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考點59 胚胎工程,考點60 生態(tài)工程,專題20 胚胎工程和生態(tài)工程,高考考法突破,考法1 精子卵子的發(fā)生、受精作用和胚胎發(fā)育的綜合考查,考法3 胚胎干細胞的培養(yǎng)與應用,應試基礎必備,考點59 胚胎工程,考點59 胚胎工程,考法2 結(jié)合流程圖考查胚胎分割和胚胎移植技術,考法4 轉(zhuǎn)基因生物安全性和生物技術的倫理問題,應試基礎必備,1．體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育 (1)精子和卵子的發(fā)生,考點59 胚胎工程,應試基礎必備,(2)受精作用 ①受精前的準備 精子獲能：是指成熟的精子必須在雌性動物的生殖道中經(jīng)歷一段時間，發(fā)生相應的生理變化后，才能受精的過程，精子獲能后才具有受精能力。精子體外獲能的方法：培養(yǎng)法、化學誘導法(用肝素或鈣離子載體A23187溶液誘導精子獲能)。 卵子的準備：卵子排出后的成熟程度不同，需要在輸卵管內(nèi)進一步成熟，達到減數(shù)第二次分裂中期時，才具備與精子受精的能力。,考點59 胚胎工程,②受精過程：獲能的精子穿過放射冠和透明帶―→精卵通過細胞表面的糖蛋白相互識別―→精子遺傳物質(zhì)進入卵細胞。 (3)早期胚胎發(fā)育 ①過程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原腸胚。 ②過程示意圖：,應試基礎必備,2．體外受精和早期胚胎培養(yǎng) (1)體外受精 ①卵母細胞的采集和培養(yǎng) a．實驗動物以及家畜豬、羊等：用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。 b．大家畜或大型動物：從剛被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母細胞或直接從活體動物的卵巢中吸取，然后在體外進行人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能精子受精。 ②精子的采集和獲能 a．收集精子的方法：主要有假陰道法、手握法和電刺激法等。 b．精子體外獲能的方法：主要有培養(yǎng)法(嚙齒動物、家兔、豬等)和化學誘導法(牛、羊等家畜的精子常采用化學誘導法，即將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學藥物誘導精子獲能)。 ③體外受精 獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子可以在獲能液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。 (2)胚胎的早期培養(yǎng) ①培養(yǎng)的目的：檢測受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。 ②培養(yǎng)液成分：無機鹽、有機鹽(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。 ③胚胎去向：受體移植或冷凍保存。,考點59 胚胎工程,應試基礎必備,3．胚胎工程的應用及前景 (1)胚胎移植 ①胚胎移植的概念：是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。 ②地位：是胚胎工程的最后一道工序。 ③胚胎移植過程(以牛為例),考點59 胚胎工程,(2)胚胎分割 ①概念：胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。 ②所需儀器設備：實體顯微鏡和顯微操作儀。 ③基本程序：選擇發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中，然后用分割針或分割刀進行分割。 ④實質(zhì)：胚胎分割可增加動物后代，其實質(zhì)是動物的無性繁殖或克隆。,應試基礎必備,(3)胚胎干細胞(ES或EK細胞) ①概念：哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，是在早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。 ②特點 a．具有胚胎細胞的特性：形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、核大、核仁明顯；功能上具有發(fā)育的全能性。 b．在體外培養(yǎng)條件下可以增殖而不分化。 c．可以冷凍保存，也可以進行遺傳改造。 ③應用：治療人類的某些頑癥、培育移植用的人造組織或器官、研究體外細胞分化的理想材料。,考點59 胚胎工程,4．生物技術的安全性和倫理問題 (1)轉(zhuǎn)基因生物的安全性 ①轉(zhuǎn)基因成果 a．工程菌——重組微生物。 b．基因制藥：生物反應器——轉(zhuǎn)基因動物。 c．轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。 ②轉(zhuǎn)基因生物存在安全性問題的原因 a．目前對基因的結(jié)構、基因間的相互作用及基因的調(diào)控機制等都了解得相當有限。 b．目的基因往往是異種生物的基因。 c．外源基因插入宿主基因組的部位是隨機的。 ③對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論：主要在食物安全、生物安全、環(huán)境安全三個方面存在激烈的爭論。 ④理性看待轉(zhuǎn)基因技術 a．正視轉(zhuǎn)基因技術可能帶來的安全性問題，要趨利避害，不能因噎廢食。 b．制定政策和法規(guī)，最大程度保證轉(zhuǎn)基因技術和產(chǎn)品的安全性。,應試基礎必備,(2)生物技術中的倫理問題 ①克隆分為生殖性克隆和治療性克隆。 a．生殖性克隆是指以繁殖個體為目的，即用于產(chǎn)生人類個體。 b．治療性克隆是指利用核移植技術獲得克隆人胚胎，然后從胚胎中提取干細胞進行醫(yī)學研究，是利用克隆技術產(chǎn)生特定細胞和組織(皮膚、神經(jīng)或肌肉等)用于治療性移植。 c．中國政府態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。 ②試管嬰兒與設計試管嬰兒 a．試管嬰兒：運用體外受精和胚胎移植技術繁殖個體，目的是解決不孕夫婦的生育問題。 b．設計試管嬰兒：體外受精獲得的胚胎在移植前進行遺傳學診斷，以便篩選出符合特定要求的胚胎。 ③基因身份證 a．否定的理由：個人基因資訊的泄露造成基因歧視，勢必造成遺傳學失業(yè)大軍，個人婚姻困難，人際關系疏遠等。 b．肯定的理由：一些遺傳性疾病在后代中復現(xiàn)率很高，通過基因檢測可以及早預防，適時治療達到挽救患者生命的目的。,考點59 胚胎工程,應試基礎必備,(3)生物武器 ①種類,返回考點目錄,②特點：a.傳染性強；b.污染面廣，危害時間長；c.難以防治；d.具有一定的潛伏期；e.受自然條件影響大。 ③傳播途徑：a.經(jīng)食物和水傳播；b.空氣傳播；c.接觸傳播；d.蟲媒傳播；e.病原體直接傳播。 ④中國政府的態(tài)度：在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散。,考點59 胚胎工程,高考考法突破,角度1 精子和卵子的發(fā)生 1．精子的發(fā)生 (1)不同種動物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，但與動物的體型大小無關。 (2)精子獲能是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。 (3)精子獲能的原因：精液由精子和精清(精漿)兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有當交配后精液進入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產(chǎn)生的一種物質(zhì)解除對精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動物生殖道內(nèi)獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。 (4)精子的發(fā)生中兩次減數(shù)分裂是連續(xù)的，是在睪丸的曲細精管內(nèi)進行的。卵子的發(fā)生中兩次減數(shù)分裂是不連續(xù)的，減數(shù)第一次分裂在卵巢內(nèi)完成，產(chǎn)生一個次級卵母細胞和第一極體，進入輸卵管在與精子的結(jié)合過程中完成減數(shù)第二次分裂，產(chǎn)生一個成熟的卵子和第二極體。當原核融合時，第一極體完成分裂，形成2個第二極體。有的哺乳動物的第一極體不再分裂。,考法1 精子卵子的發(fā)生、受精作用和胚胎發(fā)育的綜合考查,考點59 胚胎工程,高考考法突破,2．卵子的發(fā)生 (1)哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備，是在出生前(即胎兒時期)完成的，這是精子和卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別。 (2)哺乳動物卵巢、卵泡和卵子的關系：卵巢是卵子形成、卵泡存在的場所，內(nèi)部包含許許多多不同發(fā)育階段的卵泡，而成熟的卵泡中可釋放出卵子，其中卵子的外面有輔助結(jié)構——透明帶，由卵丘細胞(卵泡細胞)形成放射冠。 (3)排卵：指卵子從卵泡中排出 。,考點59 胚胎工程,角度2 關于受精 1．受精作用的場所：輸卵管。 2．受精標志：在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體，而受精完成的標志為雌雄原核的融合。 3．防止多精入卵的兩道屏障：透明帶反應和卵細胞膜反應。 4．卵細胞具有受精能力的時期：減數(shù)第二次分裂中期。 5．頂體酶的作用：精細胞經(jīng)變形后，高爾基體發(fā)育形成精子的頂體，頂體內(nèi)含有的頂體酶能協(xié)助精子穿過卵母細胞的放射冠和透明帶。 6．受精過程 (1)精子穿越放射冠和透明帶：頂體反應使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細胞間的物質(zhì)，透明帶反應是防止多精入卵受精的第一道屏障。,高考考法突破,(2)精子進入卵細胞膜：卵細胞膜反應是防止多精入卵受精的第二道屏障。 (3)原核形成和融合：雄原核和雌原核形成，雌雄原核結(jié)合形成合子(受精卵)。 7．受精卵遺傳物質(zhì)的來源：核遺傳物質(zhì)來自精子的細胞核與卵細胞的細胞核，而細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自卵細胞。 8．精卵細胞結(jié)合具有物種特異性的原因：由于細胞膜上糖蛋白的識別作用，卵細胞只允許同種生物的精子進入。,考點59 胚胎工程,角度3 關于胚胎發(fā)育 (1)個體發(fā)育起點是受精卵的分裂，終點是性成熟個體的形成。 (2)發(fā)育中的細胞分裂均為有絲分裂，產(chǎn)生的是體細胞。 (3)卵裂期、桑椹胚期、囊胚期和原腸胚期的特點 ①卵裂期的特點：細胞有絲分裂使細胞數(shù)目增加，但胚胎總體積并不增加或略縮小，因此每個細胞的體積會隨分裂的進行不斷縮小，但核內(nèi)遺傳物質(zhì)并未減少。 ②桑椹胚以前的細胞均未分化，細胞全能性最高，是胚胎分割的最佳時期。 ③桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細胞開始分化，出現(xiàn)內(nèi)外兩個胚層，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。其中個體較大的細胞叫內(nèi)細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織；而滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤。 ④原腸胚期的特點：出現(xiàn)三個胚層。原腸胚階段是個體發(fā)育中分化程度最高的階段，但應注意細胞分化貫穿整個個體發(fā)育過程中。 (4)孵化：囊胚后期，透明帶破裂，胚胎伸展出來；原腸胚早期還保留縮小的囊胚腔，最后消失。,考點59 胚胎工程,,高考考法突破,考法2 結(jié)合流程圖考查胚胎分割和胚胎移植技術,角度1 關于胚胎分割 (1)需將囊胚階段的內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。 (2)胚胎分割的最佳時期：桑椹胚細胞仍具有全能性，是胚胎分割的最佳時期。 (3)胚胎工程中最后一道程序：胚胎移植，移植的胚胎必須在原腸胚之前，不能直接移植受精卵。 (4)排卵與沖卵的區(qū)別：排卵是指卵子從卵泡中排出，而不是卵泡從卵巢中排出。而沖卵是指將供體內(nèi)的胚胎從子宮中沖出，不是沖出卵子。,角度2 關于胚胎移植 1．胚胎移植的實質(zhì)：早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此各種性狀保持不變。 2．胚胎移植的生理學基礎 (1)供、受體生殖器官的生理變化是相同的。 (2)哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能。 (3)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。 (4)供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。 3．胚胎移植過程中兩次使用激素：第一次常用孕激素對受、供體進行同期發(fā)情處理；第二次用促性腺激素處理供體使其超數(shù)排卵。 4．胚胎移植過程中有兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行檢查；第二次對受體母畜是否妊娠進行檢查。 5．胚胎移植的生殖方式：若胚胎是由受精卵形成的，屬于有性生殖，若胚胎是由核移植技術形成重組細胞發(fā)育而成或胚胎分割形成的，則是無性生殖。 6．胚胎移植的優(yōu)勢：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力，從而大大縮短了供體本身的繁殖周期，大大推動了畜牧業(yè)的發(fā)展。,考點59 胚胎工程,高考考法突破,角度3 胚胎移植和胚胎分割移植的比較,考點59 胚胎工程,高考考法突破,角度4 克隆動物、試管動物與轉(zhuǎn)基因動物遺傳特性比較,考點59 胚胎工程,考點59 胚胎工程,,高考考法突破,考法3 胚胎干細胞的培養(yǎng)與應用,考點59 胚胎工程,1．胚胎干細胞的特點：具有細胞核大、核仁大和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點。 2．胚胎干細胞的來源：是一類未分化細胞，可從早期胚胎的囊胚期分離獲取或從胎兒的原始性腺中分離獲取。 3．培養(yǎng)關鍵：需要一種能促進胚胎干細胞的生長、但抑制其分化的培養(yǎng)體系。 4．胚胎干細胞的主要用途 (1)將胚胎干細胞核移植到去核的卵細胞中，經(jīng)過胚激活、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植后直接由受體完成克隆動物。 (2)基因敲除，獲得移植器官。 (3)培育出人造組織器官，用于器官移植。 (4)改良創(chuàng)造動物新品種。 5．骨髓治療的實質(zhì)：是將健康骨髓中的造血干細胞移植到患者體內(nèi)。,考點59 胚胎工程,,高考考法突破,考法4 轉(zhuǎn)基因生物安全性和生物技術的倫理問題,角度1 轉(zhuǎn)基因生物的安全性 1．轉(zhuǎn)基因生物存在安全性的原因：一方面目前對基因的結(jié)構、調(diào)控機制及基因間的相互作用了解有限，另一方面外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的。 2．轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點,考點59 胚胎工程,高考考法突破,角度2 生物技術的倫理問題 1．克隆的生殖方式：屬無性生殖。 2．克隆產(chǎn)生的后代與親代不一定完全相同的原因：細胞質(zhì)基因不同；發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變或染色體變異；后天生長的環(huán)境條件的影響。 3．克隆的分類 克隆根據(jù)其目的和水平不同，可分為治療性克隆和生殖性克隆。 (1)兩種克隆的定義：所謂治療性克隆是指利用克隆技術產(chǎn)生特定細胞和組織(皮膚、神經(jīng)或肌肉等)用于治療性移植。生殖性克隆是指將克隆技術用于生育目的，即用于產(chǎn)生人類個體。 (2)二者的區(qū)別與聯(lián)系,考點59 胚胎工程,4.中國政府的觀點：不贊成、不允許、不支持、不接受任何形式的生殖性克隆實驗，不反對治療性克隆。,高考考法突破,角度3 試管嬰兒技術與設計試管嬰兒技術的比較,考點59 胚胎工程,考點59 胚胎工程,,本考點結(jié)束,高考考法突破,考法5 生態(tài)工程基本原理,考法6 生態(tài)工程的實例分析,應試基礎必備,考點60 生態(tài)工程,考點60 生態(tài)工程,應試基礎必備,1．生態(tài)工程的基本原理 (1)生態(tài)工程與生態(tài)經(jīng)濟 ①生態(tài)工程建設的目的：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，達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。 ②生態(tài)工程的特點：少消耗、多效益、可持續(xù)。 ③生態(tài)經(jīng)濟：通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化，而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一就是建設生態(tài)工程。 (2)生態(tài)工程所遵循的基本原理；①物質(zhì)循環(huán)再生原理；②物種多樣性原理；③協(xié)調(diào)與平衡原理；④整體性原理；⑤系統(tǒng)學和工程學原理；⑥系統(tǒng)整體性原理。,考點60 生態(tài)工程,2．生態(tài)工程的實例 (1)生態(tài)工程的實例分析。,應試基礎必備,考點60 生態(tài)工程,返回考點目錄,高考考法突破,考法5 生態(tài)工程的基本原理,角度1 關于生態(tài)工程的幾個問題 1．生態(tài)工程建設的目的：就是遵循自然界物質(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，達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益同步發(fā)展。 2．生態(tài)工程的特點：少消耗、多效益、可持續(xù)。 3．生態(tài)工程的理解：涉及的學科知識包括生態(tài)學和系統(tǒng)學；運用到的技術手段或方法有系統(tǒng)設計、調(diào)控和技術組裝；最終目的是促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。 4．生態(tài)工程的主要任務：是對已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng))進行修復，對造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。,考點60 生態(tài)工程,角度2 生態(tài)工程的基本原理分析,高考考法突破,考點60 生態(tài)工程,高考考法突破,考點60 生態(tài)工程,角度3 整體性原理和系統(tǒng)整體性原理 (1)整體性原理：整體性原理指社會、經(jīng)濟、自然三方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡，例如林業(yè)建設中自然系統(tǒng)、社會系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的關系問題，即種樹的同時考慮經(jīng)濟收入、糧食、燃料等問題。 (2)系統(tǒng)整體性原理指整體大于部分之和，即1＋12。目的是保持系統(tǒng)有很高的生產(chǎn)力，具體是指互利共生的生物體現(xiàn)系統(tǒng)整體性原理，如藻類和珊瑚蟲、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻類和真菌等。,,考點60 生態(tài)工程,高考考法突破,考點60 生態(tài)工程,考法6 生態(tài)工程的實例分析,1．“生態(tài)經(jīng)濟”與“傳統(tǒng)經(jīng)濟”的區(qū)別：傳統(tǒng)的經(jīng)濟模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈給我們的自然資本。生態(tài)經(jīng)濟則主要是通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化。而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。 2．設計實施生態(tài)工程堅持的原則 (1)首先肯定生態(tài)工程的作用，特別是對恢復和重建受損生態(tài)系統(tǒng)的重要作用。 (2)不忘大自然固有的強大的生態(tài)恢復力量，不能誤認為只要有了生態(tài)工程，就可以走發(fā)達國家“先污染、破壞，后治理”的老路。 3．關于生態(tài)農(nóng)業(yè)的分析 (1)生態(tài)農(nóng)業(yè)的基本原理：生態(tài)學的基本原理是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的主要理論基礎。生態(tài)系統(tǒng)中能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生是生態(tài)學的一條基本原理，而食物鏈則是生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的主要渠道，因此食物鏈既是一條能量轉(zhuǎn)換鏈，又是一條物質(zhì)傳遞鏈，從經(jīng)濟上看還是一條增值鏈。因此，遵循這一原理，就可以合理設計食物鏈，充分利用當?shù)刈匀毁Y源，利用動物、植物和微生物之間的相互依存關系，使生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量被分層次地充分利用，使生產(chǎn)一種產(chǎn)品時產(chǎn)生的有機廢物成為生產(chǎn)另一種產(chǎn)品的投入，也就是實行無廢物生產(chǎn)，提供盡可能多的潔凈產(chǎn)品，既能充分有效利用機械設備、化肥、農(nóng)藥，又減少環(huán)境污染。,高考考法突破,考點60 生態(tài)工程,(2)生態(tài)農(nóng)業(yè)的優(yōu)點 ①實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)再生和能量的多級利用。 ②減少能源和資源的消耗，減少化肥用量，減輕環(huán)境污染。 ③降低農(nóng)業(yè)投入，收獲多種產(chǎn)品，增加經(jīng)濟效益。 (3)生態(tài)農(nóng)業(yè)常見類型 ①?；~塘模式：人工建立的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。做到蠶糞養(yǎng)魚，魚糞肥塘，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶繭三豐收， 如圖所示。,②沼氣農(nóng)田立體養(yǎng)殖模式,通過控制溫室內(nèi)的溫度、光照、氣體和水肥等因素，縮短生產(chǎn)周期，大幅度提高糧食、蔬菜和水果的產(chǎn)量和質(zhì)量。,,本考點結(jié)束,考點60 生態(tài)工程,