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第17讲胚胎工程、生物技术安全性与伦理问题、生态工程,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();7.简述生态工程的原理();8.生态工程的实例()。,参考答案桑椹胚、囊胚化学诱导法血清繁殖潜能原始性腺全能性食物环境设计试管婴儿病毒,总纲目录,高频命题点1胚胎工程,1.必须记住哺乳动物的早期胚胎发育过程(填空),特别提醒早期胚胎培养中培养液的成分及早期胚胎去向(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。(2)胚胎去向:向受体移植或冷冻保存。,2.理清胚胎移植、胚胎分割和胚胎干细胞的内在联系(填空),特别提醒(1)实质:早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。(2)两次使用激素:第一次:同期发情处理。第二次:促性腺激素,供体超数排卵处理。(3)“冲卵”的不同:胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。体外受精过程冲出的是卵子。(4)两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体是否妊娠进行检查。,整合突破有丝分裂小全能滋养层内细胞团超数排卵桑椹胚或囊胚内细胞团细胞原始性腺,1.经胚胎移植产生后代都属于有性生殖吗?2.桑椹胚和囊胚都是受精卵发育来的未分化细胞吗?,思维延展1.胚胎移植产生后代属于有性生殖还是无性生殖,取决于胚胎是由受精卵形成的(有性生殖),还是核移植技术形成的重组细胞发育而成的或胚胎分割形成的(无性生殖)。2.桑椹胚是由受精卵分裂形成的,没有分化;囊胚期细胞已经分化,不过其中的内细胞团仍具有全能性。,考向突破胚胎工程及其应用,1.(2018广东江门一模,38)荷斯坦奶牛是世界上产奶量最高的奶牛品种之一。某良种公司引进纯种荷斯坦奶牛,并用以下途径繁育出荷斯坦良种奶牛群体。请回答以下问题。(1)请把上面空格的内容补充完整:激素;处理;。,(2)该公司为了在短时间内得到更多的良种奶牛,常常在进行过程之前采用技术进行操作。若进行操作的是囊胚阶段的胚胎,要注意的是。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎,产生的多个后代基因型相同吗?(填“一定不相同”或“可能不相同”或“一定相同”)。为什么?。(4)为了确保得到雌性的奶牛,往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定,请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法(只需写出名称或简要原理)。,答案(1)促性腺同期发情胚胎移植(2)胚胎分割将内细胞团均等分割(3)可能不相同因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来(4)DNA分子杂交技术,解析(1)对良种荷斯坦母牛进行超数排卵处理时需使用促性腺激素。对受体母牛要进行同期发情处理,以使其生殖器官的生理变化与供体相同。质量检查、培养合格的早期胚胎可以进行胚胎移植。(2)欲得到更多的良种奶牛,常常在进行胚胎移植之前采用胚胎分割技术进行操作。对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将内细胞团均等分割。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎,产生的多个后代基因型可能不相同,因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来。(4)对移植前的胚胎进行性别鉴定时,可取滋养层细胞,利用DNA分子杂交技术,做DNA分析性别鉴定。,2.(2018东北三省四市一模,38)2018年1月25日,我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA,经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物食蟹猴,可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。下图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程,请回答:(1)2001年,美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植,原因是,。(2)进行过程时,为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境,应进行的实验措施是,其目的是。(3)据图分析,过程是利用法将成纤维细胞注入猴去核的M中期卵母细胞的。(4)图中过程的实质是早期胚胎在条件下空间位置的转移。(5)上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA,在,确定其作用时,研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据,用正常培养液培养向融合细胞中注入去甲基化酶(Kd4d)的mRNA的融合细胞得到B组实验数据。下图中X为融合细胞发育成的胚胎数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知,Kd4d的mRNA的作用是既能提高又能提高。,答案(1)体细胞分化程度高,恢复其全能性较难(2)定期更换培养液防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害(3)显微注射卵细胞膜与透明带之间(4)相同生理(5)融合细胞发育成囊胚的成功率囊胚中内细胞团的形成率,解析(1)由于体细胞分化程度高,恢复其全能性较难,所以食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)过程表示动物细胞培养,为了提供细胞培养所需的无毒环境,应该定期更换培养液,以防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)图中过程表示利用显微注射法将成纤维细胞注入猴去核的M中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。(4)过程表示胚胎移植,其实质是早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移。(5)据图分析,B组的囊胚形成率、内细胞团形成率都明显高于A组,说明Kd4d的mRNA既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率,又能提高囊胚中内细胞团的形成率。,高频命题点2生物技术安全性和伦理问题,1.基因工程的三大安全问题:(填空)(1)食物安全方面:可能合成毒蛋白、出现新的、改变食物的营养成分等。(2)生物安全方面:有可能造成“”,危害生物的。(3)环境安全方面:有可能打破,改变生态系统的能量流动和物质循环;造成二次污染或产生危害动植物和人类的病原微生物。,2.界定“克隆”动物与“试管”动物(填空),特别提醒界定治疗性克隆与生殖性克隆(1)治疗性克隆属细胞水平,其目的是治疗人类疾病。(2)生殖性克隆属个体水平,其目的是用于生育,产生新个体。(3)中国政府的态度是禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆。,3.试管婴儿和设计试管婴儿(填空)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程,两种技术属于有性生殖,其中为了解决不孕夫妇生育问题的是技术。,整合突破过敏原基因污染多样性物种界限体细胞核移植有性生殖d试管婴儿,考向突破生物技术安全性与伦理道德问题,1.(2018吉林调研三,38)2017年7月,一篇刊登于Nature上的动物研究结果显示,向大脑中注射干细胞能延缓衰老、提高认知和延长寿命。同年11月,Nature上又发表了一项令人激动的成果,科学家借助转基因干细胞,成功挽救了一名患有罕见且无法治愈的皮肤病(EB,该病源于基因突变)的小男孩,使其拥有全新的皮肤。请回答下列问题。(1)目前获得多潜能干细胞的方法有很多,如可采用细胞核移植技术,将体细胞的细胞核转移到细胞中,再将这种重组细胞体外培养至囊胚阶段,从中分离进行培养,该方法能获得多潜能干细胞的根本原因是。,(2)在对资料中患皮肤病的小男孩进行治疗时,科学家从小男孩尚且正常的皮肤上采集一小块(邮票大小),包括其中的干细胞。在实验室,先对皮肤细胞进行基因改造。基因工程的核心步骤是。检测目的基因能否在皮肤细胞中表达常用的方法是。(3)该治疗方法属于治疗性克隆。接着,对改造后的细胞进行培养。在培养过程中,为防止代谢产物积累对细胞造成伤害,应,通常还要加入等天然成分以满足对营养的需要。,答案(1)去核的卵母内细胞团动物细胞核具有全套的遗传信息(2)基因表达载体的构建抗原抗体杂交技术(3)定期更换培养液血清,解析(1)由于动物细胞核具有全套的遗传信息,采用细胞核移植技术可获得多潜能干细胞。将体细胞的细胞核转移到去核的卵母细胞中,再将这种重组细胞体外培养至囊胚阶段,从中分离内细胞团进行培养获得多潜能干细胞。(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。检测目的基因能否在皮肤细胞(受体细胞)中表达时,常用抗原抗体杂交的方法检测受体细胞中是否含有目的基因控制合成的蛋白质。(3)采用动物细胞培养技术,对改造后的细胞进行培养。在培养过程中,为防止代谢产物积累对细胞造成伤害,应定期更换培养液,通常还要加入血清等天然成分以满足培养需要。,2.(2018广东佛山综合能力测试二,38)我国科学家突破了体细胞克隆猴的世界难题,首次成功培育出体细胞克隆猴“中中”和“华华”。这标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。下图为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题:,(1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞,该细胞是已分化的体细胞,从理论上分析,它具有细胞的全能性,这是因为。(2)克隆猴时需要进行“去核”操作,即去掉卵母细胞的细胞核。先在体外培养卵母细胞让其分裂,一般选择的细胞进行去核操作;然后进行“核移植”,即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞,此时采用的技术是;得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。(3)科学家将79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中,最终只有两只,母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”,他俩的性别是否一致?;原因是。(4)克隆动物有很多优点:可以加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育;。(5)灵长类生物克隆成功是克隆技术的重大突破,在该技术应用方面,应注意哪些潜在的风险?。,答案(1)成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因(2)减数第二次分裂中期(或M中期)显微注射技术(3)是“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一致,是经过有丝分裂形成的(4)可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)(5)避免进一步扩大到对人的克隆,引发伦理问题,解析(1)由于成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因,因此成纤维细胞具有全能性。(2)去核操作一般选择减数第二次分裂中期的卵母细胞。将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞的方法是显微注射技术。(3)79枚克隆胚胎是通过有丝分裂形成,其细胞核遗传物质一致,即“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样,因此“中中”和“华华”的性别一致。(4)克隆动物的优点:可以加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育。可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)。(5)克隆技术存在潜在的风险,应避免进一步扩大到对人的克隆,引发伦理问题。,高频命题点3生态工程,1.设计生态工程的五大原则与实例(连线),2.生态工程设计的常用方法(填空)(1)食物链(网)的“相接”。(2)食物链(网)的“加环”。“加环”可为部分找到出路。,3.牢记5种生态工程具体实例的生态学原理(填空)(1)无废弃物农业遵循原理。(2)单一人工林比天然混合林稳定性低,易暴发虫害原理。(3)为草原确定合理载畜量,不能过度放牧原理。(4)污水排放与水体富营养化,引种考虑适应环境协调与平衡原理。(5)林业生态工程建设,既考虑种树又考虑生活问题原理。,整合突破未利用的能量物质循环再生物种多样性协调与平衡整体性,考向突破生态工程(2018名校模拟六,38)长江的水体污染主要是由于流入长江的次级河流在流经城镇时,城市中的生活污水、工业废水大量排入河流,造成河流污染。某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化分析,实验装置如图。,实验及流程:(1)图中植物的作用是。该植物采收后,可以直接用作饲料,也可干燥处理后用来提取铜、锌、汞等金属。,(2)此案例属生态工程的实例,它遵循的生态工程原理是(写其中一个)。(3)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”,请你写出该实验装置每组应采取的处理措施:。为了避免实验误差,你认为每个实验装置中的植物株数应。(4)该工程能有效防止“水华”发生,提高水体的透明度。其原因是,。(5)该小组实验结果如表,从此表中看出,该小组研究的因变量为,你能从表中得出的结论是。,答案(1)吸收水中的化学元素(2)城市环境协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等(3)一组只栽茭白,一组只栽菖蒲,一组混栽等量的茭白和菖蒲,一组空白对照(不栽植物)相等且多数(4)一方面浮床植物在生长过程中能利用水中的氮、磷污染物,减少藻类生长所需的无机盐;另一方面又能通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖(5)污水中N、P含量的变化两种植物不论单独种植还是等量混合种植净化效果均明显高于对照组(菖蒲对总磷的去除效果明显高于菰和菖蒲混合种植),解析(1)人工浮床的原理就是利用浮床植物发达的根系吸附大量悬浮物,靠其中的微生物降解和吞噬作用净化水中的污染物,其次浮床植物在生长过程中还能利用水中的氮、磷污染物。(2)此案例属城市环境生态工程,遵循协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等。(3)该实验的目的是探究菰(茭白)和菖蒲对生活污水的净化效果,该实验的自变量是植物的种类,因此根据对照性原则和单一变量原则应该设计四组实验:一组只栽茭白,一组只栽菖蒲,一组混栽等量的茭白和菖蒲,一组空白对照。每个实验装置中的植物株数属于无关变量,应该保持相等且多数,以避免产生实验误差。(4)一方面浮床植物在生长过程中能利用水中的,氮、磷污染物,减少藻类生长所需的无机盐;另一方面又能通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖,因此该工程能有效防止”水华”发生,提高水体的透明度。(5)该实验的因变量是污水中N、P含量的变化;从表中数据可以看出,两种植物不论单独种植还是等量混合种植,净化效果均明显高于对照组。,
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