】图中是同期发情处理，是超数排卵处理，中的冲卵是从输卵管中冲取早期胚胎，检查的主要目的是选择适合移植的胚胎，处于桑椹胚或囊胚期，A、B、D正确，C错误。3.下图表示通过体外受精培育试管牛的流程图，下列叙述错误的是()A. 一般通过注射性激素对性成熟的雌牛实行超数排卵处理B. 过程只与细胞膜的流动性有关，过程的细胞增殖方式一定是有丝分裂C. 是胚胎移植过程，一般需将胚胎培育到原肠胚时期D. 利用胚胎分割技术可获得多个基因型相同的胚胎【答案】ABC【解析】胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。其包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。图中表示卵细胞的采集，表示体外受精，表示早期胚胎培养，表示胚胎移植。一般通过注射促性腺激素对供体实行超数排卵的处理，A错误；图中的过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(与膜的流动性有关)、核的融合等，过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂，B错误；是胚胎移植过程，一般需将胚胎培育到桑椹胚或囊胚时期，C错误；来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此利用胚胎分割技术可以获得两个或多个基因型相同的胚胎；D正确。4.中国荷斯坦奶牛是由纯种荷兰牛与本地母牛经多代杂交，长期选育而成，具有体型大、产奶量高的特点。雌性奶牛一般在24月龄开始产犊，牛犊出生时体重为4050 kg，母牛随即开始泌乳。和牛是世界公认的高档肉牛品种，体型较小，肉质鲜嫩，营养丰富，牛犊出生时体重为30 kg左右。我国科研人员利用胚胎移植技术，按下图一所示流程操作，成功的培育了和牛这一优良品种。请回答下列问题：图一(1) 荷斯坦奶牛在初次产奶300天后就会停止分泌乳汁，进入干奶待产期。为缩短干奶期，可在奶牛哺乳期的合适时间为母牛进行_，以提高受孕率，促使母牛开始新一轮的产奶。(2) 过程中产生的精子需进行_处理后方有受精的能力，过程中移植的早期胚胎处于_期。图示过程中发生基因重组的是_(填序号)。(3) 雌性荷斯坦奶牛作为胚胎移植的受体与雌性和牛相比具有的优势有_。为了提高已有胚胎的利用率，还可采取_技术。图二(4) 为保证和牛的品质，防止近亲繁殖，需要对和牛进行DNA检测。目前常用“拔牛毛”的方法获取带毛囊的牛毛进行检测，而不是直接剪取牛毛进行检测，原因是_。DNA检测首先需制备DNA荧光探针，过程如图二所示，在DNA酶作用下产生切口，随后在DNA聚合酶作用下，以荧光标记的_为原料，合成荧光标记的DNA探针。(5) 牛是反刍动物，消化道并不能分泌纤维素酶，但在其瘤胃中生活着大量的微生物，可以帮助牛消化纤维素，这些微生物与牛的关系是_。【答案】(1) 人工授精(2) 获能囊胚(3) 分娩更加顺利，新生牛犊存活率高；有利于荷斯坦奶牛产奶胚胎分割(4) 毛囊细胞中存在DNA脱氧核苷酸(5) 互利共生【解析】(1) 为提高奶牛的受孕率，通常采用人工授精的方法。(2) 过程为精子的采集，需经获能处理后方有受精的能力；过程是胚胎移植，移植的胚胎是囊胚期的早期胚胎；基因重组发生在减数分裂过程中，为图示过程的。(3) 中国荷斯坦奶牛具有体型大、产奶量高、产犊体重 (4050 kg)高等优点，因此相对于和牛来说，分娩更加顺利，新生牛犊存活率高，更有利于产奶等；为了提高已有胚胎的利用率，还可采取胚分割技术获得更多的相同胚胎。(4) 剪取的毛发是毛干部分，DNA含量低且不易提取，而毛囊细胞中DNA含量高，利于检测；制备DNA荧光探针的原料是以荧光标记的脱氧核苷酸。(5) 瘤胃中生活着大量的微生物，可以帮助牛消化纤维素，而牛为微生物提供良好的生活环境和营养，因而它们是互利共生的关系内容总结（1）b、 移植胚胎来源及生殖方式eq blcrc (avs4alco1(核移植o(,sup7(早期胚胎培养)无性繁殖,体外受精o(,sup7(早期胚胎培养)有性生殖,体内受精冲卵移植有性生殖)c、促性腺激素两次使用：同期发情处理（2）【答案】(1) 人工授精(2) 获能囊胚(3) 分娩更加顺利，新生牛犊存活率高