2018届人教版一轮复习选修1选修3第3讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题 教案

第3讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题考点一|受精、早期胚胎的发育和培养1．胚胎工程(1)操作对象：动物的早期胚胎或配子。

(2)技术：体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。

2．精子和卵子的发生的比较(1)场所：雌性动物的输卵管内。

(2)过程：①受精前的准备阶段。

a．精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。

b．卵子的准备：发育到减数第二次分裂中期，才具备与精子受精的能力。

(3)受精过程4．早期胚胎发育卵裂期⎩⎨⎧①细胞分裂方式：有丝分裂②细胞数量增多，胚胎总体积不增加或 略有缩小↓①细胞数目为32个左右②细胞都具有全能性↓①内细胞团：发育为胎儿的各种组织②滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘↓①外胚层：内细胞团表层的细胞②内胚层：内细胞团下方的细胞5．体外受精(1)卵母细胞的采集和培养。

①采集：促性腺激素处理后冲卵，在活体或屠宰体的母畜的卵巢内直接采集。

②培养：人工培养到减数第二次分裂中期。

(2)精子的采集和获能。

①采集：假阴道法、手握法、电刺激法。

②获能：培养法和化学诱导法(在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中获能)。

(3)受精：在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。

6．胚胎的早期培养(1)培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等物质。

(2)胚胎处理：当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。

视角考查受精及早期胚胎培养下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。

据图回答相关问题：(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是______；从良种公牛采集的精子需获能后才能进行受精作用，其获能的方法有培养法和____________法。

(2)在牛体细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的____________。

此时，瓶壁上形成的细胞层数是____________。

要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用____________酶处理。

(3)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的氧气以维持细胞呼吸外，还需要提供二氧化碳气体以维持____________，图中过程A称为____________。

(4)如暂时不进行A过程，通常在____________条件下保存早期胚胎。

【解析】(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是使卵母细胞成熟。

精子体外获能的方法有培养法和化学诱导法。

(2)在牛体细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。

瓶壁上形成单层细胞。

要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用胰蛋白(或胶原蛋白)酶处理。

(3)动物细胞培养时提供二氧化碳的目的是维持培养液的pH。

将早期胚胎移入普通母牛子宫的过程称为胚胎移植。

(4)早期胚胎的贮存时，常将其通常在冷冻条件下(或超低温、液氮、零下196 ℃)。

【答案】(1)使卵母细胞成熟(或使卵母细胞获得受精能力或培养至减数第二次分裂中期)化学(诱导)(2)接触抑制单层(或一层)胰蛋白(或胶原蛋白)(3)培养液的pH 胚胎移植(4)冷冻(或超低温、液氮、零下196 ℃)考点二|胚胎工程的应用及前景1.胚胎移植(1)概念剖析①供体：能提供早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到胚胎的雌性动物。

②受体：同种的生理状态相同的其他雌性动物。

③结果：产生新个体。

(2)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。

(3)地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。

(4)生理学基础①移入：排卵后，供受体生殖器官的生理变化是相同的。

②收集：早期胚胎处于游离状态。

③存活：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。

④遗传性：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不受任何影响。

(5)基本程序(如图)2.胚胎分割(1)概念①方法：机械方法；②分割份数：将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等；③目的：获得同卵双胎或多胎。

(2)定位：动物无性繁殖或克隆的方法之一。

(3)材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

(4)要求：将内细胞团均等分割。

3.胚胎干细胞(ES 或EK 细胞) (1)来源：早期胚胎或原始性腺。

(2)特点⎩⎨⎧①形态：体积小、细胞核大、核仁明显②功能：具有发育的全能性③体外培养：可增殖而不发生分化1.胚胎移植的几个关键环节(1)胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。

(2)(3)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。

(4)两次检查：a.收集胚胎进行质量检查；b.移植后是否妊娠检查。

(5)冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。

2．胚胎移植的时间(1)不同动物其胚胎移植的时间不同。

(2)牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑椹胚前；人胚胎可在8～16个细胞阶段移植。

(3)几乎所有动物都不能在原肠胚阶段移植，因为此时胚胎细胞分化程度高，移植成功率很低。

3．试管动物与克隆动物的比较视角 1考查胚胎移植的过程分析1．下图Ⅰ、图Ⅱ分别表示两项胚胎工程技术应用图解，请据图回答下列问题：(1)图Ⅰ与图Ⅱ共同用到的生物工程技术有____________、____________。

(2)图Ⅱ中，首先要用激素对C 羊和代孕羊H 进行____________处理，然后用促性腺激素处理C 羊获得大量卵子，选择处于____________期的卵母细胞与获能精子在体外完成受精得到受精卵F 。

(3)图Ⅱ中，过程d 的操作，在相应酶处理后一般选用____________作为外源基因的载体，通过____________法导入受精卵F 中。

外源基因是否导入受精卵并稳定遗传，可以采用____________方法对b 过程产生的细胞进行检测。

(4)细胞E 和F 一般在体外培养到____________期即可移植到代孕母体子宫内。

小羊X 和小羊Y 比较，小羊Y 的显著特点是____________。

【解析】 (1)由以上分析可知，图Ⅰ与图Ⅱ均采用了动物细胞培养(早期胚胎培养)和胚胎移植技术。

(2)图Ⅱ中，首先要用激素对C羊和代孕羊H进行同期发情处理；然后用促性腺激素处理C羊获得大量卵子，选择处于MⅡ中期的卵母细胞与获能精子在体外完成受精得到受精卵F。

(3)图Ⅱ中，过程d表示将目的基因导入受体细胞，该过程一般选用质粒作为外源基因的载体；显微注射法是将目的基因导入动物细胞的最有效方法；检测外源基因是否导入受精卵，可采用DNA分子杂交技术(基因探针技术)。

(4)早期胚胎需在体外培养到桑椹胚或囊胚期才可移植到代孕母体子宫内。

小羊X是无性生殖的产物，其细胞核遗传物质都来自A羊，因此其性别与A羊相同，性状也主要与A 羊相同，而小羊Y是有性生殖的产物，具有双亲的遗传物质，因此其性别不确定，且兼有C羊和D羊的性状，同时能出现外源基因的性状。

【答案】(1)动物细胞培养(早期胚胎培养)胚胎移植(2)同期发情减数第二次分裂中(MⅡ中)(3)质粒显微注射DNA分子杂交(基因探针)(4)桑椹胚或囊胚性别不确定；兼有C羊和D羊的性状；出现外源基因的性状(答出一项即可)胚胎移植的几个易错点1．实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。

2．两次使用激素：第一次：同期发情处理；第二次：促性腺激素，供体超数排卵处理。

3．“冲卵”的不同：(1)胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。

(2)体外受精过程冲出的是卵子。

视角2从胚胎干细胞移植进行命题2．(2017·大连市一模)我国研究人员创造出一种新型干细胞—异种杂合二倍体胚胎干细胞，具体研究过程如下图所示，请据图回答问题：(1)图中的单倍体囊胚1最可能是由小鼠的____________发育而来，所采用的技术应为____________，培养过程中使用的培养液除含有一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素等营养成分以及血清等物质。

(2)图中的单倍体ES应取自囊胚的____________细胞，ES在形态上表现为____________。

(3)由于物种间存在____________，因此自然情况下哺乳动物远亲物种间的配子往往无法完成____________作用，或者即便能完成也不能发育。

但是人们为了生物学研究的便利，创造出了各类远亲物种间的杂合细胞，如小鼠—大鼠、人—鼠等杂交细胞，由于这些细胞都是由体细胞融合产生，因此杂交细胞中通常含有____________个染色体组。

【解析】(1)图中的单倍体囊胚1最可能是由小鼠的卵子(卵细胞)发育而来，所采用的技术为早期胚胎培养技术。

(2)图中的单倍体ES应取自囊胚的内细胞团细胞，ES在形态上的特点为体积小、细胞核大、核仁明显。

(3)由于物种间存在生殖隔离，因此自然情况下哺乳动物远亲物种间的配子往往无法完成受精作用，或者即便能完成也不能发育。

小鼠—大鼠、人—鼠等杂交细胞都是由体细胞融合产生，小鼠、人为二倍体，因此杂交细胞中通常含有4个染色体组。

【答案】(1)卵子(卵细胞)早期胚胎培养技术氨基酸、核苷酸(2)内细胞团体积小、细胞核大、核仁明显(3)生殖隔离受精 4视角3基因工程、细胞工程及胚胎工程的综合考查3．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①采用的是细胞工程中的________________技术，过程②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______________________。

(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。

【解析】(1)过程①表示细胞核与去核卵母细胞结合，即核移植技术；过程②表示早期胚胎培养技术。

(2)体细胞进行体外培养时，CO2气体的主要作用是维持培养液(基)的pH(或酸碱度)。

(3)构建基因表达载体时需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶；基因表达载体上的标记基因的作用是便于筛选出成功导入基因表达载体的细胞。

(4)囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，属于胚胎干细胞。

在图示过程中，B个体提供的是细胞核，分化形成的组织器官的性状主要是由来自B的遗传物质决定的，因此体外培养获得的组织器官移入个体B不会发生免疫排斥反应。