簡介:第2講胚胎工程、生物技術的安全性和倫理問題、生態(tài)工程,一、胚胎工程1受精作用和早期胚胎發(fā)育過程,1受精條件。精子必須經過①_____過程,卵母細胞必須發(fā)育至_________才能參與受精作用。2受精過程。②過程中防止多精入卵的兩道屏障分別是___________和_____________。3早期胚胎發(fā)育過程。卵裂期整個胚胎的體積_________,每個細胞的體積_____開始出現(xiàn)細胞分化的時期是_______。,卵細胞膜反應,基本不變,減小,囊胚期,獲能,減Ⅱ中期,透明帶反應,2胚胎干細胞1來源_________或原始性腺。2特點體積___、細胞核大、核仁明顯,具有發(fā)育的全能性。3應用治療某些頑癥定向培育人造組織器官研究體外_________和細胞凋亡的機理。,早期胚胎,小,細胞分化,3胚胎移植1胚胎移植的理論基礎。①移入經_________處理后,同種供受體生殖器官的生理變化相同。②收集早期胚胎形成后,未與母體子宮建立組織上的聯(lián)系,而是處于游離狀態(tài)。③存活受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生_____________。④發(fā)育供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,且_________________________。,同期發(fā)情,反應,不影響供體胚胎的遺傳特性,免疫排斥,2胚胎移植的實質和意義。①實質早期胚胎在_____________條件下_________的轉移。②意義充分發(fā)揮_____________的繁殖潛能。,相同生理環(huán)境,空間位置,雌性優(yōu)良個體,3胚胎移植操作流程。,同期發(fā)情,激素,桑椹胚,或囊胚,,處理,二、生物技術的安全性與倫理問題1轉基因生物的安全性問題1食物安全滯后效應、_______、營養(yǎng)成分的改變實質性等同。2生物安全對___________的影響。3環(huán)境安全對_______________的影響。,過敏原,生物多樣性,生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,2生物技術引發(fā)的倫理問題1克隆人技術。①違反人類_________。②沖擊現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關系等傳統(tǒng)倫理道德觀念。③人為地制造在___________________都不健全的人。2設計試管嬰兒。①把試管嬰兒當作人體零配件工廠,是對生命的不尊重。②拋棄或殺死配型不合適的多余胚胎,無異于_________。3基因檢測。①對個人隱私權提出挑戰(zhàn)。②制造_____歧視。,倫理道德,心理上和社會地位上,“謀殺”,基因,3正確看待生物技術1正視轉基因技術可能帶來的安全性問題,要趨利避害,不能因噎廢食。2支持_____性克隆,反對任何_____性克隆人實驗。,治療,生殖,三、生態(tài)工程原理,利用效率,抵抗力,最大數(shù)量,社會和經濟,分布式,大于,12013江蘇高考T5B國際上大多數(shù)國家都在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害。分析大多數(shù)國家對轉基因農產品實施了產品標識,但有無危害性尚不明確,不可能都在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害。22012浙江高考T2A絕大多數(shù)精卵細胞的識別具有物種特異性。分析物種之間具有生殖隔離,一般只有同種生物的精子和卵細胞才能相互識別并結合為受精卵。,√,,32011江蘇高考T18C早期胚胎培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液都需加入動物血清。分析早期胚胎培養(yǎng)是動物細胞培養(yǎng)技術的應用,需要加入動物血清。42011江蘇高考T18B受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進行胚胎移植。分析適于移植的胚胎應是桑椹胚或囊胚,原腸胚不宜進行胚胎移植。,√,,52010江蘇高考T16C利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。分析早期胚胎的所有細胞均來自于同一個受精卵的有絲分裂,所有細胞的基因組成相同。62010江蘇高考T18D如轉基因植物的外源基因來自于自然界,則不存在安全性問題。分析轉基因植物的外源基因可能導致有害物質的產生,或進入雜草體內,導致安全性問題。,√,,72010江蘇高考T15D實施生態(tài)工程的目的是為人們提供豐富的生產和生活物質。分析實施生態(tài)工程的目的是發(fā)揮資源的生產潛力。防治環(huán)境污染,達到經濟效益與生態(tài)效益的同步發(fā)展,而不是單純獲取生產和生活物質。82009江蘇高考T8C胚胎干細胞具有細胞核大,核仁小和蛋白質合成旺盛的特點。分析胚胎干細胞分裂旺盛,具有細胞核大、核仁大而明顯、蛋白質合成旺盛的特點。,,,熱點考向1胚胎工程【典例1】自然情況下,牛的生育率很低,通過現(xiàn)代科技手段,可以實現(xiàn)良種牛的快速繁殖。請回答下列問題1使一頭良種雄性黃牛,在一年內繁殖數(shù)百頭后代,最簡便的方法是。,2現(xiàn)有一頭良種雌性黃牛,采用胚胎移植的方法,可使這頭良種牛一年生下數(shù)十頭自己的后代。其操作過程中需要用激素對該良種母牛供體和代孕母牛受體進行處理,還要用激素使供體母牛。胚胎收集的過程也叫做。3采用試管動物技術還可以使普通雌性黃牛產下奶牛、良種肉牛等不同品種小牛。該技術中首先要做的是體外受精和。體外受精主要包括、和等幾個主要步驟。,【解題探究】1繁殖方式分析。①有性生殖的后代與親本性狀有較大差異,其主要原因是什么提示基因重組。②題目所述采用試管動物技術產生新個體,應該屬于哪一種生殖方式提示有性生殖。,2胚胎移植的技術分析。①哪些現(xiàn)代生物技術可能用到胚胎移植技術提示轉基因動物、試管動物、克隆動物、胚胎分割等。②胚胎移植的意義是什么提示發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。,【解析】1通過人工授精的方法,可以在短時間內使良種雄性黃牛大量繁殖后代。2胚胎移植進行前,首先要對供體母牛和代孕母牛進行同期發(fā)情處理,同時還要用激素處理供體母牛使其超數(shù)排卵。3試管動物技術首先要做的是體外受精和早期胚胎培養(yǎng),體外受精又包括精子的采集和獲能、卵母細胞的采集和培養(yǎng)、受精三個階段。答案1人工授精2同期發(fā)情超數(shù)排卵沖卵3早期胚胎培養(yǎng)卵母細胞的采集和培養(yǎng)精子的采集和獲能受精,【總結提升】試管動物與克隆動物的比較,【變式訓練】2013臨沂模擬科學家通過轉入四種基因可將體細胞誘導形成多能干細胞IPS細胞,IPS細胞具有胚胎干細胞的類似功能。下圖是設想用IPS細胞技術治療鐮刀型細胞貧血癥的流程,請回答,1胚胎干細胞來源于,具有,經誘導能發(fā)育成個體。2IPS細胞培育過程中運用到的生物技術有過程①和過程②等。3過程①的培養(yǎng)液中除合成培養(yǎng)基的成分外,還需添加__________等天然成分。過程②進行時,需要先利用___________技術將四種目的基因擴增,再將目的基因與反轉錄病毒載體結合,以構建,然后將其導入患者的體細胞,誘導形成IPS細胞。,4經過程③、④后,改造得到的A是,再植入患者體內,使患者能夠產生正常紅細胞,這種治療方法稱為。5IPS細胞的誘導成功具有的醫(yī)學價值是答出兩點即可。,【解析】1胚胎干細胞來源于早期胚胎或原始性腺,具有發(fā)育全能性,經過誘導能發(fā)育成個體。2IPS細胞培育過程用到的生物技術是圖中①動物細胞培養(yǎng)和②基因工程。3動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液中需加入動物血清、血漿等天然成分基因工程中運用PCR技術擴增目的基因以便構建基因表達載體。4圖中③④⑤過程表示的是體外基因治療,其中經過③④過程得到的A是造血干細胞。5IPS細胞誘導成功具有的醫(yī)學價值有治療人類疾病,培育人造組織器官,解決供體器官不足和器官移植后的免疫排斥問題等。,答案1早期胚胎或原始性腺發(fā)育全能性2動物細胞培養(yǎng)轉基因工程3血清、血漿PCR基因表達載體4造血干細胞體外基因治療5治療人類疾病,培育人造組織器官,解決供體器官不足和器官移植后的免疫排斥問題等,熱點考向2生態(tài)工程【典例2】現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng),處理流程為“厭氧沉淀池→曝氣池→兼氧池→植物池”,其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經凈化處理后,可用于澆灌綠地。回答問題1污水流經厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個過程中,微生物通過呼吸將有機物分解。,2水生植物、昆蟲、魚類、蛙類、底泥中的微生物和植物池共同組成了填“生態(tài)系統(tǒng)”“群落”或“種群”。在植物池的食物網(wǎng)中,植物位于第營養(yǎng)級。植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于所固定的能。3生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性、協(xié)調與平衡、_________和等原理。4一般來說,生態(tài)工程的主要任務是對______________進行修復,對造成環(huán)境污染和破壞的生產方式進行改善,并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。,【解題探究】1生態(tài)系統(tǒng)成分正誤判斷。①細菌一定是分解者。②動物一定是消費者。③生產者一定是綠色植物。提示①②③,2能量流動問題分析。①進入植物池的總能量“大于”“等于”或“小于”植物固定的太陽能。②植物固定的總能量“大于”“等于”或“小于”植物體內有機物所含有的能量。提示①大于②大于,【解析】1厭氧沉淀池主要是無氧呼吸,曝氣池為有氧呼吸,兼氧池兩種方式均有。2生態(tài)系統(tǒng)包含所有的生物及賴以生存的無機自然環(huán)境在所有的食物網(wǎng)中,植物均處于第一營養(yǎng)級。生產者固定的太陽能是流經整個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。3生態(tài)系統(tǒng)的原理包括整體性原理、協(xié)調與平衡原理、物質循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、系統(tǒng)學和工程學原理。4生態(tài)工程的主要任務是對已破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復,對造成環(huán)境污染和破壞的生產方式進行改善,并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。,答案1無氧呼吸和有氧2生態(tài)系統(tǒng)一水生植物太陽3物質循環(huán)再生物種多樣性系統(tǒng)學和工程學任選兩個即可4已破壞的生態(tài)環(huán)境,【總結提升】生態(tài)工程在農業(yè)中的應用技術分析1物質的良性循環(huán)技術實現(xiàn)廢物資源化,提高能量利用效率。2套種技術根據(jù)不同植物的生長期,充分利用光能。3間種技術根據(jù)不同植物對光照強度的需求不同,充分利用光能。4輪種技術由于不同作物對無機鹽離子的選擇吸收,可以恢復或提高土壤肥力。5生物防治技術利用生物間的捕食或寄生關系防治害蟲。,【變式訓練】世界著名的高產土壤東北黑土地,由于掠奪式的經營方式,黑土層平均厚度下降,水土流失嚴重,土壤生產能力呈嚴重的下降趨勢。1黑土地水土流失嚴重的現(xiàn)象說明,當?shù)厝嗽谏a和生活中嚴重違背了生態(tài)工程的原理。2近年來黑龍江也有沙塵暴頻發(fā)現(xiàn)象,沙塵暴的發(fā)生必須具有風和沙源兩個條件,退耕還林、還草是生態(tài)建設的一項緊迫任務。從治理沙塵暴的角度思考,“還林”“還草”的作用是。,3控制荒漠化的發(fā)展和水土流失,改善生態(tài)環(huán)境,我國在華北北部、東北西部和西北大部實施了工程。4下列結構示意圖最能體現(xiàn)系統(tǒng)學和工程學原理的是。,【解析】1掠奪式的經營方式違背了生態(tài)工程的協(xié)調與平衡原理水土流失嚴重,土壤生產能力呈嚴重的下降趨勢,違背了生態(tài)工程的物質循環(huán)再生原理。2植被具有防風、固沙的作用。3根據(jù)題中“華北北部、東北西部和西北大部”可知是三北防護林生態(tài)工程。4系統(tǒng)學和工程學原理的理論基礎系統(tǒng)的結構決定功能原理,分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式系統(tǒng)學和工程學原理的意義改善和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的結構以改善功能,能保持很高的系統(tǒng)生產力根據(jù)上述的理論基礎和意義可推斷出結構示意圖D最能體現(xiàn)系統(tǒng)學和工程學原理。,答案1物質循環(huán)再生原理、協(xié)調與平衡2防風、固沙3三北防護林生態(tài)4D,早期胚胎發(fā)育,體外受精,胚胎移植,轉基因生,物的安全性,克隆技術,的倫理問題,12013煙臺模擬如圖是吉林大學農學院在奶牛繁育基地成功培育攜帶外源賴氨酸基因的克隆奶牛的過程示意圖,此牛能夠產生含賴氨酸較高的牛奶。請據(jù)圖回答,1獲得外源賴氨酸基因片段所需要的工具酶是,該基因片段可以從自然界已有的物種中分離出來,還可以。2C過程所用的運載工具主要是。對選擇好的雌牛D和代孕牛E要處理。3從重組細胞到早期胚胎過程中所用的胚胎工程技術是。在胚胎移植時,通過_____________技術可獲得較多奶牛F胚胎。4奶牛F的毛色一定和奶牛的一樣,原因是。,【解析】1獲取目的基因需要用到限制酶,目的基因可以從已有物種中直接分離,然后用PCR技術擴增,還可以通過化學方法人工合成2攜帶目的基因的主要運載工具是質粒,對選擇好的供體母牛和代孕母牛都要用激素進行同期發(fā)情處理,才能使供受體生殖器官的生理變化相同3從重組細胞到早期胚胎,所用的胚胎工程技術是早期胚胎培養(yǎng)。在胚胎移植時,還可以通過胚胎分割技術獲得較多的優(yōu)質胚胎4克隆動物的主要性狀與供核牛的性狀相同,因為大多數(shù)的遺傳物質存在于細胞核中。,答案1限制酶人工合成2質粒用激素進行同期發(fā)情3早期胚胎培養(yǎng)胚胎分割4C它為奶牛F提供了細胞核,22013武漢模擬為了解決人類器官移植供體不足、異體器官移植存在免疫排斥等問題,我國科研工作者將猴子的皮膚干細胞注射到小鼠的囊胚里,再將囊胚移入代孕鼠體內發(fā)育形成猴鼠嵌合體猴鼠,用于人的眼角膜等器官的移植研究。請回答下列問題。1皮膚干細胞是由胚胎干細胞體外培養(yǎng)誘導分化形成的,其原因是胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性。根據(jù)胚胎干細胞的這種功能特性,當身體的某一類細胞功能出現(xiàn)異?;蛲嘶瘯r,利用胚胎干細胞的治療思路是。,2細胞培養(yǎng)所需的氣體主要有。3囊胚期,胚胎細胞開始出現(xiàn)分化,應將猴子的皮膚干細胞注射到小鼠囊胚的部位,以伴隨其發(fā)育并形成某種組織。4將囊胚移入代孕鼠體內屬于技術,此技術對代孕受體的要求是。5在畜牧業(yè)生產中,為了充分發(fā)揮優(yōu)良雌性個體的繁殖潛力,常用的處理方法是。為進一步提高胚胎的利用率,可采用技術。,【解析】1胚胎干細胞的重要用途是能夠定向誘導分化,培育出人造組織器官,解決臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥問題2細胞培養(yǎng)所需氣體主要有O2和CO2,氧氣為細胞代謝所必需,CO2維持培養(yǎng)液的PH3囊胚的內細胞團細胞將來發(fā)育成動物的各種組織,因此培養(yǎng)嵌合體必須將供體的干細胞注射到受體囊胚的內細胞團4將囊胚移植入代孕母體的子宮,代孕母體必須是同種雌性動物且生理狀態(tài)相同5為了充分發(fā)揮優(yōu)良雌性個體的繁殖潛力,常用激素處理雌性供體讓其超數(shù)排卵。為進一步提高胚胎的利用率,可采用胚胎分割技術。,答案1誘導胚胎干細胞定向分化2氧氣和二氧化碳3內細胞團4胚胎移植同種、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物5用激素對雌性供體做超數(shù)排卵處理胚胎分割,3設計生態(tài)工程的常用方法之一是給食物鏈網(wǎng)“加環(huán)”,如圖就是一種“加環(huán)”示意圖。據(jù)圖分析,1示意圖中還缺少生態(tài)系統(tǒng)的成分,食用菌和蛆蛹屬于生態(tài)系統(tǒng)中的,用殘渣來培育食用菌和蛆蛹,實現(xiàn)了。2該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動特點是。3該生態(tài)系統(tǒng)中有條食物鏈,寫出其中最長的一條食物鏈。4用蛆蛹糞便作為有機肥還田,運用了原理。,【解析】1生態(tài)系統(tǒng)的成分包括非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者,圖中缺少非生物的物質和能量,食用菌和蛆蛹都是腐生生物,在生態(tài)系統(tǒng)中都屬于分解者,用殘渣來培育食用菌和蛆蛹,實現(xiàn)了物質的多級利用2生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點都是單向流動、逐級遞減,不循環(huán)3該生態(tài)系統(tǒng)的食用菌和蛆蛹等都不在食物鏈中,因此只有兩條食物鏈4用蛆蛹糞便作為有機肥還田,運用了生態(tài)工程原理中的物質循環(huán)再生原理。,答案1非生物的物質和能量分解者物質多級利用2單向流動、逐級遞減32農作物→畜、禽→人4物質循環(huán)再生,4隨著生活污水的大量排放,淡水湖泊水華頻繁發(fā)生。人工打撈和投放大量化學殺藻劑緊急處理是常用的治理方法。近年來,采用投放食浮游植物的魚類和種植大型挺水植物構建生物修復系統(tǒng)的方法,收到較好的效果。另外,環(huán)保部門采用跌水充氧技術對生活污水進行處理生活污水首先進入沼氣池,經過沼氣池處理后的污水再用泵提升進入多級跌水池,跌水池分多格串行,內裝組合填料,借助生長在填料上的微生物去除有機物,經過跌水池的污水一部分回流入沼氣池,另一部分進入水耕型蔬菜池如下圖。,根據(jù)上述資料回答下列問題1殺藻劑處理水華與生物修復的方法相比,主要缺點是和挺水植物能夠抑制藻類繁殖的原因是,該修復系統(tǒng)經過一段時間運行后,群落結構趨于穩(wěn)定,群落的這個變化的原因是____。,2污水處理過程有多種微生物參與,生長在填料上的微生物在生態(tài)系統(tǒng)中屬于。經過水耕型蔬菜池處理后的水中,元素明顯減少水耕型蔬菜池還生活著其他生物類群,水耕型蔬菜池就是一個小型的。水耕型蔬菜如水芹菜、茭白的生長,對水中的繁殖和生長起到了抑制作用,實現(xiàn)了水體凈化,并進一步實現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的多層次的循環(huán)利用。,3為了檢驗污水處理的效果,常測定BOD55日生化需氧量的值。BOD5通常指20℃下,1L污水中所含有機碳源在微生物氧化時,5日內所消耗分子氧的毫克數(shù)。若假設原來100ML污水中的有機物含量為21G,等價于18G葡萄糖的耗氧量,污水處理后測得BOD5的值為190MG/L,則污水凈化率達到左右以BOD5減少的百分率表示。4上述資料中應用的生態(tài)工程的基本原理有寫兩個、。,【解析】1農藥防治一方面造成環(huán)境污染,另一方面使抗藥性個體不斷增加。2微生物在生態(tài)系統(tǒng)中作為分解者,經過水耕型蔬菜池處理后,植物利用了其中的氮、磷等元素,水耕型蔬菜池相當于一個小型生態(tài)系統(tǒng),水芹菜、茭白的生長,抑制了藻類的生長,實現(xiàn)了水體凈化。318G葡萄糖的耗氧量為192G1920MG,即開始時BOD5為19200MG/L,污水凈化率為19200190÷19200100≈99。,答案1污染環(huán)境殺傷天敵使抗藥性個體不斷增加遮擋藻類光合作用所需的太陽光生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)2分解者氮、磷生態(tài)系統(tǒng)藻類物質3994物種多樣性原理物質循環(huán)再生原理系統(tǒng)的整體性原理任選兩個即可,
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