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专题九 第2讲


第2讲 胚胎工程、生物技术的安全性和 伦理问题、生态工程

一、胚胎工程
1.受精作用和早期胚胎发育过程:

桑椹胚 囊胚 →受精卵→卵裂→_______→_____→原肠胚
(1)受精条件。 获能 过程。 ①精子:必须经过_____ 减数第二次分裂(或MⅡ)中期 才能参与受 ②卵子:必须发育至____________

______________ 精过程。

(2)受精过程。
透明带反应 和_____________ 卵细胞膜反应 。 防止多精入卵的两道屏障:___________ (3)早期胚胎发育过程。 基本不变 ,每个细胞的体积 ①卵裂期:整个胚胎的体积_________ 减小 。 _____ 囊胚期 :细胞开始出现分化。 ②_______

2.几种生殖技术的比较: 生殖 技术 试管 婴儿 一般过程 体外受精 、早期胚胎培养、胚胎移植 _________ 生殖方式 有性 生殖 _____

核移植、早期胚胎培养、_________ 胚胎移植 _______ 桑椹胚 或_____ 囊胚 切割成多份,移植到 胚胎 将_______ 分割 多个代孕母亲的子宫内发育

克隆

无性生殖
无性生殖

3.胚胎移植: (1)理论基础。 同期发情处理 后,同种 ①胚胎能够移入受体的生理基础:经_____________ 供受体生殖器官的生理变化是相同的。

②收集胚胎的生理基础:早期胚胎形成后,未与母体子宫建立
游离 状态。 组织上的联系,而是处于_____

③胚胎在受体内能够存活的生理基础:受体对移入子宫的外来
免疫排斥 反应。 胚胎基本不发生_________ ④供体胚胎正常发育的生理基础:供体胚胎可与受体子宫建立 生理 和_____ 组织 联系,且不影响___________________ 供体胚胎的遗传特性 。 正常的_____

(2)操作流程:
同期发情 激素处理

桑椹胚和囊胚

4.胚胎干细胞: 早期胚胎 或原始性腺。 (1)来源:_________ 核仁明显 ,具有发育的 (2)特点:体积小、细胞核大、_________ 全能性 。 _______

二、生物技术的安全性和伦理问题
1.转基因生物安全性问题:

过敏原 、改变 (1)食物安全方面:可能合成毒蛋白、出现新的_______
营养成分 等。 食物的_________ (2)生物安全方面:有可能造成“基因污染”,危害生物的 多样性 。 _______ (3)环境安全方面:造成二次污染或产生出危害动植物和人类

的生物或产物。

2.生物技术引发的伦理问题:
(1)克隆人技术。

伦理道德 。 ①违反人类_________
②人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。 (2)设计试管婴儿。 ①把试管婴儿当作人体零配件工厂,是对生命的不尊重。 ②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎,无异于“谋杀”。

三、生态工程原理


物质循 环再生 原理 物种多 样性原 理 协调与 平衡原 理







物质能够在生态系统中循 利用效 环利用,提高能量_______ 率 ___ 物种越多、营养关系越复 杂的生态系统具有较高的 抵抗力 稳定性 _______ 需要考虑环境承载力,即 某种环境所能养活的生物 最大数量 种群的_________

无废弃物农业 单纯林引起的“绿色 荒漠”问题 赤潮和水华等水体富 营养化问题









既要考虑自然生态系统的 整体性 规律,还要考虑社会和经 原理 济等系统的影响力

林业建设中自然生态 系统与社会、经济系 统的关系问题

系统的结构决定功能原理: 桑基鱼塘 分布式 系统学 _______ 优于集中式和环式 和工程 学原理 系统整体性原理:整体 藻类和珊瑚虫的关系 _____部分之和 大于

1.(2013天津高考·T2B)哺乳动物次级卵母细胞只有在精子的
作用下才能形成成熟卵子。 ( √)

分析:次级卵母细胞在与精子结合的同时,完成减数第二次分 裂过程,形成成熟卵子。 2.(2012浙江高考·T2A)绝大多数精卵细胞的识别具有物种特 异性。 ( √)

分析:物种之间具有生殖隔离,一般只有同种生物的精子和卵

子才能相互识别并结合为受精卵。

3.(2012江苏高考·T13D)转基因植物的目的基因可能转入根际 微生物。 ( √)

分析:根际微生物在侵染转基因植物时,可能会和转基因植物
发生遗传物质的重组,使目的基因进入根际微生物。

4.(2011江苏高考·T18B)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚
胎移植。 (×)

分析:适于移植的胚胎应是桑椹胚或囊胚,原肠胚不宜进行胚 胎移植。

5.(2011江苏高考·T18C)早期胚胎培养与动物细胞培养的培养
液都需加入动物血清。 (√)

分析:早期胚胎培养是动物细胞培养技术的应用,需要加入动 物血清。 6.(2010江苏高考·T16C)利用胚胎分割技术可以获得两个基因 型完全相同的胚胎。 (√)

分析:早期胚胎的所有细胞均来自于同一个受精卵的有丝分

裂,所有细胞的基因组成相同。

7.(2010江苏高考·T18D)如转基因植物的外源基因来自于自然
界,则不存在安全性问题。 ( ×)

分析:转基因植物的外源基因可能导致有害物质的产生,导致 安全性问题。 8.(2010江苏高考·T15D)实施生态工程的目的是为人们提供丰 富的生产和生活物质。 ( ×)

分析:实施生态工程的目的是发挥资源的生产潜力,防治环境

污染,达到经济效益与生态效益的同步发展,而不是单纯获取
生产和生活物质。

9.(2009江苏高考·T8C)胚胎干细胞具有细胞核大,核仁小和
蛋白质合成旺盛的特点。 (×)

分析:胚胎干细胞分裂旺盛,具有细胞核大、核仁大而明显、 蛋白质合成旺盛的特点。

热点考向 1

胚胎工程

【典例1】(2012·江苏高考)通过胚胎移植技术,可以实现良

种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是
A.对供体和受体母牛都要进行相同激素处理 B.受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行 C.对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植 D.胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低

(

)

【解题探究】
(1)胚胎移植的生理基础。 ①早期胚胎能够移入受体子宫内的生理基础是什么? 提示:供体和受体处于同期发情状态。 ②良种牛的早期胚胎转入普通母牛子宫内继续发育,其遗传特 性是否会改变? 提示:不会。

(2)胚胎移植的实质和意义。
①实质: ②意义: 。 。

提示:①早期胚胎在相同生理环境条件下空间位臵的转移 ②发挥优良母畜的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖周期

【解析】选D。对供体和受体母牛进行同期发情处理,所用激
素相同,但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素,受体母 牛则不需要,A错;受精和胚胎的早期培养都可在体内进行,B 错;冲卵得到的胚胎应培养到桑椹胚期或囊胚期(便于胚胎着 床)方可移植,C错;到目前为止,最常见的是分割产生的同卵 双胎,而同卵多胎成功的概率很小,D正确。

【总结提升】胚胎工程易混点
(1)冲卵。 误认为胚胎移植过程中的冲卵冲出的是卵子,应该是早期胚胎。 (2)卵子≠卵细胞。 误认为高等哺乳动物的卵子就是成熟的、已经完成减数分裂的 卵细胞;实际上能和精子结合的卵子是处于减数第二次分裂中 期的次级卵母细胞,在与精子的结合过程中完成减数第二次分

裂。

【变式训练】下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精
作用的叙述,正确的是 ( )

A.采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用 B.排卵就是排出成熟卵细胞的过程 C.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成 D.受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体

【解析】选D。采集到的精子需经获能处理,卵母细胞需培育 到减数第二次分裂中期,才能发生受精作用;排卵指卵泡从卵 巢中排出,而不是排出卵细胞。

热点考向 2

生物技术的安全性

【典例2】随着转基因技术的发展,“基因污染”应运而生,

关于基因污染的下列说法不正确的是

(

)

A.转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上,从而污染生

物基因库
B.基因污染是一种不扩散的污染 C.杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因,可能破坏生态系统的 稳定性 D.转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”,威胁生态系统 中其他生物的生存

【解题探究】
(1)物种问题分析。 ①一般情况下,属于不同物种的两种植物不能相互传粉,即使 能相互传粉也不能产生可育后代,其原因是________________ 。 ②若不同物种的两种植物发生了相互传粉并产生了后代,使杂 种植株可育的方法是 。

提示:①二者之间存在生殖隔离
②使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使染色体数目加倍

(2)生态系统稳定性的影响因素。
①获得抗性基因的杂草、害虫如何影响生态系统的稳定性? 提示:获得抗性基因的杂草、害虫会成为群落中的优势物种, 降低生态系统的稳定性。 ②“入侵的外来物种”会使生物多样性如何变化? 提示:使生物多样性下降。

【解析】选B。转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上,
杂草、害虫可以从它的近亲获得抗性基因,使该基因在自然界 中不断扩散,导致基因污染。

【总结提升】转基因生物存在安全性的原因 (1)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;

(2)目的基因往往是异种生物的基因;
(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。

热点考向 3

生态工程

【典例3】(2013·潮州模拟)下面是利用人工湿地净化生活污 水(主要含有机物)的原理简图。据图回答:

(1)人工湿地是一个生态系统,其中芦苇、绿藻、黑藻属于__ _________成分,芦苇属于挺水植物,绿藻属于浮游植物,黑 藻属于沉水植物,这一现象体现了群落的 结构。

(2)控制污水流入人工湿地的速率,除了有利于有机污染物被
充分分解外,还有利于植物对 的充分吸收,

使出水口处的水质达到排放要求。污水不能过量流入人工湿地,
说明生态系统的 。

(3)输入该人工湿地的能量有 造为湿地公园,则群落的演替方式为

。若将其改 。改

造时,要适当增加生物种类,这符合生态工程的____________

原理。
(4)保护生物多样性最有效的措施是____________________。

【解题探究】 (1)生态系统成分的正误判断。 ①细菌一定是分解者。 ( )

②动物一定是消费者。

(
(

)
)

③生产者一定是绿色植物。

提示:①× ②×

③×

(2)能量流动问题分析。
①进入人工湿地的总能量 “小于”)植物固定的太阳能。 ②植物固定的总能量 (“大于”“等于”或 (“大于”“等于”或

“小于”)植物体内有机物所含有的能量。 提示:①大于 ②大于

【解析】(1)人工湿地是一个生态系统,其中芦苇、绿藻、黑
藻属于生产者成分,芦苇属于挺水植物,绿藻属于浮游植物, 黑藻属于沉水植物,这一现象体现了群落的垂直结构。 (2)控制污水流入人工湿地的速率,除了有利于有机污染物被 充分分解外,还有利于植物对无机盐的充分吸收,使出水口处 的水质达到排放要求。污水不能过量流入人工湿地,说明生态 系统的自我调节能力有一定的限度。

(3)输入该人工湿地的能量有太阳能和化学能。若将其改造为
湿地公园,则群落的演替方式为次生演替。改造时,要适当增 加生物种类,这符合生态工程的物种多样性原理。 (4)保护生物多样性最有效的措施是就地保护(或建立自然保护 区 )。 答案:(1)生产者 垂直 (2)无机盐 自我调节能力有一定的限度

(3)太阳能和化学能 次生演替

物种多样性

(4)就地保护(或建立自然保护区)

【总结提升】生态工程在农业中的应用技术分析
(1)物质的良性循环技术:实现废物资源化,提高能量利用效 率。 (2)套种技术:根据不同植物的生长期,充分利用光能。 (3)间种技术:根据不同植物对光照强度的需求不同,充分利 用光能。 (4)轮种技术:由于不同作物对无机盐离子的选择吸收,可以

恢复或提高土壤肥力。
(5)生物防治技术:利用生物间的捕食或寄生关系防治害虫。

【变式训练】(2011·新课标全国卷)现有一生活污水净化处理
系统,处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”, 其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污 水经净化处理后,可用于浇灌绿地。回答问题: (1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。 在这个过程中,微生物通过_________________呼吸将有机物 分解。

(2)植物池中,水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生

物共同组成了
植物池的食物网中,植物位于第

(生态系统、群落、种群)。在
营养级。植物池中所

有蛙类获得的能量最终来源于

所固定的_____能。

(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、____ ____和 等原理。

(4)一般来说,生态工程的主要任务是对____________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。

【解析】(1)厌氧沉淀池主要是无氧呼吸,曝气池为有氧呼吸, 兼氧池两种方式均有。 (2)生物群落是指生活在一定区域内,相互之间具有各种直接

或间接关系的所有生物个体的总称,生态系统还包含有无机环
境。在所有的食物网中,植物均处于第一营养级。生产者固定 的太阳能是流经整个生态系统的总能量。 (3)生态系统的原理包括:整体性原理、协调与平衡原理、物 质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。 (4)生态工程的主要任务是对已破坏的生态环境进行修复,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。

答案:(1)无氧呼吸和有氧
(2)群落 一 水生植物 太阳

(3)物质循环再生 物种多样性 系统学和工程学(任选2个即 可) (4)已破坏的生态环境

转基因生 物的安全性 早期胚 胎发育

胚胎移植

克隆技术 的理论问题

胚胎分割

1.科学家运用胚胎移植技术培育试管牛时,首先用激素促进良

种母牛超数排卵,然后进行体外受精和培育,最后把胚胎送入
母牛子宫内,孕育成小牛产出。下列分析错误的是 ( )

A.供体与受体在胚胎移植前后的生理环境须保持一致
B.在胚胎移植前可采用胚胎分割技术快速繁殖良种牛 C.运用胚胎移植技术培育的试管牛属于动物克隆范畴 D.须配制一系列不同成分的培养液以培养不同发育时期的胚胎

【解析】选C。胚胎移植是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。胚胎移植实 际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程, 此过程的胚胎属有性生殖的产物,克隆是无性生殖的一种主要 手段。

2.(2013·江苏高考)下列关于转基因生物安全性的叙述中,错 误的是 ( )

A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识 制度

B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的
危害 C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全 的前提 D.目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环 境安全性上

【解题指南】解答本题需要注意以下两点: (1)明确我国为保护消费者的知情权,对农业转基因生物实行 了标识制度。

(2)明确对待转基因技术,应该趋利避害,而不能因噎废食。

【解析】选B。本题考查转基因生物的安全性。A项中,我国对 转基因生物安全性迈出了重要一步,对转基因食品和转基因农 产品强制实施了产品标识制度,故正确。B项中,目前对转基

因食品的安全性存在较大的争议,还没有哪个国家在转基因食
品标签上警示性注明可能的危害,故错误。C项中,为了保障

转基因生物安全,必须开展风险评估、预警跟踪和风险管理,
故正确。D项中,转基因生物的食用安全和环境安全至关重要, 也是目前对转基因生物安全性争论的集中点,故正确。

3.(2012·天津高考)下列有关干细胞的叙述,错误的是( A.自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应 B.胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化

)

C.组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程
D.造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力,可用于治疗白血


【解析】选B。胚胎干细胞在体外培养能增殖,并能被诱导分 化形成新的组织细胞。干细胞通过增殖分化形成新的组织细胞, 同时组织细胞不断凋亡。

4.设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”,如 下图就是一种“加环”示意图。据图判断,下列说法不正确的 是 ( )

A.用残渣来培育食用菌和蛆蛹,实现了物质的多级利用 B.用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇,可提高经济效益 C.用蛆蛹粪便作为有机肥还田,运用了能量循环再生原理

D.在离开人的管理条件下,该生态工程就不能正常运转
【解析】选C。生态系统中能量流动的特点是单向、不循环。

人在农业生态工程中起着主导作用,离开人的管理,该生态工
程将不能正常运转。

5.下列观点中,不支持“转基因生物存在生物安全问题”的

是(

)

A.转基因植物可能扩散到野外变成杂草而破坏生态平衡

B.转基因生物可能成为外来物种而威胁其他生物的生存
C.转基因生物的外源基因可能与病毒杂交重组出有害的病原体 D.转基因农作物需要在一定的水肥条件下才能表现出新的性状 【解析】选D。本题考查转基因生物的安全性的相关知识。“转 基因农作物需要在一定的水肥条件下才能表现出新的性状”为 支持转基因生物的一方的观点,该方认为转基因生物,尤其是 转基因农作物不大可能对生物多样性构成威胁。

6.(2013·江门模拟)中华鲟濒临灭绝。利用中华鲟生态养殖池 人工繁殖中华鲟鱼苗的原理如下: 鲟鱼产生的氨氮,被植物吸收;植物释放的氧气在封闭的车间 里形成“氧吧”,供鲟鱼生存;投放一些能取食鲟鱼粪便的花

鲢;以石头作载体繁育微生物,调节水中酸碱度。
(1)中华鲟生态养殖池设计利用了生态学的____________原理。 中华鲟生态养殖池不用换水,每天只需补充一点蒸发水,池底 干干净净,所有生物正常生存,说明生态池具有_______ ________能力。

(2)花鲢主要吃轮虫、桡足类等浮游动物,也以浮游植物等作 为食物。花鲢作为该生态系统的成分有 。

(3)如图是该生态养殖池中碳元素的转化途径,请用箭头和文 字补充完整。

(4)刺激中华鲟每年都从海洋洄游到长江产卵的外界因素有水 温、盐度等,这类信息类型属于 。

建立中华鲟生态养殖基地,提供和改善中华鲟的生存环境,从 而提高中华鲟种群的 ,从生态学角度

讲,是为了保护



【解析】(1)中华鲟生态养殖池设计利用了生态学的物质循环 再生原理。中华鲟生态养殖池不用换水,每天只需补充一点蒸 发水,池底干干净净,所有生物正常生存,说明生态池具有一 定的自我调节能力。

(2)花鲢除取食鲟鱼粪便外,主要吃轮虫、桡足类等浮游动物,
也以浮游植物等作为食物,因此花鲢作为该生态系统的成分有 分解者和消费者。 (3)碳元素在无机环境和生产者之间,以及生产者和消费者之 间,生产者、消费者和微生物之间,微生物和无机环境之间均 会发生转化。

(4)刺激中华鲟每年都从海洋洄游到长江产卵的外界因素有水 温、盐度等,这类信息类型属于物理信息。建立中华鲟生态养 殖基地,提供和改善中华鲟的生存环境,从而提高中华鲟种群 的环境容纳量(或数量),从生态学角度讲,是为了保护生物的

多样性。
答案:(1)物质循环再生 (2)消费者和分解者 自我调节

(3)见下图

(4)物理信息 环境容纳量(或数量) 生物多样性


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