高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程课件

考点59

胚胎工程考点60

生态工程专题20胚胎工程和生态工程理想树出品高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态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考法3胚胎干细胞的培养与应用应试基础必备考点59胚胎工程考点59胚胎工程考法2结合流程图考查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高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备1．体内受精和早期胚胎发育(1)精子和卵子的发生精子卵子发生场所睾丸曲细精管卵巢和输卵管发生时间初情期后胚胎性别分化以后特点减数两次分裂连续进行；精细胞需变形形成精子哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的；减数第一次分裂在卵巢内进行，减数第二次分裂在输卵管内进行；不需变形数量一次采精可得到很多精子一个卵泡只形成一个成熟卵子分裂情况均等分裂不均等分裂相同点二者在减数分裂前都通过有丝分裂的方式增加性原细胞的数量考点59胚胎工程高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备(2)受精作用①受精前的准备精子获能：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。精子体外获能的方法：培养法、化学诱导法(用肝素或钙离子载体A23187溶液诱导精子获能)。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。考点59胚胎工程②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。(3)早期胚胎发育①过程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。②过程示意图：高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备2．体外受精和早期胚胎培养(1)体外受精①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，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能)。③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。(2)胚胎的早期培养①培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。②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。③胚胎去向：受体移植或冷冻保存。考点59胚胎工程高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备3．胚胎工程的应用及前景(1)胚胎移植①胚胎移植的概念：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。②地位：是胚胎工程的最后一道工序。③胚胎移植过程(以牛为例)考点59胚胎工程(2)胚胎分割①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。②所需仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。③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。④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。高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备(3)胚胎干细胞(ES或EK细胞)①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。②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。③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。考点59胚胎工程4．生物技术的安全性和伦理问题(1)转基因生物的安全性①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。②转基因生物存在安全性问题的原因a．目前对基因的结构、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。b．目的基因往往是异种生物的基因。c．外源基因插入宿主基因组的部位是随机的。③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。④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。高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备(2)生物技术中的伦理问题①克隆分为生殖性克隆和治疗性克隆。a．生殖性克隆是指以繁殖个体为目的，即用于产生人类个体。b．治疗性克隆是指利用核移植技术获得克隆人胚胎，然后从胚胎中提取干细胞进行医学研究，是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。c．中国政府态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。②试管婴儿与设计试管婴儿a．试管婴儿：运用体外受精和胚胎移植技术繁殖个体，目的是解决不孕夫妇的生育问题。b．设计试管婴儿：体外受精获得的胚胎在移植前进行遗传学诊断，以便筛选出符合特定要求的胚胎。③基因身份证a．否定的理由：个人基因资讯的泄露造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军，个人婚姻困难，人际关系疏远等。b．肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高，通过基因检测可以及早预防，适时治疗达到挽救患者生命的目的。考点59胚胎工程高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备(3)生物武器①种类返回考点目录②特点：a.传染性强；b.污染面广，危害时间长；c.难以防治；d.具有一定的潜伏期；e.受自然条件影响大。③传播途径：a.经食物和水传播；b.空气传播；c.接触传播；d.虫媒传播；e.病原体直接传播。④中国政府的态度：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。考点59胚胎工程种类举例致病菌鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌、痢疾杆菌等病毒天花病毒、动物痘病毒等基因重组的致病菌、生化毒剂肉毒杆菌毒素等高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破角度1精子和卵子的发生1．精子的发生(1)不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，但与动物的体型大小无关。(2)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(3)精子获能的原因：精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生的一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。(4)精子的发生中两次减数分裂是连续的，是在睾丸的曲细精管内进行的。卵子的发生中两次减数分裂是不连续的，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。考法1精子卵子的发生、受精作用和胚胎发育的综合考查考点59胚胎工程高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破2．卵子的发生(1)哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。(2)哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系：卵巢是卵子形成、卵泡存在的场所，内部包含许许多多不同发育阶段的卵泡，而成熟的卵泡中可释放出卵子，其中卵子的外面有辅助结构——透明带，由卵丘细胞(卵泡细胞)形成放射冠。(3)排卵：指卵子从卵泡中排出。考点59胚胎工程角度2关于受精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．防止多精入卵的两道屏障：透明带反应和卵细胞膜反应。4．卵细胞具有受精能力的时期：减数第二次分裂中期。5．顶体酶的作用：精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。6．受精过程(1)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。高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破(2)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。(3)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)。7．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，而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。8．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。考点59胚胎工程角度3关于胚胎发育(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①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。②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。④原肠胚期的特点：出现三个胚层。原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，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。高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程考点59胚胎工程返回考法高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破考法2结合流程图考查胚胎分割和胚胎移植技术角度1

关于胚胎分割(1)需将囊胚阶段的内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(2)胚胎分割的最佳时期：桑椹胚细胞仍具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。(3)胚胎工程中最后一道程序：胚胎移植，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。(4)排卵与冲卵的区别：排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。而冲卵是指将供体内的胚胎从子宫中冲出，不是冲出卵子。角度2

关于胚胎移植1．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。2．胚胎移植的生理学基础(1)供、受体生殖器官的生理变化是相同的。(2)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。(3)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。(4)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。3．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。4．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。5．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。6．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。考点59胚胎工程高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破角度3胚胎移植和胚胎分割移植的比较考点59胚胎工程胚胎移植胚胎分割移植概念将胚胎移植到同种的、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采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胎或多胎的技术移植前的处理用激素对供体和受体进行同期发情处理；对供体进行超数排卵处理对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割生殖方式通过核移植技术获得的胚胎，属于无性生殖；通过体内外受精获得的胚胎，则属于有性生殖分割后的胚胎具有相同的遗传物质，可看作是无性生殖操作对象早期胚胎作用及意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，提高了繁殖率高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破角度4克隆动物、试管动物与转基因动物遗传特性比较考点59胚胎工程克隆动物试管动物转基因动物概念用核移植的方法获得的动物用体外受精的方法获得的动物由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物原理动物细胞核(高度分化的体细胞的细胞核)具有全能性受精卵的全能性基因重组技术核移植体外受精DNA重组技术生殖方式无性繁殖有性生殖有性生殖或保持原生殖方式遗传特性主要与供核个体相同具备双亲的遗传性状具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特性相同点三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程考点59胚胎工程返回考法高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破考法3胚胎干细胞的培养与应用考点59胚胎工程1．胚胎干细胞的特点：具有细胞核大、核仁大和蛋白质合成旺盛等特点。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．培养关键：需要一种能促进胚胎干细胞的生长、但抑制其分化的培养体系。4．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。5．骨髓治疗的实质：是将健康骨髓中的造血干细胞移植到患者体内。高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程考点59胚胎工程返回考法高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破考法4转基因生物安全性和生物技术的伦理问题角度1转基因生物的安全性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。2．转基因生物的优缺点考点59胚胎工程优点缺点①解决粮食短缺问题②大大减少农药的使用量，减少环境污染③增加食物营养，提高附加值④增加食物种类，提升食物品质⑤提高生产效率，带动相关产业发展①可能出现新的过敏原或重组形成新的病原体②可能产生抗除草剂的杂草③可能使疾病的传播跨越物种障碍④可能会损害生物多样性⑤可能会对人类生活环境造成二次污染高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破角度2生物技术的伦理问题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。(1)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)二者的区别与联系考点59胚胎工程治疗性克隆生殖性克隆目的治疗人类疾病用于生育，产生新个体水平细胞水平个体水平联系都属无性繁殖，产生新个体、新组织的遗传信息相同4.中国政府的观点：不赞成、不允许、不支持、不接受任何形式的生殖性克隆实验，不反对治疗性克隆。高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破角度3试管婴儿技术与设计试管婴儿技术的比较考点59胚胎工程设计试管婴儿试管婴儿技术手段需进行遗传诊断，筛选出符合要求的胚胎不需要进行遗传诊断实践应用用于白血病、贫血病等疾病的治疗解决不孕不育联系二者都是体外受精，经过体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，都是有性生殖示意图①②③是试管婴儿的培育过程，①②③④是设计试管婴儿的过程高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程考点59胚胎工程返回考法本考点结束高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破考法5生态工程基本原理考法6生态工程的实例分析应试基础必备考点60生态工程考点60生态工程高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备1．生态工程的基本原理(1)生态工程与生态经济

①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。②生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。③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；①物质循环再生原理；②物种多样性原理；③协调与平衡原理；④整体性原理；⑤系统学和工程学原理；⑥系统整体性原理。考点60生态工程2．生态工程的实例(1)生态工程的实例分析。高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程应试基础必备考点60生态工程实例问题原理对策案例农村综合发展型生态工程怎样才能实现物质的多级循环利用物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理建立农村综合发展型生态工程北京郊区窦店村的以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程小流域综合治理生态工程小流域水土流失比较严重整体性原理、协调与平衡原理、系统学和工程学原理通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，层层设防来控制土壤侵蚀甘肃陇南地区的“九子登科”治理模式大区域生态系统恢复工程土地沙漠化协调与平衡原理、整体性原理实施森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持的生态工程等退耕还林还草生态工程、防沙治沙生态工程、“三北防护林”生态工程等湿地生态恢复工程地球上80%的湿地资源遭受破坏，湿地缩小协调与平衡原理、整体性原理采用工程和生物措施相结合的方法；在湿地的周围建立缓冲带鄱阳湖生态恢复工程(“平堤行洪、退田还湖、移民建镇”)矿区废弃地的生态恢复工程矿藏开采后往往会造成土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏系统学和工程学原理人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程(关键)等赤峰市元宝山矿区生态恢复工程城市环境生态工程城市严重的环境污染，如过量垃圾、大气污染、噪声等协调与平衡原理、整体性原理用生态工程的方法对城市环境综合治理净化空气、净化污水、垃圾处理等返回考点目录高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破考法5生态工程的基本原理角度1关于生态工程的几个问题1．生态工程建设的目的：就是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同步发展。2．生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。3．生态工程的理解：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。4．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。考点60生态工程角度2生态工程的基本原理分析高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破考点60生态工程基本原理理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无废弃物农业物种多样性原理生态系统稳定性生物多样性程度高，可提高生态系统的抵抗力稳定性我国的“三北防护林”和“珊瑚礁生态系统的多样性”等协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡可避免系统的失衡与破坏太湖的水体富营养化问题和西北地区的防护林建设整体性原理社会系统和经济系统对生态系统的影响力统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业工程建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题系统学和工程学原系统的结构决定功能原理分布式的可靠性高于集中式和环式改变和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理整体大于各部分之和能保持很高的系统生产力珊瑚礁：藻类和珊瑚虫的共生关系高考生物二轮：专题20-胚胎工程和生态工程高考考法突破考点60生态工程角度3整体性原理和系统整体性原理(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