生物 課標(biāo)版,第38講 胚胎工程與生態(tài)工程,考點(diǎn)一 胚胎工程,教材研讀,一、體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育 1.精子與卵子的發(fā)生,2.受精 (1)精子獲能:剛排出的精子,不能立即與卵子受精,必須在 雌性動(dòng)物生殖道 內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才能獲得受精能力。 (2)卵子的準(zhǔn)備:卵子要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟,到 減中期 (時(shí) 期),才具備與精子受精的能力。 (3)受精過程主要包括:精子穿過 放射冠和透明帶 ,進(jìn)入卵細(xì)胞膜, 原核形成和融合。,3.胚胎發(fā)育過程:受精卵卵裂囊胚原腸胚組織器官分化幼 體。 (1)哺乳動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育是在 輸卵管 中進(jìn)行的,一般到桑椹 胚期進(jìn)入子宮,囊胚期著床。 (2)卵裂:細(xì)胞分裂方式是 有絲分裂 。 (3)囊胚:由滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)構(gòu)成, 內(nèi)細(xì)胞團(tuán) 細(xì)胞具有發(fā)育 全能性,能分化出幼體動(dòng)物的所有組織器官。 (4)原腸胚:出現(xiàn)了 三 個(gè)胚層和原腸腔。,二、體外受精、胚胎移植、胚胎分割與胚胎干細(xì)胞 1.體外受精,2.早期胚胎培養(yǎng) (1)培養(yǎng)液成分:無機(jī)鹽、有機(jī)鹽(兩鹽); 維生素、激素 (兩素); 氨基酸、核苷酸 (兩酸),另外還有水、血清等。 (2)胚胎去向: 向受體移植或冷凍保存 。,3.胚胎移植 (1)地位:胚胎工程其他技術(shù)的最后一道工序。 (2)主要過程:,(3)意義:充分發(fā)揮 雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛能 。,4.胚胎分割 (1)材料:發(fā)育良好,形態(tài)正常的 桑椹胚或囊胚 。 (2)實(shí)質(zhì):胚胎分割可增加動(dòng)物后代,其實(shí)質(zhì)是 動(dòng)物的無性繁殖或克隆 。 (3)注意:對(duì)囊胚分割時(shí),注意將 內(nèi)細(xì)胞團(tuán) 均等分割,否則會(huì)影響分 割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。,5.胚胎干細(xì)胞(ES或EK細(xì)胞) (1)來源: 早期胚胎或原始性腺 。 (2)特點(diǎn):形態(tài)上,體積小、核大、核仁明顯;功能上具有 發(fā)育的全能性 ;體外培養(yǎng)條件下可以 增殖而不分化 。 (3)培養(yǎng)過程,考點(diǎn)二 生態(tài)工程,一、生態(tài)工程與生態(tài)經(jīng)濟(jì) 1.人類設(shè)計(jì)生態(tài)工程的根本目的是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律,充分發(fā) 揮資源的生產(chǎn)潛力,防止環(huán)境污染,達(dá)到 生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益 的 同步發(fā)展。,2.生態(tài)工程的特點(diǎn): 少消耗、多效益、可持續(xù) 。 3.生態(tài)經(jīng)濟(jì):主要是通過實(shí)行“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則,使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污 染物,能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料,從而實(shí)現(xiàn) 廢棄物的資源化 ,而實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的手段之一就是 生態(tài)工程 。,二、生態(tài)工程所遵循的基本原理 1. 物質(zhì)循環(huán)再生 原理:物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中,進(jìn)行區(qū)域小循 環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán),循環(huán)往復(fù),分層分級(jí)利用,從而達(dá)到取之不盡、用 之不竭的效果。,2.物種多樣性原理:一般而言,物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的 抵抗力穩(wěn)定性 。 3.協(xié)調(diào)與平衡原理:處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡,除了考慮生物的生 態(tài)適應(yīng)性外,還需要考慮 環(huán)境承載力(或環(huán)境容納量) 。 4. 整體性 原理:人類處在一個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然復(fù)合而成的巨大 系統(tǒng)中,進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí),不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律,還要 考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力。,5.系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理:生態(tài)工程需要考慮 系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間 的結(jié)構(gòu) ,通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu),達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。另外,系統(tǒng) 各組分之間要有適當(dāng)?shù)?比例關(guān)系 ,只有這樣才能順利完成能量、 物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通,并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效 果,即“1+12”。,三、生態(tài)工程的類型與設(shè)計(jì)原則 1.生態(tài)工程的類型:根據(jù)性質(zhì)和設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同,生態(tài)工程可以分為以下 類型。 (1)具有農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)性質(zhì)并以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)為目標(biāo)的 農(nóng)業(yè)生態(tài) 工 程。 (2)以 環(huán)境保護(hù) 為目標(biāo)的林業(yè)生態(tài)工程,包括水土保持生態(tài)工 程、防風(fēng)固沙生態(tài)工程、水源涵養(yǎng)生態(tài)工程、城市綠化和園林生態(tài)工 程等。 (3)以 治理環(huán)境污染 為目標(biāo)的治污生態(tài)工程,包括污水治理生態(tài) 工程、城市垃圾處理生態(tài)工程、湖泊和水源地治理生態(tài)工程等。,2.設(shè)計(jì)實(shí)施生態(tài)工程堅(jiān)持的原則 (1)首先肯定生態(tài)工程的作用,特別是對(duì) 恢復(fù)和重建受損生態(tài)環(huán)境 的重要作用。 (2)不忘大自然固有的強(qiáng)大的生態(tài)恢復(fù)力量,不能誤認(rèn)為只要有了生態(tài) 工程,就可以走發(fā)達(dá)國家“ 先污染、破壞,后治理 ”的老路。,1.判斷有關(guān)胚胎工程說法的正誤。 (1)(2015江蘇單科,3A)乳腺細(xì)胞比乳腺癌細(xì)胞更容易進(jìn)行離體培養(yǎng)。 () (2)(2015江蘇單科,3C)采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的數(shù)量是有限 的。 () (3)(2015江蘇單科,3D)培養(yǎng)早期胚胎的培養(yǎng)液中含維生素、激素等多 種能源物質(zhì)。 () (4)(2015四川理綜,2A)頂體內(nèi)儲(chǔ)存的溶酶體酶是在精子的溶酶體中合 成的。 () (5)(2015四川理綜,2B)精子游向卵子所需的能量來自線粒體和細(xì)胞質(zhì)基 質(zhì)。 (),(6)(2015四川理綜,2D)受精卵中的遺傳物質(zhì)一半來自父方另一半來自 母方。 () (7)(2014江蘇單科,19A)為了獲得更多的卵母細(xì)胞,需用雌激素對(duì)雌性杜 泊羊進(jìn)行處理。 () (8)(2014江蘇單科,19B)從卵巢中采集的卵母細(xì)胞可直接與獲能的精子 進(jìn)行體外受精。 () (9)(2014江蘇單科,19C)為避免代孕綿羊?qū)χ踩肱咛ギa(chǎn)生排斥反應(yīng),應(yīng)注 射免疫抑制劑。 () (10)(2014江蘇單科,19D)為了進(jìn)一步擴(kuò)大繁殖規(guī)模,可通過胚胎分割技 術(shù)獲得同卵雙胎。 (),2.判斷有關(guān)生態(tài)工程說法的正誤。 (1)生態(tài)工程是無消耗、多效益的工程。 () (2)“無廢棄物農(nóng)業(yè)”遵循的是物種多樣性原理。 () (3)在建設(shè)高新農(nóng)業(yè)時(shí),沼氣池的建立遵循了物質(zhì)循環(huán)再生原理。 () (4)“總體功能大于各部分之和的效果”是利用系統(tǒng)整體性原理。 () (5)在建設(shè)生態(tài)工程時(shí),既要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律,還要考慮到經(jīng)濟(jì) 和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力。 () (6)設(shè)計(jì)良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)遵循的基本原則是追求經(jīng)濟(jì)效 益的最大化。 () (7)根據(jù)協(xié)調(diào)與平衡原理,一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中種群的數(shù)量不應(yīng)超過環(huán)境容 納量。 (),(8)礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工程的關(guān)鍵是優(yōu)先選擇農(nóng)作物以提高經(jīng)濟(jì)效 益。 () (9)我國在西部地區(qū)實(shí)行退耕還林還草工程,這屬于大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢 復(fù)工程。 () (10)建立不同的生態(tài)工程要依據(jù)不同的原理,因地制宜,不能生搬硬套。 (),突破一 胚胎工程 1.胚胎工程的操作流程分析,考點(diǎn)突破,(1)胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ) 胚胎能夠移入受體的生理基礎(chǔ):哺乳動(dòng)物排卵后,同種供受體生殖器 官的生理變化是相同的。 胚胎收集的生理基礎(chǔ):早期胚胎形成后,未與母體子宮建立聯(lián)系,而是 處于游離狀態(tài)。 胚胎在受體內(nèi)能夠存活的生理基礎(chǔ):受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本 不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。 供體胚胎正常發(fā)育的生理基礎(chǔ):供體胚胎可與受體子宮建立聯(lián)系,且 供體胚胎的遺傳特性不受影響。,(2)胚胎移植的實(shí)質(zhì):是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn) 換,而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變,因此各種性狀能保持其原來 的優(yōu)良特性。 (3)胚胎移植的優(yōu)勢(shì):充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力,從而大大縮短 了供體本身的繁殖周期,大大推動(dòng)了畜牧業(yè)的發(fā)展。 (4)胚胎移植過程中兩次使用激素,第一次常用孕激素對(duì)受、供體進(jìn)行 同期發(fā)情處理;第二次用促性腺激素處理供體使其超數(shù)排卵。 (5)胚胎移植過程中有兩次檢查:第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查;第二次 對(duì)受體母畜是否妊娠進(jìn)行檢查。,2.試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物的比較,考向一 依托實(shí)例分析,考查體外受精與早期胚胎培養(yǎng) 1.英國純血馬是世界頂級(jí)馬術(shù)比賽的常用馬種,其數(shù)量少,生育力低。某 培育中心欲用試管胚胎技術(shù)或克隆技術(shù)提高優(yōu)質(zhì)馬的生育率。請(qǐng)回答: (1)試管胚胎技術(shù)中需要采集卵母細(xì)胞,采集的卵母細(xì)胞經(jīng)人工培養(yǎng)至 (時(shí)期),該時(shí)期在顯微鏡下可觀察到次級(jí)卵母細(xì)胞和 。 (2)體外受精前要對(duì)精子進(jìn)行一定的處理,使其 。體外獲能通 常采用的方法有培養(yǎng)法和 。 (3)隨著動(dòng)物克隆技術(shù)的發(fā)展,我們也可以將純血馬的 移入其 他馬的 細(xì)胞中,將其激活并使之發(fā)育成胚胎,植入代孕母馬體 內(nèi)。為保證胚胎移植成功,胚胎的供體和受體應(yīng)保持 。,(4)純血馬的胚胎干細(xì)胞是由早期胚胎或 中分離出來的一類細(xì) 胞,具有胚胎細(xì)胞的特性。形態(tài)上表現(xiàn)為體積小,細(xì)胞核大,核仁明顯,功 能上具有 。 答案 (1) 減數(shù)第二次分裂中期 第一極體(或極體) (2)獲能 化學(xué)誘導(dǎo)法 (3)細(xì)胞核 去核卵母 相同生理狀態(tài) (4)原始性腺 發(fā)育的全能性,解析 (1)將卵母細(xì)胞培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期,在顯微鏡下可看到 次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。(2)精子只有獲能后才能與成熟的卵母細(xì)胞 完成受精作用。體外獲能通常采用的方法有培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。(3) 隨著動(dòng)物克隆技術(shù)的發(fā)展,可以利用細(xì)胞核移植技術(shù)對(duì)良種馬進(jìn)行繁 殖,即將純血馬的細(xì)胞核移入其他馬的去核卵母細(xì)胞中,將其激活并使 之發(fā)育成胚胎,植入代孕母馬體內(nèi)。為保證胚胎移植成功,胚胎的供體 和受體應(yīng)保持相同生理狀態(tài)。(4)胚胎干細(xì)胞是由早期胚胎或原始性腺 中分離出來的一類細(xì)胞,具有胚胎細(xì)胞的特性。形態(tài)上表現(xiàn)為體積小, 細(xì)胞核大,核仁明顯,功能上具有發(fā)育的全能性。,考向二 借助實(shí)例,考查胚胎分割與胚胎移植的操作 2.(2017福建三明一中第二次月考,53)下圖為經(jīng)過體外受精和胚胎分割 移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程,請(qǐng)回答下列問題: (1)A細(xì)胞是 ,在進(jìn)行體外受精前要對(duì)精子進(jìn)行 處理。 (2)進(jìn)行胚胎分割時(shí),應(yīng)選擇發(fā)育到 時(shí)期的胚胎進(jìn) 行操作。 (3)指的是 。 (4)在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí),應(yīng)注意 。,(5)受體母牛必須和供體牛是同種,并且要經(jīng)過 處 理。 (6)將胚胎移植入受體后,還要對(duì)受體母牛進(jìn)行是否 的檢 查。 答案 (1)(次級(jí))卵母細(xì)胞 獲能 (2)桑椹胚或囊胚 (3)囊胚腔 (4) 要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割 (5)同期發(fā)情 (6)妊娠 解析 (1)A細(xì)胞是次級(jí)卵母細(xì)胞,在進(jìn)行體外受精前要對(duì)精子進(jìn)行獲能 處理。(2)進(jìn)行胚胎分割時(shí),應(yīng)選擇發(fā)育到桑椹胚或囊胚時(shí)期的胚胎進(jìn) 行操作。(3)圖中是內(nèi)細(xì)胞團(tuán),是囊胚腔。(4)在對(duì)囊胚階段的胚胎 進(jìn)行分割時(shí),應(yīng)注意要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(5)受體母牛必須和供體 牛是同種,并且要經(jīng)過同期發(fā)情處理。(6)將胚胎移植入受體后,還要對(duì) 受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。,突破二 生態(tài)工程,1.生態(tài)工程的五項(xiàng)原理比較,2.生態(tài)工程的實(shí)例分析,考向 依托生態(tài)工程實(shí)例,考查生態(tài)工程的原理與應(yīng)用 1.(2014重慶理綜,7,10分)為治理某廢棄采石場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境,對(duì)其進(jìn)行 了公園化建設(shè)。 (1)對(duì)其進(jìn)行整理和覆土,并選擇適生植物進(jìn)行人工造林,不同恢復(fù)時(shí)期 的植物物種數(shù)如圖所示。t0t1,植物殘?bào)w及凋落物中的有機(jī)物被生態(tài) 系統(tǒng)中的 轉(zhuǎn)化為無機(jī)物,使土壤條件得到改善;同時(shí)由于人工 林土壤中存在 ,導(dǎo)致群落中植物物種數(shù)增加;t1t3,人工 林抵抗力穩(wěn)定性的變化是 ;群落中植物物種數(shù)逐漸增加,物種 之間 加劇。,(2)通過人工林建設(shè)和園林景觀構(gòu)建,既改善了生態(tài)環(huán)境,又可提高社會(huì) 和經(jīng)濟(jì)效益,這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的 原理。,答案 (1)分解者 種子或繁殖體 增強(qiáng) 競(jìng)爭 (2)整體性(系統(tǒng)論) 解析 (1)在生態(tài)系統(tǒng)中,將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的生物是分解者。人 工林土壤中存在種子或繁殖體,會(huì)導(dǎo)致群落物種數(shù)增多,進(jìn)而使人工林 自我調(diào)節(jié)能力增強(qiáng),抵抗力穩(wěn)定性增強(qiáng)。由于陽光等資源有限,群落中 植物物種數(shù)增加,物種間競(jìng)爭加劇。(2)人工林建設(shè)和園林景觀構(gòu)建,既 改善了生態(tài)環(huán)境,又提高了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的 整體性原理。,2.(2017湖南長沙長郡中學(xué)第12次周測(cè),40)在繽彩紛呈的生物世界,微生 物似乎顯得過于微小與沉寂。然而,它們?cè)谏鷳B(tài)工程中有著重要的作 用,如處理生活污水。請(qǐng)回答下列問題: (1)生活污水流經(jīng)某生活污水凈化處理系統(tǒng)中的“厭氧沉淀池”、“曝 氣池”和“兼氧池”后得到初步凈化,在這個(gè)過程中,微生物通過 呼吸將污水中的有機(jī)物分解。 (2)生態(tài)工程中所遵循的基本原理有 、 、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理等。 (3)一般來說,生態(tài)工程的主要任務(wù)是對(duì)已破壞的 進(jìn)行修 復(fù)、重建,對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進(jìn)行改善并提高生態(tài)系統(tǒng) 的生產(chǎn)力,追求 、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的統(tǒng)一。,(4)很多微生物只能分解某一種有機(jī)物,如果想培育出能分解生活污水 中多種有機(jī)物的“超級(jí)微生物”,理論上可以采用 技術(shù) 對(duì)現(xiàn)有微生物進(jìn)行改造,該技術(shù)的核心是 。如果在個(gè) 體水平上檢測(cè)改造的微生物是否符合要求,可采用的檢測(cè)方法是 。 答案 (1)無氧和有氧(或細(xì)胞) (2)物質(zhì)循環(huán)再生原理 物種多樣性原理 (3)生態(tài)環(huán)境 生態(tài)(或自然生態(tài)) (4)基因工程(或基因拼接、轉(zhuǎn)基因) 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 用不同種 有機(jī)物分別培養(yǎng)改造后的微生物,觀察其分解能力,解析 (1)厭氧沉淀池中的微生物通過無氧呼吸將污水中有機(jī)物分解, 曝氣池中的微生物通過有氧呼吸將污水中有機(jī)物分解,兼氧池中的微生 物通過有氧呼吸和無氧呼吸將污水中有機(jī)物分解。(2)生態(tài)工程中所遵 循的基本原理有物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原 理、整體性原理、系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理等。(3)一般來說,生態(tài)工程的 主要任務(wù)是對(duì)已破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建,對(duì)造成環(huán)境污染和破 壞的生產(chǎn)方式進(jìn)行改善并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力,追求生態(tài)(或自然生 態(tài))、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的統(tǒng)一。(4)很多微生物只能分解某一種有機(jī)物, 如果想培育出能分解生活污水中多種有機(jī)物的“超級(jí)微生物”,理論上 可以采用基因工程技術(shù)對(duì)現(xiàn)有微生物進(jìn)行改造,該技術(shù)的核心是基因表 達(dá)載體的構(gòu)建。如果在個(gè)體水平上檢測(cè)改造的微生物是否符合要求,可 采用的檢測(cè)方法是用含不同種有機(jī)物的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)改造后的微生 物,觀察其分解能力。,