600分考点 700分考法（A版）2019版高考生物总复习 第二十章 胚胎工程和生态工程课件.ppt

第二十章胚胎工程和生态工程 考点50胚胎工程 高考考法突破 考法1精子卵子的发生 受精作用和胚胎发育的综合考查 应试基础必备 考法2胚胎分割和胚胎移植技术 考法4转基因生物安全性和生物技术的伦理问题 考法3胚胎干细胞的培养与应用 应试基础必备 1 体内受精和早期胚胎发育 受精卵 卵裂期 桑椹胚 囊胚 原肠胚 精子获能 是指成熟的精子必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间 发生相应的生理变化后 才能受精的过程 精子获能后才具有受精能力 卵子的准备 卵子排出后的成熟程度不同 需要在输卵管内进一步成熟 达到减数第二次分裂中期时 才具备与精子受精的能力 受精过程 获能的精子穿过放射冠和透明带 精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别 精子遗传物质进入卵细胞 1 体外受精 卵母细胞的采集和培养a 实验动物以及家畜猪 羊等 用促性腺激素处理 使其排出更多的卵子 然后从输卵管中冲取卵子 直接与获能的精子在体外受精 b 大家畜或大型动物 从刚被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取 然后在体外进行人工培养成熟后 才能与获能精子受精 2 体外受精和早期胚胎培养 精子的采集和获能a 收集精子的方法 主要有假阴道法 手握法和电刺激法等 b 精子体外获能的方法 主要有培养法 啮齿动物 家兔 猪等 和化学诱导法 牛 羊等家畜的精子常采用化学诱导法 体外受精获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精过程 培养的目的 检测受精状况和受精卵的发育能力 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 胚胎去向 受体移植或冷冻保存 3 胚胎工程的应用及前景 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 地位 是胚胎工程的最后一道工序 1 胚胎移植 2 胚胎分割 概念 胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份 4等份或8等份等 经移植获得同卵双胎或多胎的技术 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 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 概念 哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞 是在早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 特点a 具有胚胎细胞的特性 形态上表现为体积小 核大 核仁明显 功能上具有发育的全能性b 在体外培养条件下可以增殖而不分化c 可以冷冻保存 也可以进行遗传改造 应用 治疗人类的某些顽症 培育移植用的人造组织或器官 研究体外细胞分化的理想材料 3 胚胎干细胞 ES或EK细胞 4 生物技术的安全性和伦理问题 转基因成果a 工程菌 重组微生物 b 基因制药 生物反应器 转基因动物 c 转基因农作物 对转基因生物安全性的争论 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 理性看待转基因技术a 正视转基因技术可能带来的安全性问题 要趋利避害 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 1 转基因生物的安全性 2 生物技术中的伦理问题 中国政府态度 禁止生殖性克隆 不反对治疗性克隆 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 高考考法突破 考法1精子卵子的发生 受精作用和胚胎发育的综合考查 1 精子的发生 精子的发生中减数分裂的两次分裂是连续的 是在睾丸的曲细精管内进行的 精子获能的主要部位是雌性动物的子宫和输卵管 1 精子和卵子的发生 2 卵子的发生 哺乳动物卵泡早在出生前 即胎儿时期 就形成和储备在卵巢内 卵子的发生中减数分裂的两次分裂是不连续的 减数第一次分裂在卵巢内完成 产生一个次级卵母细胞和第一极体 进入输卵管在与精子的结合过程中完成减数第二次分裂 产生一个成熟的卵子和第二极体 当原核融合时 第一极体完成分裂 形成2个第二极体 有的哺乳动物的第一极体不再分裂 1 受精作用的场所 输卵管 2 受精标志 在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体 而受精完成的标志为雌雄原核的融合 3 受精过程 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放射冠内的卵丘细胞间的物质 透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障 精子进入卵细胞膜 卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障 原核形成和融合 雄原核和雌原核形成 雌雄原核结合形成合子 受精卵 4 受精卵遗传物质的来源 核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核 即精卵各提供12 而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞 5 精卵细胞结合具有物种特异性的原因 由于细胞膜上糖蛋白的识别作用 卵细胞只允许同种生物的精子进入 2 关于受精 1 个体发育起点是受精卵的分裂 终点是性成熟个体的形成 2 发育中的细胞分裂均为有丝分裂 产生的是体细胞 3 卵裂期 桑椹胚期 囊胚期和原肠胚期的特点 卵裂期的特点 细胞有丝分裂使细胞数目增加 但胚胎总体积并不增加或略缩小 因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小 但核内遗传物质并未减少 桑椹胚以前的细胞均未分化 细胞全能性最高 是胚胎分割的最佳时期 3 关于胚胎发育 桑椹胚至囊胚的发育过程中 细胞开始分化 出现内外两个胚层 但其全能性仍很高 也可用于胚胎分割 其中个体较大的细胞叫内细胞团 将来发育成胎儿的各种组织 而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘 原肠胚期的特点 出现胚层分化 如内胚层 外胚层等 原肠胚阶段是个体发育中分化程度达到最大的阶段 但应注意细胞分化贯穿整个个体发育过程中 4 孵化 囊胚后期 透明带破裂 胚胎伸展出来 原肠胚早期还保留缩小的囊胚腔 最后消失 例 江苏生物2017 14 2分 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 解析 精子在获能液于37 5 CO2条件下培养 可使精子获能 A正确 给小鼠注射促性腺激素可促进其超数排卵 B正确 分割的胚胎细胞具有相同的遗传物质 但发育过程中可能发生基因突变或受环境因素影响等 最终发育成的个体可能会有形态学差异 C错误 胚胎干细胞具有发育的全能性 能分化培养成各种组织器官 D正确 C 考法2胚胎分割和胚胎移植技术 1 关于胚胎分割 1 胚胎分割的对象 应选择发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 2 胚胎分割的注意事项 对囊胚进行分割时 要注意对内细胞团均等分割 否则会影响分割后胚胎恢复和进一步发育 1 胚胎工程中最后一道程序 进行胚胎移植时 移植的胚胎必须在原肠胚之前 但不知直接移植受精卵 2 胚胎移植的实质 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 而胚胎本身的遗传物质并不发生改变 因此各种性状保持不变 3 胚胎移植的生理学基础 供 受体生殖器官的生理变化是相同的 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 这就为胚胎的收集提供了可能 2 关于胚胎移植 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 这为胚胎在受体内的存活提供了可能 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系 但移入受体的供体胚胎的遗传特性 在孕育过程中不受任何影响 4 胚胎移植过程中两次使用激素 第一次常用孕激素对受 供体进行同期发情处理 第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵 5 胚胎移植过程中有两次检查 第一次对收集的胚胎进行检查 第二次对受体母畜是否妊娠进行检查 6 胚胎移植的生殖方式 若胚胎是由受精卵形成的 属于有性生殖 若胚胎是由核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成的 则是无性生殖 7 胚胎移植的优势 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 从而大大缩短了供体本身的繁殖周期 大大推动了畜牧业的发展 3 胚胎移植和胚胎分割移植的比较 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 解析 1 根据题意 亲本中的母牛选择的是具有适宜本地生长基因低产奶量的纯种 由它作母本可以保证胚胎在母体内正常生长发育 杂交双亲为 A不适宜本地生长高产奶量 B适宜本地生长低产奶量 后代C为适宜本地生长低产奶量 可以推知适宜本地生长和低产奶量是显性性状 可分别用M N表示 不适宜本地生长和高产奶量是隐性性状 分别用m n表示 那么 A的基因型是mmnn B的基因型是MMNN 则 C的基因型就是MmNn 此时 若想得到适宜本地生长高产奶量的母牛 最佳杂交组合是 A和 C杂交 mmnn MmNn 得到适宜本地生长高产奶量的母牛 Mmnn 的概率是1 4 1 2 1 8 2 精子要经过获能或增强活力处理才具有受精能力 处于减数第二次分裂中期的卵母细胞才具备与精子受精的能力 在受精的过程中次级卵母细胞排出第二极体 完成卵子的成熟 早期胚胎培养的培养基中含有葡萄糖 葡萄糖可给早期胚胎的发育提供能量 要获得高产奶 适宜本地生长的母牛 因此在进行胚胎移植前要鉴定胚胎的性别和高产奶 适宜本地生长的基因 结合 1 小题 供体公牛和供体母牛的基因型为 mmnn MmNn 可知后代的基因重组是发生在 MmNn 供体母牛 减数分裂的过程 过程 中 3 为了提高已有胚胎的利用率 可以采用胚胎分割技术对已鉴定的合格胚胎进行操作 以得到更多的合格胚胎 答案 1 生长发育或胚胎发育隐性 A C1 8 2 获能或增强活力 供能性别 高产奶和适应本地生长的基因 3 胚胎分割 考法3胚胎干细胞的培养与应用 形态上具有体积小 细胞核大 核仁明显等特点 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 胚胎干细胞的特点 2 胚胎干细胞的来源 是一类未分化细胞 可从早期胚胎的囊胚期分离获取或从胎儿的原始性腺中分离获取 3 胚胎干细胞的主要用途 1 将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中 经过胚激活 胚胎培养 胚胎移植后直接由受体完成克隆动物 2 基因敲除 获得移植器官 3 培育出人造组织器官 用于器官移植 4 改良创造动物新品种 4 骨髓治疗的实质 将健康骨髓中的造血干细胞移植到患者体内 解析 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B 则不会发生免疫排斥反应 答案 内细胞团B 考法4转基因生物安全性和生物技术的伦理问题 1 转基因生物存在安全性的原因 一方面目前对基因的结构 调控机制及基因间的相互作用了解有限 另一方面外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的 1 转基因生物的安全性 2 转基因生物的优缺点 1 克隆的生殖方式 属无性生殖 2 克隆产生的后代与亲代不一定完全相同的原因 细胞质基因不同 发育过程中可能发生基因突变或染色体变异 后天生长的环境条件的影响 3 克隆的分类克隆根据其目的和水平不同 可分为治疗性克隆和生殖性克隆 两种克隆的定义 所谓治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定细胞和组织 皮肤 神经或肌肉等 用于治疗性移植 生殖性克隆是指将克隆技术用于生育目的 即用于产生人类个体 2 生物技术的伦理问题 二者的区别与联系 3 试管婴儿技术与设计试管婴儿技术的比较 重庆理综2014 2 6分 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 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有人滥用此技术选择性设计婴儿D 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 例 解析 在转基因过程中 避免基因污染和对人类的影响 必须严格选择目的基因 A正确 我国不反对治疗性克隆 坚决反对生殖性克隆 B正确 反对设计试管婴儿的原因之一防止选择性设计婴儿 违背伦理道德 C正确 生物武器一般分为细菌 立克氏体 衣原体 病毒 真菌和毒素六大类 干扰素为淋巴因子 不属于生物武器 D错误 D 考点51生态工程 高考考法突破 考法5生态工程的基本原理 应试基础必备 考法6生态工程的实例分析 1 生态工程的基本原理 应试基础必备 1 生态工程与生态经济 生态工程建设的目的 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 生态工程的特点 少消耗 多效益 可持续 生态经济 通过实行 循环经济 的原则 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 从而实现废弃物的资源化 而实现循环经济最重要的手段之一就是建设生态工程 2 生态工程所遵循的基本原理 物质循环再生原理 物种多样性原理 协调与平衡原理 整体性原理 系统学和工程学原理 系统整体性原理 2 生态工程的实例 2 生态工程的实例 考法5生态工程的基本原理 高考考法突破 1 关于生态工程的几个问题 1 生态工程涉及的学科知识包括生态学和系统学 运用到的技术手段或方法有系统设计 调控和技术组装 最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展 2 生态工程的主要任务 是对已被破坏的生态环境 或受损的生态系统 进行修复 对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善 并提高生态系统的生产力 2 生态工程的基本原理分析 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 1 2 目的是保持系统有很高的生产力 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 3 整体性原理和系统整体性原理 江苏生物2016 27 7分 高密度水产养殖常会引起池塘水体富营养化 影响养殖 如图为利用稻田生态系统净化鱼塘尾水的示意图 箭头所指为水流方向 请回答下列问题 例 1 鱼塘大量投饵后 水体常会出现有害的硫化物 这些硫化物最可能是饵料中的分解产生的 2 图示系统在实现了水资源循环利用的同时 鱼塘富营养化水还为水稻生长提供了一定的元素营养 3 为调查图中稻田害虫的发生状况 可采用法 分别统计的种群密度 4 通过稻田净化 B处水样中可溶性有机物浓度比A处显著下降 其主要原因是在稻田中的 填序号 微生物分解了大量有机物 好氧 光合放氧 厌氧 兼性厌氧 5 出现藻类水华的鱼塘尾水流经稻田后 B处水样中藻类数量大大减少 从生态学角度分析 藻类数量减少的原因有 答案 1 蛋白质 2 N P 3 五点取样各种害虫 4 5 竞争光照和营养 动物摄食 微生物等产生杀藻物质 解析 1 很多蛋白质中含有硫元素 污染水体中的硫化物最可能是饵料中蛋白质分解产生的 2 水体富营养化的主要原因是水体中的N P含量过高 污染水体中的这些元素可被水稻吸收利用 3 图中稻田近似正方形 所以调查稻田害虫的种群密度可采用五点取样法 然后计算各种害虫的种群密度 4 通过稻田净化 B处水样中可溶性有机物浓度比A处显著下降 其主要原因是在稻田中的各种微生物分解利用的结果 这些微生物包括好氧微生物 厌氧微生物和兼性厌氧微生物 5 出现藻类水华的鱼塘尾水流经稻田后 B处水样中藻类数量大大减少 可能原因有水稻与藻类竞争光照和营养 被植食性动物摄食 某些微生物等产生杀藻物质等 传统的经济模式正在毁坏水 大气 土壤和生物资源 消耗地球赠给我们的自然资本 生态经济则主要是通过实行 循环经济 的原则 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 从而实现废弃物的资源化 而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程 1 生态经济 与 传统经济 的区别 考法6生态工程的实例分析 2 设计实施生态工程坚持的原则 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系统的重要作用 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 生态农业的基本原理 生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础 生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理 而食物链则是生态系统能量流动和物质循环的主要渠道 因此食物链既是一条能量转换链 又是一条物质传递链 从经济上看还是一条增值链 2 生态农业的优点 实现物质的循环再生和能量的多级利用 减少能源和资源的消耗 减少化肥用量 减轻环境污染 降低农业投入 收获多种产品 增加经济效益 3 关于生态农业的分析 3 生态农业常见类型 桑基鱼塘模式 人工建立的高产稳定的农业生产系统 做到蚕粪养鱼 鱼粪肥塘 肥桑 从而获得稻 鱼 蚕茧三丰收 沼气农田立体养殖模式 通过控制温室内的温度 光照 气体和水肥等因素 缩短生产周期 大幅度提高粮食 蔬菜和水果的产量和质量 沼气农田立体养殖模式 桑基鱼塘模式 浙江自选2016 18 某农户建立了小型的 蔬菜 鸡 猪 沼气 系统 请回答问题 1 这一系统属于人工干预下的生态系统 其生物组成成分包括生产者 消费者和 在分析该生态系统的经济效益时 除了考虑这三者的投入与产出外 还要考虑的投入 2 在该生态系统中 利用发酵技术产生沼气开发生物能属于 的生态工程 A 生物多样性保护和持续利用B 节水和废水处理与利用C 山区小流域综合治理与开发D 洁净及可再生能源系统组合利用 例 解析 1 该小型人工系统属于庭院生态系统 其生物组成成分包括生产者 消费者和分解者 在分析该系统的经济效益时 需要综合考虑这三者和劳动者的投入和产出 2 该生态系统中 利用发酵技术产生沼气开发生物能属于洁净及可再生能源系统组合利用的生态工程 答案 1 庭院分解者劳动者 2 D 谢谢