第17講胚胎工程、生物技術(shù)安全性與倫理問(wèn)題、生態(tài)工程,1.動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)();2.胚胎干細(xì)胞的移植();3.胚胎工程的應(yīng)用();4.轉(zhuǎn)基因生物的安全性();5.生物武器對(duì)人類(lèi)的威脅();6.生物技術(shù)中的倫理問(wèn)題();7.簡(jiǎn)述生態(tài)工程的原理();8.生態(tài)工程的實(shí)例()。,參考答案桑椹胚、囊胚化學(xué)誘導(dǎo)法血清繁殖潛能原始性腺全能性食物環(huán)境設(shè)計(jì)試管嬰兒病毒,總綱目錄,高頻命題點(diǎn)1胚胎工程,1.必須記住哺乳動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育過(guò)程(填空),特別提醒早期胚胎培養(yǎng)中培養(yǎng)液的成分及早期胚胎去向(1)培養(yǎng)液成分:無(wú)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。,2.理清胚胎移植、胚胎分割和胚胎干細(xì)胞的內(nèi)在聯(lián)系(填空),特別提醒(1)實(shí)質(zhì):早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)換。(2)兩次使用激素:第一次:同期發(fā)情處理。第二次:促性腺激素,供體超數(shù)排卵處理。(3)“沖卵”的不同:胚胎移植過(guò)程沖出的是早期胚胎。體外受精過(guò)程沖出的是卵子。(4)兩次檢查:第一次對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查;第二次對(duì)受體是否妊娠進(jìn)行檢查。,整合突破有絲分裂小全能滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)超數(shù)排卵桑椹胚或囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞原始性腺,1.經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生后代都屬于有性生殖嗎?2.桑椹胚和囊胚都是受精卵發(fā)育來(lái)的未分化細(xì)胞嗎?,思維延展1.胚胎移植產(chǎn)生后代屬于有性生殖還是無(wú)性生殖,取決于胚胎是由受精卵形成的(有性生殖),還是核移植技術(shù)形成的重組細(xì)胞發(fā)育而成的或胚胎分割形成的(無(wú)性生殖)。2.桑椹胚是由受精卵分裂形成的,沒(méi)有分化;囊胚期細(xì)胞已經(jīng)分化,不過(guò)其中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)仍具有全能性。,考向突破胚胎工程及其應(yīng)用,1.(2018廣東江門(mén)一模,38)荷斯坦奶牛是世界上產(chǎn)奶量最高的奶牛品種之一。某良種公司引進(jìn)純種荷斯坦奶牛,并用以下途徑繁育出荷斯坦良種奶牛群體。請(qǐng)回答以下問(wèn)題。(1)請(qǐng)把上面空格的內(nèi)容補(bǔ)充完整:激素;處理;。,(2)該公司為了在短時(shí)間內(nèi)得到更多的良種奶牛,常常在進(jìn)行過(guò)程之前采用技術(shù)進(jìn)行操作。若進(jìn)行操作的是囊胚階段的胚胎,要注意的是。(3)若一次給受體母牛移入多個(gè)胚胎,產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型相同嗎?(填“一定不相同”或“可能不相同”或“一定相同”)。為什么?。(4)為了確保得到雌性的奶牛,往往需要對(duì)移植前的胚胎進(jìn)行性別鑒定,請(qǐng)舉出一種對(duì)早期胚胎進(jìn)行性別鑒定的方法(只需寫(xiě)出名稱(chēng)或簡(jiǎn)要原理)。,答案(1)促性腺同期發(fā)情胚胎移植(2)胚胎分割將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割(3)可能不相同因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來(lái)(4)DNA分子雜交技術(shù),解析(1)對(duì)良種荷斯坦母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理時(shí)需使用促性腺激素。對(duì)受體母牛要進(jìn)行同期發(fā)情處理,以使其生殖器官的生理變化與供體相同。質(zhì)量檢查、培養(yǎng)合格的早期胚胎可以進(jìn)行胚胎移植。(2)欲得到更多的良種奶牛,常常在進(jìn)行胚胎移植之前采用胚胎分割技術(shù)進(jìn)行操作。對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí),要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(3)若一次給受體母牛移入多個(gè)胚胎,產(chǎn)生的多個(gè)后代基因型可能不相同,因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來(lái)。(4)對(duì)移植前的胚胎進(jìn)行性別鑒定時(shí),可取滋養(yǎng)層細(xì)胞,利用DNA分子雜交技術(shù),做DNA分析性別鑒定。,2.(2018東北三省四市一模,38)2018年1月25日,我國(guó)研究人員在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA,經(jīng)體細(xì)胞核移植技術(shù)培育出第一批靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物食蟹猴,可作為研究癌癥等人類(lèi)疾病的動(dòng)物模型。下圖為體細(xì)胞核移植技術(shù)培育食蟹猴的操作過(guò)程,請(qǐng)回答:(1)2001年,美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)培育出胚胎細(xì)胞核移植猴。獲得食蟹猴的體細(xì)胞核移植技術(shù)難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植,原因是,。(2)進(jìn)行過(guò)程時(shí),為提供成纖維細(xì)胞培養(yǎng)所需的無(wú)毒環(huán)境,應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)措施是,其目的是。(3)據(jù)圖分析,過(guò)程是利用法將成纖維細(xì)胞注入猴去核的M中期卵母細(xì)胞的。(4)圖中過(guò)程的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。(5)上述實(shí)驗(yàn)的突破之處是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA,在,確定其作用時(shí),研究人員用正常培養(yǎng)液培養(yǎng)融合細(xì)胞得到A組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用正常培養(yǎng)液培養(yǎng)向融合細(xì)胞中注入去甲基化酶(Kd4d)的mRNA的融合細(xì)胞得到B組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。下圖中X為融合細(xì)胞發(fā)育成的胚胎數(shù)、Y為囊胚數(shù)、Z為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)數(shù)。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,Kd4d的mRNA的作用是既能提高又能提高。,答案(1)體細(xì)胞分化程度高,恢復(fù)其全能性較難(2)定期更換培養(yǎng)液防止成纖維細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害(3)顯微注射卵細(xì)胞膜與透明帶之間(4)相同生理(5)融合細(xì)胞發(fā)育成囊胚的成功率囊胚中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的形成率,解析(1)由于體細(xì)胞分化程度高,恢復(fù)其全能性較難,所以食蟹猴的體細(xì)胞核移植技術(shù)難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植。(2)過(guò)程表示動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),為了提供細(xì)胞培養(yǎng)所需的無(wú)毒環(huán)境,應(yīng)該定期更換培養(yǎng)液,以防止成纖維細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。(3)圖中過(guò)程表示利用顯微注射法將成纖維細(xì)胞注入猴去核的M中期卵母細(xì)胞的卵細(xì)胞膜與透明帶之間。(4)過(guò)程表示胚胎移植,其實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同生理?xiàng)l件下空間位置的轉(zhuǎn)移。(5)據(jù)圖分析,B組的囊胚形成率、內(nèi)細(xì)胞團(tuán)形成率都明顯高于A組,說(shuō)明Kd4d的mRNA既能提高融合細(xì)胞發(fā)育成囊胚的成功率,又能提高囊胚中內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的形成率。,高頻命題點(diǎn)2生物技術(shù)安全性和倫理問(wèn)題,1.基因工程的三大安全問(wèn)題:(填空)(1)食物安全方面:可能合成毒蛋白、出現(xiàn)新的、改變食物的營(yíng)養(yǎng)成分等。(2)生物安全方面:有可能造成“”,危害生物的。(3)環(huán)境安全方面:有可能打破,改變生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán);造成二次污染或產(chǎn)生危害動(dòng)植物和人類(lèi)的病原微生物。,2.界定“克隆”動(dòng)物與“試管”動(dòng)物(填空),特別提醒界定治療性克隆與生殖性克隆(1)治療性克隆屬細(xì)胞水平,其目的是治療人類(lèi)疾病。(2)生殖性克隆屬個(gè)體水平,其目的是用于生育,產(chǎn)生新個(gè)體。(3)中國(guó)政府的態(tài)度是禁止生殖性克隆人,但不反對(duì)治療性克隆。,3.試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒(填空)設(shè)計(jì)試管嬰兒比試管嬰兒多出的是過(guò)程,兩種技術(shù)屬于有性生殖,其中為了解決不孕夫婦生育問(wèn)題的是技術(shù)。,整合突破過(guò)敏原基因污染多樣性物種界限體細(xì)胞核移植有性生殖d試管嬰兒,考向突破生物技術(shù)安全性與倫理道德問(wèn)題,1.(2018吉林調(diào)研三,38)2017年7月,一篇刊登于Nature上的動(dòng)物研究結(jié)果顯示,向大腦中注射干細(xì)胞能延緩衰老、提高認(rèn)知和延長(zhǎng)壽命。同年11月,Nature上又發(fā)表了一項(xiàng)令人激動(dòng)的成果,科學(xué)家借助轉(zhuǎn)基因干細(xì)胞,成功挽救了一名患有罕見(jiàn)且無(wú)法治愈的皮膚病(EB,該病源于基因突變)的小男孩,使其擁有全新的皮膚。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)目前獲得多潛能干細(xì)胞的方法有很多,如可采用細(xì)胞核移植技術(shù),將體細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中,再將這種重組細(xì)胞體外培養(yǎng)至囊胚階段,從中分離進(jìn)行培養(yǎng),該方法能獲得多潛能干細(xì)胞的根本原因是。,(2)在對(duì)資料中患皮膚病的小男孩進(jìn)行治療時(shí),科學(xué)家從小男孩尚且正常的皮膚上采集一小塊(郵票大小),包括其中的干細(xì)胞。在實(shí)驗(yàn)室,先對(duì)皮膚細(xì)胞進(jìn)行基因改造。基因工程的核心步驟是。檢測(cè)目的基因能否在皮膚細(xì)胞中表達(dá)常用的方法是。(3)該治療方法屬于治療性克隆。接著,對(duì)改造后的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中,為防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞造成傷害,應(yīng),通常還要加入等天然成分以滿(mǎn)足對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需要。,答案(1)去核的卵母內(nèi)細(xì)胞團(tuán)動(dòng)物細(xì)胞核具有全套的遺傳信息(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建抗原抗體雜交技術(shù)(3)定期更換培養(yǎng)液血清,解析(1)由于動(dòng)物細(xì)胞核具有全套的遺傳信息,采用細(xì)胞核移植技術(shù)可獲得多潛能干細(xì)胞。將體細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到去核的卵母細(xì)胞中,再將這種重組細(xì)胞體外培養(yǎng)至囊胚階段,從中分離內(nèi)細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)獲得多潛能干細(xì)胞。(2)基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建。檢測(cè)目的基因能否在皮膚細(xì)胞(受體細(xì)胞)中表達(dá)時(shí),常用抗原抗體雜交的方法檢測(cè)受體細(xì)胞中是否含有目的基因控制合成的蛋白質(zhì)。(3)采用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),對(duì)改造后的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中,為防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞造成傷害,應(yīng)定期更換培養(yǎng)液,通常還要加入血清等天然成分以滿(mǎn)足培養(yǎng)需要。,2.(2018廣東佛山綜合能力測(cè)試二,38)我國(guó)科學(xué)家突破了體細(xì)胞克隆猴的世界難題,首次成功培育出體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”。這標(biāo)志著我國(guó)將率先開(kāi)啟以獼猴作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的時(shí)代。下圖為克隆猴的流程示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:,(1)我國(guó)克隆猴利用的是猴胎兒成纖維細(xì)胞,該細(xì)胞是已分化的體細(xì)胞,從理論上分析,它具有細(xì)胞的全能性,這是因?yàn)椤?2)克隆猴時(shí)需要進(jìn)行“去核”操作,即去掉卵母細(xì)胞的細(xì)胞核。先在體外培養(yǎng)卵母細(xì)胞讓其分裂,一般選擇的細(xì)胞進(jìn)行去核操作;然后進(jìn)行“核移植”,即將體細(xì)胞的細(xì)胞核移到去核卵母細(xì)胞中形成重組細(xì)胞,此時(shí)采用的技術(shù)是;得到的重組細(xì)胞再進(jìn)行人工激活使其分裂形成胚胎。(3)科學(xué)家將79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中,最終只有兩只,母猴正常懷孕產(chǎn)下“中中”和“華華”,他倆的性別是否一致?;原因是。(4)克隆動(dòng)物有很多優(yōu)點(diǎn):可以加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育;。(5)靈長(zhǎng)類(lèi)生物克隆成功是克隆技術(shù)的重大突破,在該技術(shù)應(yīng)用方面,應(yīng)注意哪些潛在的風(fēng)險(xiǎn)?。,答案(1)成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核中含有猴的全部核基因(2)減數(shù)第二次分裂中期(或M中期)顯微注射技術(shù)(3)是“中中”“華華”的細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)一致,是經(jīng)過(guò)有絲分裂形成的(4)可以增加瀕危物種的存活數(shù)量(或可以建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究人類(lèi)疾病)(5)避免進(jìn)一步擴(kuò)大到對(duì)人的克隆,引發(fā)倫理問(wèn)題,解析(1)由于成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核中含有猴的全部核基因,因此成纖維細(xì)胞具有全能性。(2)去核操作一般選擇減數(shù)第二次分裂中期的卵母細(xì)胞。將體細(xì)胞的細(xì)胞核移到去核卵母細(xì)胞中形成重組細(xì)胞的方法是顯微注射技術(shù)。(3)79枚克隆胚胎是通過(guò)有絲分裂形成,其細(xì)胞核遺傳物質(zhì)一致,即“中中”“華華”的細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)一樣,因此“中中”和“華華”的性別一致。(4)克隆動(dòng)物的優(yōu)點(diǎn):可以加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。可以增加瀕危物種的存活數(shù)量(或可以建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究人類(lèi)疾病)。(5)克隆技術(shù)存在潛在的風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)避免進(jìn)一步擴(kuò)大到對(duì)人的克隆,引發(fā)倫理問(wèn)題。,高頻命題點(diǎn)3生態(tài)工程,1.設(shè)計(jì)生態(tài)工程的五大原則與實(shí)例(連線(xiàn)),2.生態(tài)工程設(shè)計(jì)的常用方法(填空)(1)食物鏈(網(wǎng))的“相接”。(2)食物鏈(網(wǎng))的“加環(huán)”?！凹迎h(huán)”可為部分找到出路。,3.牢記5種生態(tài)工程具體實(shí)例的生態(tài)學(xué)原理(填空)(1)無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)遵循原理。(2)單一人工林比天然混合林穩(wěn)定性低,易暴發(fā)蟲(chóng)害原理。(3)為草原確定合理載畜量,不能過(guò)度放牧原理。(4)污水排放與水體富營(yíng)養(yǎng)化,引種考慮適應(yīng)環(huán)境協(xié)調(diào)與平衡原理。(5)林業(yè)生態(tài)工程建設(shè),既考慮種樹(shù)又考慮生活問(wèn)題原理。,整合突破未利用的能量物質(zhì)循環(huán)再生物種多樣性協(xié)調(diào)與平衡整體性,考向突破生態(tài)工程(2018名校模擬六,38)長(zhǎng)江的水體污染主要是由于流入長(zhǎng)江的次級(jí)河流在流經(jīng)城鎮(zhèn)時(shí),城市中的生活污水、工業(yè)廢水大量排入河流,造成河流污染。某小組利用人工浮床技術(shù)對(duì)次級(jí)河流中水質(zhì)凈化分析,實(shí)驗(yàn)裝置如圖。,實(shí)驗(yàn)及流程:(1)圖中植物的作用是。該植物采收后,可以直接用作飼料,也可干燥處理后用來(lái)提取銅、鋅、汞等金屬。,(2)此案例屬生態(tài)工程的實(shí)例,它遵循的生態(tài)工程原理是(寫(xiě)其中一個(gè))。(3)該小組利用人工浮床開(kāi)展了“菰(茭白)和菖蒲對(duì)生活污水凈化效果的研究”,請(qǐng)你寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)裝置每組應(yīng)采取的處理措施:。為了避免實(shí)驗(yàn)誤差,你認(rèn)為每個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中的植物株數(shù)應(yīng)。(4)該工程能有效防止“水華”發(fā)生,提高水體的透明度。其原因是,。(5)該小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表,從此表中看出,該小組研究的因變量為,你能從表中得出的結(jié)論是。,答案(1)吸收水中的化學(xué)元素(2)城市環(huán)境協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理、物質(zhì)循環(huán)再生原理等(3)一組只栽茭白,一組只栽菖蒲,一組混栽等量的茭白和菖蒲,一組空白對(duì)照(不栽植物)相等且多數(shù)(4)一方面浮床植物在生長(zhǎng)過(guò)程中能利用水中的氮、磷污染物,減少藻類(lèi)生長(zhǎng)所需的無(wú)機(jī)鹽;另一方面又能通過(guò)遮光作用來(lái)抑制水體中藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖(5)污水中N、P含量的變化兩種植物不論單獨(dú)種植還是等量混合種植凈化效果均明顯高于對(duì)照組(菖蒲對(duì)總磷的去除效果明顯高于菰和菖蒲混合種植),解析(1)人工浮床的原理就是利用浮床植物發(fā)達(dá)的根系吸附大量懸浮物,靠其中的微生物降解和吞噬作用凈化水中的污染物,其次浮床植物在生長(zhǎng)過(guò)程中還能利用水中的氮、磷污染物。(2)此案例屬城市環(huán)境生態(tài)工程,遵循協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理、物質(zhì)循環(huán)再生原理等。(3)該實(shí)驗(yàn)的目的是探究菰(茭白)和菖蒲對(duì)生活污水的凈化效果,該實(shí)驗(yàn)的自變量是植物的種類(lèi),因此根據(jù)對(duì)照性原則和單一變量原則應(yīng)該設(shè)計(jì)四組實(shí)驗(yàn):一組只栽茭白,一組只栽菖蒲,一組混栽等量的茭白和菖蒲,一組空白對(duì)照。每個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中的植物株數(shù)屬于無(wú)關(guān)變量,應(yīng)該保持相等且多數(shù),以避免產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差。(4)一方面浮床植物在生長(zhǎng)過(guò)程中能利用水中的,氮、磷污染物,減少藻類(lèi)生長(zhǎng)所需的無(wú)機(jī)鹽;另一方面又能通過(guò)遮光作用來(lái)抑制水體中藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖,因此該工程能有效防止”水華”發(fā)生,提高水體的透明度。(5)該實(shí)驗(yàn)的因變量是污水中N、P含量的變化;從表中數(shù)據(jù)可以看出,兩種植物不論單獨(dú)種植還是等量混合種植,凈化效果均明顯高于對(duì)照組。,