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新高考生物一轮复习讲练课件：第36讲 胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习讲练课件：第36讲 胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题（含解析），共60页。PPT课件主要包含了素养目标，早期胚胎细胞，雌性动物，自然受精，早期胚胎发育，输卵管，生殖道，MⅡ期，胚胎早期发育，有丝分裂等内容，欢迎下载使用。
一、胚胎工程1.胚胎工程的概念
2.受精过程(1)概念:精子和卵子结合形成 (受精卵)的过程。 (2)场所:雌性动物的 内。 (3)过程①受精前的准备阶段:
②受精阶段:受精过程中的“三大反应”“两道屏障”
4.体外受精的具体步骤
5.胚胎移植(1)概念:胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到 的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。(2)实质: 。 (3)意义
同种的、生理状态相同
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
旁栏边角1.(选择性必修3,第62页,“思考·讨论”)将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内,胚胎都能正常发育吗?如果不能,在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理?
提示 不能。胚胎移植成功需要的条件:①在同一物种的雌性供体和受体之间进行。②进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同,所以在移植前要对供、受体进行同期发情处理。
2.(选择性必修3,第63页,“正文图示”改编)对囊胚阶段的胚胎进行分割时,为什么要将内细胞团均等分割?
提示 内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是发育为胚胎本身的基础细胞,其他细胞为滋养层细胞,只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。
易错辨析基于对胚胎工程的理解,判断下列表述是否正确。(1)成熟的精子并不具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。( )(2)卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。( )(3)在胚胎发育过程中,细胞的分化出现在桑葚胚期。( )(4)在胚胎移植中,对供体母畜要进行超数排卵处理,对供、受体要进行同期发情处理。( )(5)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。( )(6)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。( )
二、生物技术的安全性与伦理问题1.转基因产品的安全性(1)引发对转基因产品安全性争论的原因
(2)理性看待转基因技术
2.关注生殖性克隆人(1)生殖性克隆人面临的伦理问题
(2)我国禁止生殖性克隆人
坚决反对克隆人,不允许进行任何生殖性克隆人实验
不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
(4)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异同点(1)不同点①所用技术手段:设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断(如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等),试管婴儿不需要进行 。如下图,设计试管婴儿比试管婴儿多了d过程:②应用:试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题,设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(2)相同点都是体外受精,并进行体外早期胚胎培养,都要经过胚胎移植,都是 生殖。
致病能力强,攻击范围广
易错辨析基于对生物技术的安全性与伦理问题的理解,判断下列表述是否正确。(1)转基因作物被动物食用后,目的基因会转入动物体细胞中。( )(2)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性。( )(3)转基因抗虫植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加。( )(4)若转基因植物的外源基因来源于自然界,则不会存在安全性问题。( )(5)转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中。( )
考向探究考向1受精过程1.(2022河南洛阳期中)下列关于哺乳动物体内受精的叙述,正确的是( )A.精子释放的顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带和卵细胞膜B.卵子完成受精的标志是卵细胞膜与透明带的间隙观察到了一个极体C.在受精过程中,防止多精入卵的屏障有两道D.大小相同的雌、雄原核形成后立即融合成为一个细胞核
答案 C 解析 精子释放的顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带,A项错误;卵子完成受精的标志是卵细胞膜与透明带的间隙观察到了两个极体,B项错误;在受精过程中,防止多精入卵的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应,C项正确;雌、雄原核大小不同,雌原核一般略小于雄原核,D项错误。
考向2早期胚胎发育2.(2022四川二模)高等哺乳动物的胚胎发育一般都要经历“受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体形成”等阶段。下列有关叙述错误的是( )A.受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目B.卵裂期细胞与受精卵所含的核酸种类和数量相同C.原肠胚细胞通过增殖分化形成幼体的各种组织和器官D.幼体形成后仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞
答案 B 解析 在胚胎发育过程中,受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目,A项正确;卵裂期的细胞会进行DNA复制和相关基因的表达,核酸种类和数量与受精卵不完全相同,B项错误;原肠胚细胞可以通过增殖分化形成幼体的各种组织和器官,C项正确;幼体形成后体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,比如干细胞,D项正确。
考向3体外受精3.(2022湖北模拟)“试管动物”技术繁育的个体具有健康的体质和重要的商业应用价值。“试管动物”技术繁育的基本过程:良种母畜的卵母细胞+良种公畜的精子→受精卵→早期胚胎→代孕母畜→试管动物。下列相关叙述正确的是( )A.通常选择良种母畜处于MⅠ期的卵母细胞更有利于进行受精作用B.良种公畜获能的精子与成熟的卵子可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精C.早期胚胎培养需要依次经历卵裂期、桑葚胚、原肠胚和囊胚等阶段D.代孕母畜可以是同种的,也可以是不同物种的,需对其进行同期发情处理
答案 B 解析 通常选择良种母畜处于MⅡ期的卵母细胞用于受精作用,A项错误;从良种公畜提取的精子需要获能后才能与成熟的卵子受精,在获能溶液或者专用的受精溶液中完成,B项正确;早期胚胎培养需要依次经历卵裂期、桑葚胚、囊胚和原肠胚等阶段,C项错误;代孕母畜一般选择同种生物的成年母畜,对其进行同期发情处理是为了保证移植胚胎所处的生理环境相同,D项错误。
方法突破1.有关受精的两点提醒
2.卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化
3.有关体外受精和胚胎培养的3点提醒
考向探究考向1转基因产品的安全性1.(2022天津)阅读下列材料,完成下面小题。为提高转基因抗虫棉的抗虫持久性,可采取如下措施。①基因策略:包括提高杀虫基因的表达量、向棉花中转入多种杀虫基因等。例如,早期种植的抗虫棉只转入了一种Bt毒蛋白基因,抗虫机制比较单一;现在经常将两种或两种以上Bt基因同时转入棉花。②田间策略:主要是为棉铃虫提供庇护所。例如我国新疆棉区,在转基因棉田周围种植一定面积的非转基因棉花,为棉铃虫提供专门的庇护所;长江、黄河流域棉区多采用将转基因抗虫棉与高粱和玉米等其他棉铃虫寄主作物混作的方式,为棉铃虫提供天然的庇护所。③国家宏观调控政策:如实施分区种植管理等。
(1)关于上述基因策略,下列叙述错误的是( )A.提高Bt基因的表达量,可降低抗虫棉种植区的棉铃虫种群密度B.转入棉花植株的两种Bt基因的遗传不一定遵循基因的自由组合定律C.若两种Bt基因插入同一个T-DNA并转入棉花植株,则两种基因互为等位基因D.转入多种Bt基因能提高抗虫持久性,是因为棉铃虫基因突变频率低且不定向(2)关于上述田间策略,下列叙述错误的是( )A.在转基因棉田周围种植非抗虫棉,可降低棉铃虫抗性基因的突变率B.混作提高抗虫棉的抗虫持久性,体现了物种多样性的重要价值C.为棉铃虫提供庇护所,可使敏感棉铃虫在种群中维持一定比例D.为棉铃虫提供庇护所,可使棉铃虫种群抗性基因频率增速放缓
答案 (1)C (2)A 解析 (1)提高Bt基因表达量,使抗虫蛋白含量增加,可以使更多的棉铃虫被淘汰,所以可以降低棉铃虫的种群密度,A项正确;如果两种Bt基因都转入一条染色体上,则其遗传不遵循自由组合定律,B项正确;如果两种Bt基因插入同一个T-DNA并转入棉花植株,两个基因位于一条染色体上,不是等位基因,等位基因位于一对同源染色体上,C项错误;由于棉铃虫基因突变频率低且不定向,转入多种Bt基因可以降低棉铃虫抗Bt毒蛋白的能力,从而提高抗虫持久性,D项正确。
(2)基因突变可以自发发生,且具有不定向性,突变频率与环境没有直接关系,所以在转基因棉田周围种植非抗虫棉,不能降低棉铃虫抗性基因的突变率,A项错误;采用将转基因抗虫棉与高粱和玉米等其他棉铃虫寄主作物混作,可以使敏感型个体存活,同时具有抗毒蛋白的棉铃虫生存空间变小,提高了抗虫棉的抗虫持久性,保护了环境,同时也具有经济价值,所以体现了物种多样性的直接和间接价值,B项正确;在转基因棉田周围种植一定面积的非转基因棉花,为棉铃虫提供庇护所,使敏感型的个体可以生存,在种群中维持一定比例,C项正确;混作使具有抗毒蛋白和敏感型个体都得以生存,由于二者之间存在种内竞争,因此使棉铃虫种群抗性基因频率增速放缓,D项正确。
考向2关注生殖性克隆人2.(2022吉林模拟)2013年7月,中国试管婴儿之母——卢光琇教授与研究伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时,部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。(1)设计试管婴儿时为了提高受孕率,胚胎移植时多采用多胚胎移植,因此需要用 处理,促进母亲排出更多的卵子。 (2)受精卵经72 h体外培养发育成32细胞左右的桑葚胚,可用于 。
(3)为了某些需要,需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是SRY—PCR法,操作的基本程序是:从被测的囊胚中取出几个 (填部位)细胞,提取DNA;然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作 ,以 为模板进行PCR扩增;与SRY特异性探针出现阳性反应者,胚胎为 性。 (4)设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。我国不反对治疗性克隆,即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病,在去除卵母细胞的细胞核时,可用微型吸管把位于 和透明带之间的第一极体一并吸出。
答案 (1)促性腺激素 (2)胚胎移植 (3)滋养层 引物 滋养层细胞DNA 男 (4)卵细胞膜解析 (1)胚胎移植时多采用多胚胎移植,因此需要进行超数排卵处理,超数排卵处理的做法是给供体注射促性腺激素,母体一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子,用于体外受精和早期胚胎培养。(2)受精卵经72 h体外培养发育成32细胞左右的胚胎,叫作桑葚胚,可用于胚胎移植。
(3)在胚胎发育成桑葚胚后,桑葚胚进一步发育,细胞开始出现分化,聚集在胚胎的一端,个体较大的细胞,称为内细胞团,内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,而沿透明带内壁扩展和排列的个体较小的细胞,称为滋养层细胞,它们将来发育成胎膜和胎盘,做基因诊断时,通常取少量滋养层细胞诊断是否患有遗传病,这样不会影响胎儿发育。用PCR技术扩增目的基因时,需要的条件有模板(目的基因)、原料(dATP、dTTP、dGTP、dCTP)、一对引物、热稳定DNA聚合酶等,SRY—PCR法对胚胎进行性别鉴定时,用位于Y染色体上的性别决定基因的一段碱基作引物,以滋养层细胞的DNA为模板进行PCR扩增,若形成杂交带,则说明其含有SRY基因(位于Y染色体上的性别决定基因),即与SRY特异性探针出现阳性反应者,胚胎为男性。(4)卵母细胞经过减数第一次分裂后,产生了第一极体,在去除卵母细胞的细胞核时,可用微型吸管把位于卵细胞膜和透明带之间的第一极体一并吸出。
考向3禁止生物武器3.(2022辽宁大连二模)生物技术的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.对转基因生物产品及其加工品进行标注是为了维护消费者的知情权和选择权B.治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应具有重要意义C.通过DNA指纹技术可以制作“基因身份证”,以记录某人的全部基因的资讯D.中国在《禁止生物武器公约》中重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器
答案 C 解析 对转基因生物产品及其加工品加贴标注的目的是维护消费者的知情权和选择权,A项正确;治疗性克隆能解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应,因此作为治疗的手段具有重要意义,B项正确;基因身份证只对少数、个别基因进行检测,不能记录某人的全部基因资讯,C项错误;生物武器是指有意识地利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标,以达到战争目的一类武器,中国在《禁止生物武器公约》中重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,D项正确。
克隆动物、试管动物与转基因动物知识必备1.克隆动物、试管动物与转基因动物的培育过程
2.克隆动物、试管动物与转基因动物的遗传特性比较
特别提醒(1)克隆动物的早期胚胎是通过细胞核移植,形成重组细胞后培养得到的,该过程中没有减数分裂和受精作用,属于无性生殖。(2)试管婴儿培育过程中有受精作用,属于典型的有性生殖,只是受精过程和早期胚胎发育前期发生在体外。(3)设计试管婴儿技术重在“设计”,“设计”是指在胚胎移植之前进行遗传学诊断。
专项突破典例.(2022江西南昌期末)美国新希望生殖医学中心张进团队于2016年10月19日在美国生殖医学学会会议上正式宣布,世界首个细胞核移植“三亲”男婴已于2016年4月诞生。如图是该男婴的培育过程示意图,请据下图回答问题。
(1)上述“三亲婴儿”的核DNA由母亲甲和父亲丙提供,质DNA由捐赠者乙提供。由此可见,“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代 遗传病的发生。 (2)过程③在体外进行时需要对精子进行 处理,卵母细胞应处于 期。 (3)过程④是早期胚胎培养,需将受精卵移入发育培养液继续培养。体外培养需要满足的条件有无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和pH,并置于 的混合气体的培养箱中进行培养。 (4)过程⑤是 技术,可以取 的滋养层细胞对移植前的胚胎进行性别鉴定,采用SRY—PCR的鉴定方法,在该PCR扩增过程中若消耗引物分子14个,则DNA扩增了 次。
答案 (1)细胞质DNA(2)获能 MⅡ(3)含95%空气和5%CO2(4)胚胎移植 囊胚期 3解析 (1)分析题图,题图中“三亲婴儿”由重组卵子与父亲丙产生的精子结合而成的受精卵发育而来,而重组卵子由母亲甲卵母细胞的细胞核与捐献者乙去核的卵母细胞重组而成。可见,该“三亲婴儿”的核DNA由母亲甲和父亲丙提供,质DNA由捐献者乙提供。由于线粒体(母方)来自捐献者乙的卵母细胞,因此“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代细胞质DNA遗传病的发生。
(2)过程③为体外受精,在体外进行时需要对精子进行获能处理。只有处于MⅡ期的卵母细胞才具有受精能力,所以体外受精时,卵母细胞应处于MⅡ期。(3)过程④是早期胚胎培养,需将受精卵移入发育培养液中继续培养。体外培养需要满足的条件包括无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和pH,并置于含95%空气与5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养。(4)过程⑤是胚胎移植技术,可以取囊胚期的滋养层细胞对移植前的胚胎进行性别鉴定。在PCR扩增过程中,每个新形成的子链都含有一个引物,而PCR利用的是DNA双链复制的原理,依据DNA分子的半保留复制,消耗引物分子14个时DNA扩增了n次,则有2n×2-2=14,解得n=3。
专项训练1.(2022辽宁)下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图,有关叙述正确的是( )A.后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定B.过程①需要提供95%空气和5%CO2的混合气体C.过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理D.过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
答案 B 解析 后代丁的细胞核的遗传物质来自甲牛,细胞质的遗传物质来自乙牛,则丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定,A项错误;动物细胞培养中需要提供95%空气(保证细胞的有氧呼吸)和5%CO2(维持培养液的pH)的混合气体,B项正确;过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理,C项错误;过程③将激活后的重组细胞培养至囊胚或桑葚胚后移植,D项错误。
2.(2022山东菏泽模拟)嵌合体是指由两个或两个以上具有不同遗传物质的细胞系形成的聚合胚胎发育而成的个体。嵌合体的制备是研究干细胞体内分化能力的有效方法之一,有望在未来为解决器官移植供体短缺等医学难题开辟新的方向。研究人员将小鼠诱导性胚胎干细胞(ES)注入猪的囊胚期胚胎后获得猪—鼠嵌合体。下列叙述错误的是( )A.培育嵌合体与克隆动物的生物学原理不相同,前者运用的是细胞的增殖与分化,后者是动物细胞核的全能性B.胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞的潜能C.将胚胎干细胞注入猪囊胚的滋养层处才能获得猪—鼠嵌合体D.若培育出“人-兽嵌合体”,将会面临与克隆人一样的伦理问题
答案 C 解析 培育嵌合体的生物学原理是细胞的增殖和分化,克隆动物的生物学原理是动物细胞核具有全能性,两者的原理不相同,操作方法有差别,A项正确;由题干信息“将小鼠诱导性胚胎干细胞(ES)注入猪的囊胚期胚胎后获得猪—鼠嵌合体”可知,胚胎干细胞分化程度低,具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞的潜能,B项正确;滋养层细胞将来发育成胎膜、胎盘,内细胞团将来发育为胚胎的各种组织、器官,故将胚胎干细胞注入猪囊胚的内细胞团处才能获得猪—鼠嵌合体,C项错误;若培育出“人—兽嵌合体”,将会面临与克隆人一样的伦理问题,是不道德的,D项正确。
3.(2022山东济宁一中模拟)请阅读下列资料回答问题。法国女科学家布里吉特·布瓦瑟利耶宣称,世界上第一个“克隆婴儿”已经诞生,中外科学家对此的第一反应是对“克隆婴儿”的真实性表示质疑。而中国科学家大多表示“克隆人研究必须反对”。(1)克隆过程中应用的现代生物技术有哪些? (至少说出两种)。 (2)克隆有时也称为体细胞克隆,但是克隆过程需要 参与,原因是这种细胞 。 (3)下列属于克隆技术仍然存在的问题是 。 ①克隆后代的成功率很低 ②克隆生物的夭折率较低 ③克隆生物的后代先天性疾病或者生理缺陷的发病率高 ④克隆后代的智商相对比较高A.②B.②③C.①③ D.②④
一、胚胎工程1.胚胎工程的概念
2.受精过程(1)概念:精子和卵子结合形成 (受精卵)的过程。 (2)场所:雌性动物的 内。 (3)过程①受精前的准备阶段:
②受精阶段:受精过程中的“三大反应”“两道屏障”
4.体外受精的具体步骤
5.胚胎移植(1)概念:胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到 的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。(2)实质: 。 (3)意义
同种的、生理状态相同
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
旁栏边角1.(选择性必修3,第62页,“思考·讨论”)将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内,胚胎都能正常发育吗?如果不能,在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理?
提示 不能。胚胎移植成功需要的条件:①在同一物种的雌性供体和受体之间进行。②进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同,所以在移植前要对供、受体进行同期发情处理。
2.(选择性必修3,第63页,“正文图示”改编)对囊胚阶段的胚胎进行分割时,为什么要将内细胞团均等分割?
提示 内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是发育为胚胎本身的基础细胞,其他细胞为滋养层细胞,只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。
易错辨析基于对胚胎工程的理解,判断下列表述是否正确。(1)成熟的精子并不具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。( )(2)卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。( )(3)在胚胎发育过程中,细胞的分化出现在桑葚胚期。( )(4)在胚胎移植中,对供体母畜要进行超数排卵处理,对供、受体要进行同期发情处理。( )(5)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。( )(6)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。( )
二、生物技术的安全性与伦理问题1.转基因产品的安全性(1)引发对转基因产品安全性争论的原因
(2)理性看待转基因技术
2.关注生殖性克隆人(1)生殖性克隆人面临的伦理问题
(2)我国禁止生殖性克隆人
坚决反对克隆人,不允许进行任何生殖性克隆人实验
不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
(4)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异同点(1)不同点①所用技术手段:设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断(如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等),试管婴儿不需要进行 。如下图,设计试管婴儿比试管婴儿多了d过程:②应用:试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题,设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(2)相同点都是体外受精,并进行体外早期胚胎培养,都要经过胚胎移植,都是 生殖。
致病能力强,攻击范围广
易错辨析基于对生物技术的安全性与伦理问题的理解,判断下列表述是否正确。(1)转基因作物被动物食用后,目的基因会转入动物体细胞中。( )(2)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性。( )(3)转基因抗虫植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加。( )(4)若转基因植物的外源基因来源于自然界,则不会存在安全性问题。( )(5)转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中。( )
考向探究考向1受精过程1.(2022河南洛阳期中)下列关于哺乳动物体内受精的叙述,正确的是( )A.精子释放的顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带和卵细胞膜B.卵子完成受精的标志是卵细胞膜与透明带的间隙观察到了一个极体C.在受精过程中,防止多精入卵的屏障有两道D.大小相同的雌、雄原核形成后立即融合成为一个细胞核
答案 C 解析 精子释放的顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带,A项错误;卵子完成受精的标志是卵细胞膜与透明带的间隙观察到了两个极体,B项错误;在受精过程中,防止多精入卵的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应,C项正确;雌、雄原核大小不同,雌原核一般略小于雄原核,D项错误。
考向2早期胚胎发育2.(2022四川二模)高等哺乳动物的胚胎发育一般都要经历“受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体形成”等阶段。下列有关叙述错误的是( )A.受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目B.卵裂期细胞与受精卵所含的核酸种类和数量相同C.原肠胚细胞通过增殖分化形成幼体的各种组织和器官D.幼体形成后仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞
答案 B 解析 在胚胎发育过程中,受精卵通过有丝分裂不断增加体细胞数目,A项正确;卵裂期的细胞会进行DNA复制和相关基因的表达,核酸种类和数量与受精卵不完全相同,B项错误;原肠胚细胞可以通过增殖分化形成幼体的各种组织和器官,C项正确;幼体形成后体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,比如干细胞,D项正确。
考向3体外受精3.(2022湖北模拟)“试管动物”技术繁育的个体具有健康的体质和重要的商业应用价值。“试管动物”技术繁育的基本过程:良种母畜的卵母细胞+良种公畜的精子→受精卵→早期胚胎→代孕母畜→试管动物。下列相关叙述正确的是( )A.通常选择良种母畜处于MⅠ期的卵母细胞更有利于进行受精作用B.良种公畜获能的精子与成熟的卵子可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精C.早期胚胎培养需要依次经历卵裂期、桑葚胚、原肠胚和囊胚等阶段D.代孕母畜可以是同种的,也可以是不同物种的,需对其进行同期发情处理
答案 B 解析 通常选择良种母畜处于MⅡ期的卵母细胞用于受精作用,A项错误;从良种公畜提取的精子需要获能后才能与成熟的卵子受精,在获能溶液或者专用的受精溶液中完成,B项正确;早期胚胎培养需要依次经历卵裂期、桑葚胚、囊胚和原肠胚等阶段,C项错误;代孕母畜一般选择同种生物的成年母畜,对其进行同期发情处理是为了保证移植胚胎所处的生理环境相同,D项错误。
方法突破1.有关受精的两点提醒
2.卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化
3.有关体外受精和胚胎培养的3点提醒
考向探究考向1转基因产品的安全性1.(2022天津)阅读下列材料,完成下面小题。为提高转基因抗虫棉的抗虫持久性,可采取如下措施。①基因策略:包括提高杀虫基因的表达量、向棉花中转入多种杀虫基因等。例如,早期种植的抗虫棉只转入了一种Bt毒蛋白基因,抗虫机制比较单一;现在经常将两种或两种以上Bt基因同时转入棉花。②田间策略:主要是为棉铃虫提供庇护所。例如我国新疆棉区,在转基因棉田周围种植一定面积的非转基因棉花,为棉铃虫提供专门的庇护所;长江、黄河流域棉区多采用将转基因抗虫棉与高粱和玉米等其他棉铃虫寄主作物混作的方式,为棉铃虫提供天然的庇护所。③国家宏观调控政策:如实施分区种植管理等。
(1)关于上述基因策略,下列叙述错误的是( )A.提高Bt基因的表达量,可降低抗虫棉种植区的棉铃虫种群密度B.转入棉花植株的两种Bt基因的遗传不一定遵循基因的自由组合定律C.若两种Bt基因插入同一个T-DNA并转入棉花植株,则两种基因互为等位基因D.转入多种Bt基因能提高抗虫持久性,是因为棉铃虫基因突变频率低且不定向(2)关于上述田间策略,下列叙述错误的是( )A.在转基因棉田周围种植非抗虫棉,可降低棉铃虫抗性基因的突变率B.混作提高抗虫棉的抗虫持久性,体现了物种多样性的重要价值C.为棉铃虫提供庇护所,可使敏感棉铃虫在种群中维持一定比例D.为棉铃虫提供庇护所,可使棉铃虫种群抗性基因频率增速放缓
答案 (1)C (2)A 解析 (1)提高Bt基因表达量,使抗虫蛋白含量增加,可以使更多的棉铃虫被淘汰,所以可以降低棉铃虫的种群密度,A项正确;如果两种Bt基因都转入一条染色体上,则其遗传不遵循自由组合定律,B项正确;如果两种Bt基因插入同一个T-DNA并转入棉花植株,两个基因位于一条染色体上,不是等位基因,等位基因位于一对同源染色体上,C项错误;由于棉铃虫基因突变频率低且不定向,转入多种Bt基因可以降低棉铃虫抗Bt毒蛋白的能力,从而提高抗虫持久性,D项正确。
(2)基因突变可以自发发生,且具有不定向性,突变频率与环境没有直接关系,所以在转基因棉田周围种植非抗虫棉,不能降低棉铃虫抗性基因的突变率,A项错误;采用将转基因抗虫棉与高粱和玉米等其他棉铃虫寄主作物混作,可以使敏感型个体存活,同时具有抗毒蛋白的棉铃虫生存空间变小,提高了抗虫棉的抗虫持久性,保护了环境,同时也具有经济价值,所以体现了物种多样性的直接和间接价值,B项正确;在转基因棉田周围种植一定面积的非转基因棉花,为棉铃虫提供庇护所,使敏感型的个体可以生存,在种群中维持一定比例,C项正确;混作使具有抗毒蛋白和敏感型个体都得以生存,由于二者之间存在种内竞争,因此使棉铃虫种群抗性基因频率增速放缓,D项正确。
考向2关注生殖性克隆人2.(2022吉林模拟)2013年7月,中国试管婴儿之母——卢光琇教授与研究伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的PGD/PGS试管婴儿在长沙诞生。新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时,部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免。(1)设计试管婴儿时为了提高受孕率,胚胎移植时多采用多胚胎移植,因此需要用 处理,促进母亲排出更多的卵子。 (2)受精卵经72 h体外培养发育成32细胞左右的桑葚胚,可用于 。
(3)为了某些需要,需对胚胎的性别进行鉴定。目前最有效最准确的方法是SRY—PCR法,操作的基本程序是:从被测的囊胚中取出几个 (填部位)细胞,提取DNA;然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作 ,以 为模板进行PCR扩增;与SRY特异性探针出现阳性反应者,胚胎为 性。 (4)设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题。我国不反对治疗性克隆,即可利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病,在去除卵母细胞的细胞核时,可用微型吸管把位于 和透明带之间的第一极体一并吸出。
答案 (1)促性腺激素 (2)胚胎移植 (3)滋养层 引物 滋养层细胞DNA 男 (4)卵细胞膜解析 (1)胚胎移植时多采用多胚胎移植,因此需要进行超数排卵处理,超数排卵处理的做法是给供体注射促性腺激素,母体一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子,用于体外受精和早期胚胎培养。(2)受精卵经72 h体外培养发育成32细胞左右的胚胎,叫作桑葚胚,可用于胚胎移植。
(3)在胚胎发育成桑葚胚后,桑葚胚进一步发育,细胞开始出现分化,聚集在胚胎的一端,个体较大的细胞,称为内细胞团,内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,而沿透明带内壁扩展和排列的个体较小的细胞,称为滋养层细胞,它们将来发育成胎膜和胎盘,做基因诊断时,通常取少量滋养层细胞诊断是否患有遗传病,这样不会影响胎儿发育。用PCR技术扩增目的基因时,需要的条件有模板(目的基因)、原料(dATP、dTTP、dGTP、dCTP)、一对引物、热稳定DNA聚合酶等,SRY—PCR法对胚胎进行性别鉴定时,用位于Y染色体上的性别决定基因的一段碱基作引物,以滋养层细胞的DNA为模板进行PCR扩增,若形成杂交带,则说明其含有SRY基因(位于Y染色体上的性别决定基因),即与SRY特异性探针出现阳性反应者,胚胎为男性。(4)卵母细胞经过减数第一次分裂后,产生了第一极体,在去除卵母细胞的细胞核时,可用微型吸管把位于卵细胞膜和透明带之间的第一极体一并吸出。
考向3禁止生物武器3.(2022辽宁大连二模)生物技术的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.对转基因生物产品及其加工品进行标注是为了维护消费者的知情权和选择权B.治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应具有重要意义C.通过DNA指纹技术可以制作“基因身份证”,以记录某人的全部基因的资讯D.中国在《禁止生物武器公约》中重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器
答案 C 解析 对转基因生物产品及其加工品加贴标注的目的是维护消费者的知情权和选择权,A项正确;治疗性克隆能解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应,因此作为治疗的手段具有重要意义,B项正确;基因身份证只对少数、个别基因进行检测,不能记录某人的全部基因资讯,C项错误;生物武器是指有意识地利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标,以达到战争目的一类武器,中国在《禁止生物武器公约》中重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,D项正确。
克隆动物、试管动物与转基因动物知识必备1.克隆动物、试管动物与转基因动物的培育过程
2.克隆动物、试管动物与转基因动物的遗传特性比较
特别提醒(1)克隆动物的早期胚胎是通过细胞核移植,形成重组细胞后培养得到的,该过程中没有减数分裂和受精作用,属于无性生殖。(2)试管婴儿培育过程中有受精作用,属于典型的有性生殖,只是受精过程和早期胚胎发育前期发生在体外。(3)设计试管婴儿技术重在“设计”,“设计”是指在胚胎移植之前进行遗传学诊断。
专项突破典例.(2022江西南昌期末)美国新希望生殖医学中心张进团队于2016年10月19日在美国生殖医学学会会议上正式宣布,世界首个细胞核移植“三亲”男婴已于2016年4月诞生。如图是该男婴的培育过程示意图,请据下图回答问题。
(1)上述“三亲婴儿”的核DNA由母亲甲和父亲丙提供,质DNA由捐赠者乙提供。由此可见,“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代 遗传病的发生。 (2)过程③在体外进行时需要对精子进行 处理,卵母细胞应处于 期。 (3)过程④是早期胚胎培养,需将受精卵移入发育培养液继续培养。体外培养需要满足的条件有无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和pH,并置于 的混合气体的培养箱中进行培养。 (4)过程⑤是 技术,可以取 的滋养层细胞对移植前的胚胎进行性别鉴定,采用SRY—PCR的鉴定方法,在该PCR扩增过程中若消耗引物分子14个,则DNA扩增了 次。
答案 (1)细胞质DNA(2)获能 MⅡ(3)含95%空气和5%CO2(4)胚胎移植 囊胚期 3解析 (1)分析题图,题图中“三亲婴儿”由重组卵子与父亲丙产生的精子结合而成的受精卵发育而来,而重组卵子由母亲甲卵母细胞的细胞核与捐献者乙去核的卵母细胞重组而成。可见,该“三亲婴儿”的核DNA由母亲甲和父亲丙提供,质DNA由捐献者乙提供。由于线粒体(母方)来自捐献者乙的卵母细胞,因此“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代细胞质DNA遗传病的发生。
(2)过程③为体外受精,在体外进行时需要对精子进行获能处理。只有处于MⅡ期的卵母细胞才具有受精能力,所以体外受精时,卵母细胞应处于MⅡ期。(3)过程④是早期胚胎培养,需将受精卵移入发育培养液中继续培养。体外培养需要满足的条件包括无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和pH,并置于含95%空气与5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养。(4)过程⑤是胚胎移植技术,可以取囊胚期的滋养层细胞对移植前的胚胎进行性别鉴定。在PCR扩增过程中,每个新形成的子链都含有一个引物,而PCR利用的是DNA双链复制的原理,依据DNA分子的半保留复制,消耗引物分子14个时DNA扩增了n次,则有2n×2-2=14,解得n=3。
专项训练1.(2022辽宁)下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图,有关叙述正确的是( )A.后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定B.过程①需要提供95%空气和5%CO2的混合气体C.过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理D.过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
答案 B 解析 后代丁的细胞核的遗传物质来自甲牛,细胞质的遗传物质来自乙牛,则丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定,A项错误;动物细胞培养中需要提供95%空气(保证细胞的有氧呼吸)和5%CO2(维持培养液的pH)的混合气体,B项正确;过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理,C项错误;过程③将激活后的重组细胞培养至囊胚或桑葚胚后移植,D项错误。
2.(2022山东菏泽模拟)嵌合体是指由两个或两个以上具有不同遗传物质的细胞系形成的聚合胚胎发育而成的个体。嵌合体的制备是研究干细胞体内分化能力的有效方法之一,有望在未来为解决器官移植供体短缺等医学难题开辟新的方向。研究人员将小鼠诱导性胚胎干细胞(ES)注入猪的囊胚期胚胎后获得猪—鼠嵌合体。下列叙述错误的是( )A.培育嵌合体与克隆动物的生物学原理不相同,前者运用的是细胞的增殖与分化,后者是动物细胞核的全能性B.胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞的潜能C.将胚胎干细胞注入猪囊胚的滋养层处才能获得猪—鼠嵌合体D.若培育出“人-兽嵌合体”,将会面临与克隆人一样的伦理问题
答案 C 解析 培育嵌合体的生物学原理是细胞的增殖和分化,克隆动物的生物学原理是动物细胞核具有全能性,两者的原理不相同,操作方法有差别,A项正确;由题干信息“将小鼠诱导性胚胎干细胞(ES)注入猪的囊胚期胚胎后获得猪—鼠嵌合体”可知,胚胎干细胞分化程度低,具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞的潜能,B项正确;滋养层细胞将来发育成胎膜、胎盘,内细胞团将来发育为胚胎的各种组织、器官,故将胚胎干细胞注入猪囊胚的内细胞团处才能获得猪—鼠嵌合体,C项错误;若培育出“人—兽嵌合体”,将会面临与克隆人一样的伦理问题,是不道德的,D项正确。
3.(2022山东济宁一中模拟)请阅读下列资料回答问题。法国女科学家布里吉特·布瓦瑟利耶宣称,世界上第一个“克隆婴儿”已经诞生,中外科学家对此的第一反应是对“克隆婴儿”的真实性表示质疑。而中国科学家大多表示“克隆人研究必须反对”。(1)克隆过程中应用的现代生物技术有哪些? (至少说出两种)。 (2)克隆有时也称为体细胞克隆,但是克隆过程需要 参与,原因是这种细胞 。 (3)下列属于克隆技术仍然存在的问题是 。 ①克隆后代的成功率很低 ②克隆生物的夭折率较低 ③克隆生物的后代先天性疾病或者生理缺陷的发病率高 ④克隆后代的智商相对比较高A.②B.②③C.①③ D.②④
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