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1、专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题一、体内受精和早期胚胎发育1.精子和卵子的发生过程比较名称精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢时期从初情期开始胚胎在性别分化以后是否需变形需变形无需变形分裂情况均等分裂不均等分裂结果形成4个精子细胞形成1个卵子和3个极体M和M是否连续是否专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题2.受精作用准备阶段专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题受精阶段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)图示:专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(1)精细胞经变形后,高尔基体发育形成精
2、子的顶体,顶体内含有的能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(2)某动物排卵时,减数第一次分裂尚未完成,此时卵子处于卵母细胞阶段,当该细胞发育至减数第二次分裂期时,才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体,则表明过程已完成。(3)动物的早期胚胎移植到同种且与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎,常用激素对供体进行处理,其目的是获得更多的,经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(4)
3、若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对发育到桑椹期或囊胚期阶段的早期胚胎进行处理,再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存,应将其置于条件下。解析:(1)顶体内含有的顶体酶能水解卵母细胞的放射冠和透明带。(2)动物排卵时处于减数第一次分裂的细胞称为初级卵母细胞,减数第二次分裂中期的细胞才具备受精能力,受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间看到两个极体。(3)胚胎移植时受体的生理状态要和供体一致,才能保证胚胎成活。为了获得更多的早期胚胎,常用促性腺激素对供体进行处理,其目的是获得更多的卵母细胞。细胞膜具有选择透过性,活胚胎细胞不能被解析解析专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和
4、伦理问题染色,原因是细胞对染料的吸收具有选择性。死细胞会被染色,因为细胞膜失去选择透过性。(4)通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,常用的方法是胚胎分割,要注意胚胎一定要分割均匀。生物学中常采用液氮冷冻的方法保存早期胚胎和生殖细胞。答案:(1)顶体酶(2)初级中受精(3)生理状态促性腺卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性(4)胚胎分割冷冻(或液氮)专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题二、胚胎工程1.体外受精和早期胚胎培养专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题2.胚胎移植(1)生理基础动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。早期胚胎处于游离状态。受体对
5、移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。(2)流程专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题对供、受体母牛进行选择,并用雌性激素进行同期发情处理用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理超数排卵的母牛与优秀的公牛进行配种或人工授精胚胎的收集(冲卵)专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题对胚胎进行质量检查。这时的胚胎处于桑椹胚或囊胚阶段,并培养或保存胚胎的移植对受体母牛进行是否妊娠的检查专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题受体母牛产下胚胎移植的犊牛3.胚胎分割(1)材料:发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(2)实质:胚胎分割可增加动物后代
6、数量,其实质是动物的无性繁殖或克隆。(3)注意:对囊胚阶段的胚胎分割时,注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。4.胚胎干细胞专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(1)来源:早期胚胎或原始性腺。(2)特点:形态上,体积小、核大、核仁明显;功能上具有发育的全能性;体外培养条件下可以增殖而不发生分化。长期以来,优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈,近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机,请据图完成下列问题。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(1)在试管牛和克隆羊的培育
7、过程中都必须用到的生物技术有(至少写出两项)。(2)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射;冲卵实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的冲洗出来。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(3)从A到F中,适宜于牛的胚胎移植时期有;图中标号3为,它将来可发育为胎膜和胎盘。(4)动物的早期胚胎移植到同种且与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜。(5)克隆羊多利的性状和最接近,原因是。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题解析:在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术就是动物细胞培养
8、、胚胎移植等。促性腺激素在胚胎移植中有非常重要的作用,包括超数排卵和同期发情处理。从A到F中,分别是受精卵、二细胞胚胎、四细胞胚胎、八细胞胚胎、桑椹胚和囊胚,适宜于牛的胚胎移植时期有桑椹胚和囊胚。动物的早期胚胎移植到同种且生理状态与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。生理状态相同更有利于胚胎的存活。因为活细胞具有选择透过性,所以不能被染色。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题答案:(1)动物细胞培养、胚胎移植(2)促性腺激素(早期)胚胎(3)D、E滋养层细胞(4)生理状态对物质的吸收具有选择透过性(5)白面绵羊克隆羊多利的细胞核来自于白面绵羊,生物体的性状主要是
9、由细胞核基因控制的专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题三、生物技术的安全性及伦理问题1.转基因生物的安全性(1)转基因生物存在安全性的原因目前对基因的结构、基因间的相互作用、基因的调控机制等都了解得相当有限。目的基因往往是异种生物的基因。外源基因插入宿主基因组的部位是随机的。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(2)转基因生物安全性的讨论: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。(3)转基因生物的优缺点分析优点缺点解决粮食短缺问题减少农药使用,减少环境污染增加食物营养,提高附加值增加食物种类,提升食物品质提高生产效率,带动相关产业发展可能产生有毒蛋白或新过敏原
10、可能产生重组病菌、重组病毒或超级杂草可能使疾病的传播跨越物种障碍可能会损害生物多样性可能干扰生态系统的多样性专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题2.克隆人(1)过程(2)分类专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题类型项目治疗性克隆生殖性克隆区别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,遗传信息相同专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(3)克隆人技术中的伦理问题反对的观点:主要认为克隆人违反了人类伦理道德,是克隆技术的滥用;克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念;克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上
11、都不健全的人。另外,克隆技术尚不成熟,可能孕育出有基因缺陷的孩子。中国政府的态度禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆。3.试管婴儿与设计试管婴儿专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题比较设计试管婴儿试管婴儿技术手段胚胎移植前进行遗传诊断不进行遗传诊断实践应用用于白血病、贫血等疾病的治疗解决不孕不育专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(1)概念:利用生物技术,把每个人的致病基因和易感基因都检测出来,并记录在磁卡上,就是个人基因身份证。(2)争论焦点5.生物武器(1)种类4.基因身份证专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题种类例证病菌炭疽杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌病毒天花病毒、动
12、物痘病毒生化毒剂肉毒杆菌毒素经基因重组的致病菌通过转基因技术改造的蜡状杆菌、重组流感病毒(2)特点传染性强。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题污染面广,危害时间长。直接喷洒的生物气溶胶,可随风飘到较远的地区,杀伤范围可达数百至数千平方千米。在适宜条件下,生物武器存活时间较长,不易被发现。难以防治。具有一定的潜伏期。受自然条件影响大。(3)局限性专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题生物武器主要指病原微生物,所以它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。受地形、风向等多种条件影响。生物武器使用不易控制,使用不当可危害本方安全。多年来,每天的食品中含60%80%的转基因成分,许多美
13、国人竟一无所知。(1)一向挑剔、苛刻的美国人对转基因食品的这种漠视态度,反映了转基因食品在安全性方面是。(2)科学家对转基因食品可能带给人类健康和环境方面的风险表示关专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题注和担忧,可能原因是什么?。(3)生物武器是一种大规模的杀伤性武器,它与常规武器相比有许多特点:,。(4)1998年6月27日,中美两国元首在关于禁止生物武器公约议定书的联合声明中,重申在任何情况下、生物武器。解析:转基因作物及其产品是新生事物,转基因生物存在的潜在风险是生物入侵、破坏原来的生态平衡、引起过敏反应、疾病流行等,因此人们对它的安全性还存在着质疑。解析解析专题3、4胚胎工程生
14、物技术的安全性和伦理问题答案:(1)相对安全的(2)转基因生物存在的潜在风险:如生物入侵、破坏原来的生态平衡、引起过敏反应、疾病流行等(3)传染性强污染面广难以防治(4)不发展不生产不储存专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题1.(2001福建理综)一对表现型正常的夫妇,生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时,发现妻子的双侧输卵管完全堵塞,不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断,过程如图。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题请回答:(1)过程是指在体外进行的处理,从而使精子与卵子结合形成受精卵;过程称为。专题3、4胚胎工程生物
15、技术的安全性和伦理问题(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时,要先从羊水中的胎儿细胞提取物质进行PCR扩增,然后用Mst对扩增产物进行切割,产生多个片段的酶切产物。据此判断,Mst是一种酶。(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同,形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如,据此判断该胎儿为(填“正常”“患者”或“携带者”)。解析:分析题中过程图可发现:过程指的是精子获能处理,则代表胚胎移植;在产前基因诊断时,要先从羊水中的胎儿细胞提取DNA进解析解析专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题同长度的酶切产物(基因);分析电泳带谱可判断,胎儿不含致
16、病基因,表现正常。答案:(1)精子获能胚胎移植(2)DNA限制性核酸内切(3)正常行PCR扩增,然后用限制性核酸内切酶Mst进行切割,以得到多种不专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题2.克隆技术是人类医学科学史上的一个里程碑,其为人类认识自身奥秘和纷繁复杂的生物界提供锐利武器并展示广阔前景。“治疗性克隆”指把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚,把重组胚体外培养到囊胚,然后从囊胚内分离出ES细胞,获得的ES细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞),用于替代疗法。下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图回答问题。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦
17、理问题(1)过程A表示,是目前实现体细胞克隆的关键技术,该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体,由细胞提供,进行人工重组。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(2)经过程B得到的结构中,是未分化的细胞,因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下,胚胎干细胞具有增殖能力并保持状态。(3)在进行C过程时,通常在合成培养基中加入适量血清,其原因是。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是。(4)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有。相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,如有的是神经细胞,有的是血细胞,有的是肌肉细胞,究其本质原因是的结果。专题
18、3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题解析:(1)识题图知A为核移植过程,受体为去核卵母细胞。(2)胚胎干细胞在体外培养处于未分化状态。(3)定向诱导在合成培养基中加入血清,可以补充合成培养基中缺乏的营养物质,CO2的作用是维持培养液中pH。(4)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的细胞核仍然具有全能性,相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,根本原因是基因的选择性表达。答案:(1)细胞核移植细胞质(2)未分化(3)血清可以补充合成培养基中缺乏的营养物质维持培养液的pH(4)全能性基因选择性表达专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题3.中新社2010年10月25日报道,中科院昆
19、明动物研究所季维智研究员领导的研究小组,日前成功培育出中国首例转基因猕猴。这一研究成果标志着中国科学家在非人灵长类转基因动物研究方面达到世界领先水平,为未来人类重大疾病的非人灵长类动物模型的深入研究奠定了坚实的基础。下图是转基因猕猴培育过程示意图,请据图回答问题。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(1)过程中常用的方法将目的基因导入受精卵。(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供CO2气体以维持。(3)图中过程称为,为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同,此前需对代孕雌猴作处理。(4)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴,可对早期胚胎进行,
20、操作时选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎。若选用囊胚期的胚胎,操作过程中需要特别注意的问题是。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题解析:(1)将目的基因导入动物受精卵中,常用的方法是显微注射法。(2)在动物细胞培养中,培养箱中5%CO2的作用是维持培养液的pH。(3)过程称为胚胎移植,代孕雌猴需作同期发情处理,以保证它与供体雌猴生殖器官的生理变化相同。(4)若选用囊胚期的胚胎进行胚胎分割,操作过程需要特别注意对囊胚的内细胞团进行均等分割,否则会影响胚胎的成活与发育。答案:(1)显微注射(2)培养液的pH(3)胚胎移植同期发情(4)胚胎分割对囊胚的内细胞团进行均等分割专题3、4胚胎工程生物技
21、术的安全性和伦理问题4.控制哺乳动物性别对于畜牧生产具有重要意义。目前,通过分离精子技术选择含不同性染色体的精子进行受精是控制哺乳动物性别的有效方法。含X染色体的牛精子中DNA含量比含Y染色体精子高4%左右,人们现在能够利用这一差异把牛含X染色体的精子与含Y染色体的精子分离。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题请结合图解回答问题。(1)受精卵在体外培养时,培养液中除加入必需的葡萄糖、氨基酸、无机盐离子、维生素、激素等外,还要加入少量的及通入一定浓度的CO2,通入CO2的主要目的是。(2)如果想利用牛乳腺反应器生产人的干扰素,应选择上图中的为受体细胞,将重组载体导入受体细胞的常用方法是;
22、要最终确定目的基因是否表达,需要对牛的进行检测,若说明目的基因成功表达,否则说明目的基因没有表达。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题解析:(1)体外培养的培养基天然成分有动物血清或血浆,培养条件是无菌、无毒、氧气充足,以及必需的营养、适宜的温度和pH。(2)想制成牛乳腺反应器,则需要得到的牛是雌性的,受精卵应该是由含X染色体的精子与卵细胞受精后形成的,受精卵导入受体的方法常用显微注射法;检测目的基因是否导入的方法就是检测能否获得基因产品,(3)该受体细胞培养至一定时期可通过的方法,从而一次得到多个转基因牛个体。解析解析专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题即乳汁中是否含有人的干
23、扰素。(3)由一个受精卵获得多个个体应采用胚胎分割移植或胚胎细胞核移植。答案:(1)动物血清调节pH(2)受精卵甲显微注射法乳汁牛乳中含有人的干扰素(3)胚胎分割移植(或胚胎细胞核移植)专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题5.2010年10月4日英国剑桥大学的罗伯特爱德华兹教授荣获该年度的诺贝尔生理医学奖,授予理由是“他使试管受精技术用于治疗不孕症成为可能,为占总人口比例超过10%的不孕夫妇带来了福音”。胚胎工程等生物工程技术正在改变着人类的生活。请回答下面相关问题:(1)试管婴儿的奥秘,通俗地说就是改变精子和卵子的相遇方式及场所,通过诱发与在体外培养皿中完成受精作用。(2)用来培养受
24、精卵的营养液除水和无机盐以外,还需添加等物质。专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题(3)体外受精及培养过程需在条件下及无菌环境中进行。母体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生,这为胚胎在母体内存活提供了可能。(4)为了确保受孕成功常根据母体年龄及健康状态移植。现在大多数人反对设计婴儿性别,原因是。解析:精子只有获能后才具有受精能力;动物细胞培养液中需要有特殊成分动物血清;整个体外培养过程需要在与母体内温度相同的无菌环境中进行。为保证胚胎在母体内的成活率,通常移植23个胚胎。解析解析专题3、4胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题答案:(1)超数排卵获能的精子(2)维生素、激素、氨基酸、葡萄糖、血清(3)37免疫排斥反应(4)23个胚胎可能破坏人类正常性别比例