胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题

考点互动探究 教师备用习题 考试说明 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 知识梳理 1 胚胎工程的概念 对动物 所进行的多种显微操作和处理技术 如 等技术 考点一体内受精和早期胚胎发育 早期胚胎或配子 体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞培养 2 精子和卵子的发生 卵巢 初情期 性别分化 需变形 不均等分裂 4 1个卵子 合子 输卵管 雌性动物生殖道 M 中期 放射冠 透明带 卵细胞膜反应 4 早期胚胎的发育 图12 38 1 起点 有丝分裂 增加 不增加或略有缩小 32 全能性 胎儿的各种组织 胎膜和胎盘 表层 下方 核心讲解 1 受精过程中的 三大反应 与防止多精入卵受精的 两道屏障 1 顶体反应 精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应 顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道 是精子和卵子结合必不可少的条件 2 透明带反应 精子触及卵细胞膜的瞬间 会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应 称作透明带反应 它是防止多精入卵受精的第一道屏障 3 卵细胞膜反应 精子入卵后 卵细胞膜会立即发生一种生理反应 拒绝其他精子再进入卵内 称为卵细胞膜反应 这是防止多精入卵受精的第二道屏障 2 关于受精过程的易错点 1 精子获能是指精子获得受精 能力 而不是获得能量 2 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是卵泡从卵巢中排出 3 受精的标志 受精完成的标志 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体 而受精完成的标志是雌 雄原核的融合 3 胚胎发育过程中卵裂期物质和体积变化 1 有机物 胚胎没有和母体建立联系 没有从母体获取有机物 而一直有呼吸消耗 有机物总量减少 2 细胞体积 胚胎总体积不变或略有减小 但细胞数目增多 所以每个细胞体积减小 3 细胞中DNA含量 伴随细胞分裂 细胞数目增多 总DNA含量增多 但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定 角度1考查体内受精的过程1 2017 天津六校高三期中 如图12 38 2表示高等动物卵子的发生过程 叙述错误的是 A 阶段存在的变异方式是基因突变 染色体变异B B是合子C 阶段C是指个体发育的初情期D 能发生染色体的着丝点分裂的阶段是 命题角度 图12 38 2 答案 C 解析 阶段为有丝分裂 存在的变异方式是基因突变 染色体变异 A正确 B是合子即受精卵 B正确 阶段C是指个体发育的胚胎期 C错误 能发生染色体的着丝点分裂的阶段是 D正确 角度2考查早期胚胎发育的过程2 如图12 38 3表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段 请据图回答问题 1 写出各个阶段的名称 A B C 2 写出图中各标号的名称 2 4 5 7 8 3 A时期的细胞具有发育上的 性 B时期开始出现 C时期开始出现 4 2 将来发育成 5 由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中 细胞数目 胚胎总体积 图12 38 3 答案 1 桑椹胚囊胚原肠胚 2 内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层 3 全能细胞分化胚层分化 4 胎儿的各种组织 5 增多基本不变 解析 1 题图中A是桑椹胚 B是囊胚 C是原肠胚 2 题图B中 1 是滋养层 2 是内细胞团 3 是透明带 4 是囊胚腔 图C中 5 是外胚层 6 是滋养层 7 是原肠腔 8 是内胚层 3 桑椹胚细胞具有发育的全能性 囊胚开始出现细胞分化 已分化成滋养层细胞和内细胞团 原肠胚已具有胚层分化 分化为外胚层和内胚层 4 内细胞团将发育成胎儿的各种组织 滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘 5 由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中 虽然细胞数目增多 但胚胎总体积基本不变 知识梳理 1 体外受精 考点二体外受精和早期胚胎培养 图12 38 4 促性腺激素 卵巢 M 中期 假阴道法 培养法 获能 无机盐和有机盐 维生素和激素 氨基酸和核苷酸 血清 受体移植 胚胎的早期培养与动物细胞培养的比较胚胎的早期培养依据的原理是细胞的分裂和分化 培养的目的是获得早期胚胎 动物细胞培养依据的原理是细胞分裂 培养的目的是获得大量细胞 两者培养时所用的培养液成分也有区别 核心讲解 如图12 38 5表示体外受精和早期胚胎培养的过程 请据图回答下列问题 1 精子的顶体由 发育而来 内含有顶体酶 能协助精子穿过卵母细胞的 和 2 体外培养受精卵时 除提供CO2以维持培养液的pH外 还给予一定量的 以维持细胞呼吸 3 此处的早期胚胎指 4 对移入的受体的要求是 题组训练 图12 38 5 答案 1 高尔基体放射冠透明带 2 O2 3 桑椹胚或囊胚 4 同种 生理状态相同的雌性动物 解析 1 精子的顶体由高尔基体发育而来 内含有顶体酶 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带 2 受精卵进行细胞呼吸 需要消耗O2 3 一般桑椹胚或囊胚时期的胚胎可以移植 4 同种 生理状态相同的雌性动物为供体胚胎的移入提供了相同的生理环境 知识梳理 1 胚胎移植 1 概念 将雌性动物体内的 或者通过 及其他方式得到的胚胎 移植到 的 内 使之继续发育为 的技术 2 胚胎的来源 或 等技术都可获得胚胎 3 意义 充分发挥雌性优良个体的 大大缩短了供体本身的 增加供体一生繁殖后代的数量 从而推动了畜牧业的发展 考点三胚胎工程的应用及前景 早期胚胎 体外受精 同种的 生理状态相同 其他雌性动物体 新个体 转基因 核移植 体外受精 繁殖潜力 繁殖周期 4 生理学基础 生理变化 生理环境 游离 免疫排斥反应 生理 组织 遗传特性 5 基本程序 图12 38 6 同期发情 超数 冲卵 胚胎移植 2 胚胎分割 1 概念 采用机械方法将 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 2 胚胎分割时应注意的问题 胚胎选择 选择发育良好 形态正常的 或 分割 在对囊胚阶段的胚胎进行分割时 一定要将 早期胚胎 桑椹胚 囊胚 内细胞团均等分割 3 胚胎干细胞 图12 38 7 早期胚胎 原始性腺 细胞核 核仁 全能性 不发生分化 1 胚胎移植的易错点归纳 1 胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序 移植的胚胎必须在原肠胚之前 不能直接移植受精卵 2 胚胎移植实质上是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 因此各种性状能保持其原来的优良特性 3 胚胎移植成功的两个条件 同种动物之间 供受体生理状态要相同 4 冲卵含义 冲出早期胚胎 不是冲出卵子 5 两次处理 用激素对供体 雌性个体 和受体进行同期发情处理 用促性腺激素对供体 雌性个体 进行超数排卵处理 核心讲解 6 胚胎移植属于有性生殖 胚胎分割属于无性生殖 2 干细胞种类及胚胎干细胞的培养 1 干细胞的种类 2 胚胎干细胞的培养 图12 38 8 角度1结合实例考查胚胎移植 胚胎分割的知识1 2017 湖北襄阳一调 杜泊羊以其生长速度快 肉质好等优点 被称为 钻石级 肉用绵羊 科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图12 38 9所示 请据图回答问题 1 为获取更多的卵 母 细胞 要对供体母羊注射促性腺激素 使其 采集的精子需要经过 才具备受精能力 判断卵细胞是否受精的重要标志是 命题角度 图12 38 9 2 在体外培养受精卵时 培养液中通常需加入 等一些天然成分 还需要提供CO2以维持 3 在胚胎移植前要对接受胚胎的当地普通绵羊进行 处理 代孕母羊对置入子宫的早期胚胎基本上不发生 这就为早期胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能 4 采用胚胎分割技术能得到 同卵多胞胎 对胚胎进行分割时 要特别注意将 均等分割 否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育 答案 1 超数排卵获能在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 2 动物 血清培养液的pH 3 同期发情免疫排斥反应 4 内细胞团 解析 1 要获得更多的卵母细胞应对母畜进行超数排卵 通常对供体母羊注射促性腺激素 而采集的精子需要通过获能才具有受精能力 判断卵细胞是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 2 在体外培养受精卵时 培养液中通常需加入血清等一些天然成分 还需要提供CO2以维持培养液的pH 3 在胚胎移植前要对接受胚胎的当地普通绵羊即受体进行同期发情处理 使它们的生理状态相同 代孕母羊对置入子宫的早期胚胎基本上不发生免疫排斥反应 这就为早期胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能 4 采用胚胎分割技术能得到 同卵多胞胎 对胚胎进行分割时 要特别注意将囊胚期的内细胞团均等分割 否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育 角度2考查胚胎干细胞的来源 特点及应用2 我国科学家通过Dazl基因的异位表达 最终在体外将小鼠胚胎干细胞同时诱导出了游动的精子和卵子 请回答 1 精子和卵子在体外受精后 应将受精卵移入 中继续培养 以检查受精状况和受精卵的发育能力 受精卵的早期分裂过程中 细胞的表面积与体积的比值变化趋势是 2 根据分裂潜能 干细胞可分为全能干细胞 可发育成完整个体 多能干细胞 可发育成多种组织和器官 和专能干细胞 可发育成专门的组织和器官 则这些干细胞在发育中的分化前后顺序是 3 胚胎干细胞可用于治疗性克隆 需要把胚胎干细胞在一定的条件下 通过 和 形成不同的组织和器官 然后才能进行移植 答案 1 发育培养液逐渐增大 2 全能干细胞 多能干细胞 专能干细胞 3 离体培养诱导分化 解析 1 精子和卵子在体外受精后 应将受精卵移入发育培养液中继续培养 以检查受精状况和受精卵的发育能力 受精卵的早期分裂过程中 细胞的数量不断增加 细胞的表面积增大 体积不变或减小 因此细胞的表面积与体积的比值变化趋势是逐渐增大 2 全能干细胞可发育为多能干细胞 多能干细胞可发育为专能干细胞 3 胚胎干细胞可用于治疗性克隆 需要把胚胎干细胞在一定的条件下 通过离体培养和诱导分化形成不同的组织和器官 然后才能进行移植 知识梳理 1 转基因生物的安全性 1 转基因生物存在安全性问题的原因 目前对 基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限 目的基因往往是 的基因 外源基因插入宿主基因组的部位往往是 的 2 对转基因生物安全性的争论 在 三个方面存在激烈的争论 3 理性对待转基因技术 考点四生物技术的安全性和伦理问题 基因的结构 异种生物 随机 食物安全 生物安全 环境安全 趋利避害 不能因噎废食 2 关注生物技术的伦理问题 生殖性 治疗性 不成熟 染色体 胚胎 骨髓造血干细胞 基因检测 基因歧视 伦理道德 3 禁止生物武器 1 生物武器的种类 以及等 2 中国政府的态度 在任何情况下 生物武器 并反对生物武器及其技术和设备的扩散 致病菌 病毒 生化毒剂 基因重组的致病菌 不发展 不生产 不储存 1 关于转基因生物的争议 核心讲解 2 治疗性克隆和生殖性克隆的比较 3 试管婴儿 与 设计试管婴儿 的区别图示过程中 是试管婴儿的培育过程 是设计试管婴儿培育的过程 后者比前者多了胚胎移植前的 遗传学诊断 图12 38 10 1 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 生物武器种类包括微生物 毒素 干扰素及重组致病菌等 题组训练 答案 D 解析 在应用基因工程技术培育转基因植物时 应避免选择可能产生对人类有害的物质的目的基因 在对克隆技术引发的伦理问题的争论中 普遍的观点是禁止克隆人的实验 但不反对治疗性克隆 在对胚胎工程技术引发的伦理问题的争论中 反对设计试管婴儿的原因之一是有人可能滥用此技术选择性设计婴儿 生物武器种类包括致病菌 病毒 生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等 不包括干扰素 2 2017 湖南郴州三模 随着生物技术的发展 现代的试管婴儿技术不仅能解决部分人的生育问题 还能用于部分肿瘤疾病 遗传性疾病的治疗等 实现优生优育 回答下列问题 1 培育试管婴儿时 为了提高受孕率 需培植多个胚胎 因此需要用处理 促进女性排出更多的卵子 2 从受精卵到原肠胚需依次经历哪些时期 卵裂期 图12 38 11 3 一对夫妻 妻子是血友病患者 而丈夫正常 为了生育一个健康的孩子 进行胚胎移植前需要进行 目前最有效最准确的方法是SRY PCR法 操作的基本程序 从被检测的囊胚中取出几个 填 滋养层 或 内细胞团 细胞 提取DNA进行扩增 用位于Y染色体上的性别决定基因 即SRY基因 制成的探针进行检测 若未出现杂交链 胚胎性别为 而基因工程中也会用到DNA探针 4 如图12 38 11是进行治疗性克隆时获取病人胚胎干细胞的两种方法 其中方法一中 的获得用到了技术 方法二中获得 运用的原理是 答案 1 促性腺激素 2 桑椹胚期 囊胚期 3 性别鉴定滋养层女性目的基因的检测和鉴定 4 显微注射细胞膜具有一定的流动性 解析 1 促性腺激素能促进超数排卵 2 受精卵发育至原肠胚需要依次经历的时期为卵裂期 桑椹胚期 囊胚期 3 血友病属于伴X染色体隐性遗传病 相关基因用B b表示 一对夫妻 妻子是血友病患者 XbXb 而丈夫正常 XBY 则他们所生儿子均患病 女儿均正常 因此为了生育一个健康的孩子 进行胚胎移植前需要进行性别鉴定 目前最有效最准确的方法是SRY PCR法 操作的基本程序 从被检测的囊胚中取出几个滋养层细胞 提取DNA进行扩增 用位于Y染色体上的性别决定基因 即SRY基因 制成的探针进行检测 若未出现杂交链 说明不含Y染色体 则胚胎性别为女性 基因工程中目的基因的检测和鉴定也会用到DNA探针 4 方法一中 的获得用到了显微注射技术 方法二中获得 的方法是细胞融合 而细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性 1 2017 江苏卷 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 历年真题明考向 答案 C 解析 精子在获能液中于适宜条件下培养可以获能 A项正确 小鼠在特定光控周期条件下饲养 注射促性腺激素能促进超数排卵 B项正确 分割的胚胎细胞虽有相同的遗传物质 但由于生物的发育还受环境的影响 因此发育成的个体可能存在毛色等形态学差异 C项错误 注射到囊胚腔的胚胎干细胞可以发育成组织 器官 D项正确 2 2017 全国卷 编码蛋白甲的DNA序列 序列甲 由A B C D E五个片段组成 编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成 如图 所示 图12 38 12 回答下列问题 1 现要通过基因工程的方法获得蛋白乙 若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列 TTCGCTTCT CAGGAAGGA 则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙 原因是 2 某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中 在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶 引物等 还加入了序列甲作为 加入了作为合成DNA的原料 3 现通过基因工程方法获得了甲 乙 丙三种蛋白 要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用 某同学做了如下实验 将一定量的含T淋巴细胞的 培养液平均分成四组 其中三组分别加入等量的蛋白甲 乙 丙 另一组作为对照 培养并定期检测T淋巴细胞浓度 结果如图 所示 由图 可知 当细胞浓度达到a时 添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加 此时若要使T淋巴细胞继续增殖 可采用的方法是 细胞培养过程中 培养箱中通常要维持一定的CO2浓度 CO2的作用是 仅根据图 图 可知 上述甲 乙 丙三种蛋白中 若缺少 填 A B C D 或 E 片段所编码的肽段 则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果 答案 1 编码乙的DNA序列起始端无ATG 转录出的mRNA无起始密码子 2 模板dNTP 3 进行细胞传代培养维持培养液的pH C 解析 1 DNA序列TTCGCTTCT CAGGAAGGA转录形成的mRNA序列为AAGCGAAGA GUCCUUCCU 该mRNA序列中没有起始密码子AUG或GUG 2 PCR技术可用于扩增DNA片段 反应体系需要DNA聚合酶 引物 模板 4种脱氧核苷酸 能量等 3 根据图 中的乙曲线可知 当细胞浓度达到a时 T细胞浓度不再增加 可能是出现了接触抑制现象 用胰蛋白酶处理制成细胞悬液 分瓶进行传代培养即可使其继续增殖 动物细胞的培养过程中 培养箱中维持一定的CO2浓度 可起到维持培养液的pH的作用 根据甲 乙 丙三种蛋白对细胞浓度的影响 与对照组相比 丙组中细胞浓度明显偏低 比较编码甲 乙 丙的序列可知 是因为缺少了C片段所编码的肽段 3 2015 山东卷 治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义 流程如下 1 过程 采用的是细胞工程中的技术 过程 采用的是胚胎工程中的技术 2 体细胞进行体外培养时 所需气体主要有O2和CO2 其中CO2的作用是维持培养液 基 的 图12 38 13 3 如果克隆过程中需进行基因改造 在构建基因表达载体 重组载体 时必须使用和两种工具酶 基因表达载体上除目的基因外 还需有基因 以便选出成功导入基因表达载体的细胞 4 胚胎干细胞可以来自于囊胚中的 在一定条件下 胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官 若将图中获得的组织器官移植给个体 填 A 或 B 则不会发生免疫排斥反应 答案 1 体细胞 核移植 早期 胚胎培养 2 pH 或酸碱度 3 限制性 核酸 内切酶 或限制酶 DNA连接酶 注 两空可颠倒 标记 4 内细胞团B 解析 1 过程 利用了核移植技术 过程 是将重组的细胞培养成胚胎 故采用的是胚胎工程中的早期胚胎培养技术 2 动物细胞培养过程中CO2的作用是维持培养液 基 的pH 3 构建基因表达载体的过程中必须使用同种限制酶切割目的基因和载体 并用DNA连接酶将切割好的目的基因和载体相连 基因表达载体上的标记基因是为了筛选出成功导入基因表达载体的受体细胞 4 胚胎干细胞可以来自于囊胚中的内细胞团 图中获得的组织器官的遗传物质主要来自于个体B 因此将该组织器官移植入个体B体内不会发生免疫排斥反应 1 2017 江苏常州模拟 下列关于高等哺乳动物胚胎工程的相关叙述 错误的是 A 早期胚胎培养通常需要加入动物血清B 胚胎干细胞具有体积小 细胞核大 核仁明显等特点C 从动物体内获取的精子不能直接与卵细胞结合完成受精过程D 胚胎移植可移植到其他任一经同期发情处理过的雌性哺乳动物体内 答案 D 解析 早期胚胎培养通常需要加入动物血清 以补充合成培养基缺乏的物质 A正确 胚胎干细胞具有体积小 细胞核大 核仁明显等特点 B正确 从动物体内获取的精子经过获能处理后才能与卵子结合完成受精作用 C正确 胚胎移植需要移植到同种的 生理状态相同的其他雌性动物的体内 D错误 2 2017 山东泰安高三期末 人的胚胎发育过程为受精卵 桑椹胚 囊胚 原肠胚 胎儿 其中细胞最早的