1、第第 2 讲讲 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程 考纲要求 1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()。 2.胚胎干细胞的移植()。 3.胚胎工程的应用()。4.转基因生物的安全性()。5.生物武器对人类的威胁() 6.生物技 术中的伦理问题()。7.简述生态工程的原理()。8.生态工程的实例()。 1胚胎工程 (1)受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体，受精完成的标志是雌雄原核 融合完成。 (2)早期胚胎培养中培养液的成分：无机盐、有机盐(两盐)；维生素、激素(两素)；氨基酸、核 苷酸(两酸)，以及血清等物质
2、。 (3)用非激素处理法采集的卵母细胞需要在体外人工培养到减数第二次分裂中期才能与获能 的精子受精。 (4)胚胎移植仅属于一种技术，移植的是通过有性生殖或无性生殖产生的胚胎，其本身并不是 一种生殖方式。 (5)胚胎移植的生理学基础：供、受体生殖器官的生理变化相同；早期胚胎与母体子宫无 组织上的联系；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应；供体胚胎可与 受体子宫建立正常的生理和组织联系。 (6)胚胎移植过程中两次使用激素：第一次是对供受体进行同期发情处理；第二次用于供体的 超数排卵。 (7)胚胎移植过程中两次检查：第一次对收集的胚胎进行质量检查；第二次对受体是否妊娠进 行检查。 2生物
3、技术引发的伦理问题 (1)关于设计试管婴儿的争论焦点 把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。 抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。 (2)关于基因检测的争论焦点 对个人隐私权提出挑战。 制造基因歧视。 3生态工程 (1)生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。 (2)生态工程的研究对象为“社会经济自然”复合系统。 (3)生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系 统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之 一就是生态工程。 1小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用( ) 2采
4、用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的( ) 3培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质( ) 4分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异( ) 5注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育( ) 6受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方( ) 7顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的( ) 8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( ) 9转基因生物不改变生物原有的分类地位、减少了农药使用、保护了农田土壤环境( ) 答案 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否
5、则会影响分割后胚胎的恢复和进一步 发育。 2胚胎在受体内存活的最可能的生理基础是受体子宫基本上不对外来胚胎发生免疫排斥反 应。 3生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多 样性原理、系统学和工程学原理等。 考点一考点一 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题 1胚胎工程的操作流程 2试管婴儿和设计试管婴儿 (1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程。 (2)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。 (3)两者都需体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。 3
6、转基因生物的安全性问题 (1)食物安全方面：可能合成毒蛋白、出现新的过敏原、改变食物的营养成分等。 (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：有可能打破物种的原有界限，改变生态系统的能量流动和物质循环；造成 二次污染或产生危害动植物和人类的病原微生物。 考向一 胚胎工程及其应用 1(2019 山东菏泽一模)2018 年 11 月，一对名为“露露”和“娜娜”的基因编辑婴儿的诞生 引发了国内巨大的争议。 基因编辑过程的实质是用特殊的引导序列将“基因剪刀Cas9酶” 精准定位到所需修饰的基因上然后进行编辑。据此回答下列问题： (1)科学家用_法将特殊的引导序
7、列与“基因剪刀Cas9 酶”导入目的细胞， 上 述实例中目的细胞为_。 (2)“露露”与“娜娜”其实也是试管婴儿，试管婴儿需让成熟且_的精子与成熟 的卵细胞结合形成受精卵，然后进行早期胚胎培养。该时期所用培养液中含有的物质有无机 盐和有机盐类、氨基酸、维生素、_、_，以及血清等。 (3)胚胎干细胞在功能上具有_，通常可以从_中分离得到。 早期胚胎中的干细胞， 在许多领域有着广泛的应用， 如用于_ _(答出一点即可)。 答案 (1)显微注射 受精卵 (2)获能 激素 核苷酸 (3)发育的全能性 早期胚胎、 原始性 腺 治疗人类疾病、培育用于器官移植的人造组织器官、研究体外细胞分化(任答一点) 解
8、析 (1)将特殊的引导序列与“基因剪刀Cas9 酶”导入的目的细胞是受精卵细胞， 采用 显微注射法。(2)体外受精需要将成熟的精子获能后与成熟的卵细胞结合形成受精卵；早期胚 胎培养所用的培养基需要加入无机盐和有机盐类、氨基酸、维生素、激素、核苷酸以及血清 等。(3)胚胎干细胞来源于早期胚胎或原始性腺，在功能上具有发育的全能性。胚胎干细胞的 主要用途包括：治疗人类的某些顽疾；培育各种组织器官，用于器官移植，解决供体器官不 足和器官移植后免疫排斥的问题；作为在体外条件下研究细胞分化的理想材料。 2重组人血小板生成素(rhTPO)是一种新发现的造血生长因子，下图为通过乳腺生物反应器 产生 rhTPO
9、 的相关过程。 (1)在获取目的基因时_(填“能”或“不能”)用 Sma切割， 原因是_ _。 重组质粒中的标记基因是_， 标记基因的作用是_。 (2)受精过程中，防止多精入卵的屏障包括_和_，判断受精完成的标 志是_。 (3)通常采用_技术将重组质粒导入受精卵，图中所示的过程与胚胎工程相关的有 _ _(至少写出两个)。 答案 (1)不能 Sma的酶切位点位于目的基因中，如果用 Sma切割，不能得到完整的目 的基因 抗卡那霉素基因 鉴别受体细胞中是否含有目的基因，以便筛选 (2)透明带反应 卵细胞膜反应 雌雄原核的融合 (3)显微注射 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植(任选两个) 解析 (1)
10、题图中目的基因上存在三个限制酶切割位点，由于 Sma的酶切位点位于目的基因 中，利用该限制酶切割会破坏目的基因，因此应选用 Hind和 Xho两种限制酶切割目的基 因，而利用这两种限制酶切割质粒会破坏质粒上的抗四环素基因，则应选用质粒上的抗卡那 霉素基因作为标记基因。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，以便筛选。 (2)受精过程中，防止多精入卵的屏障包括透明带反应和卵细胞膜反应，雌雄原核完成融合是 受精完成的标志。(3)将重组质粒导入受精卵常用的是显微注射技术；题图中所示的过程与胚 胎工程相关的有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。 考向二 生物技术的安全性和伦理问题 3 “试管婴儿
11、”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精， 并在试管中 培养得到早期胚胎，再将早期胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。这项技术不仅使一部分不能 生育的夫妇重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答下列问题： (1)“试管婴儿”技术在生物学上主要依据的原理是_。 A有性生殖 B组织培养 C克隆技术 D基因工程 (2)要通过人工方法得到“同卵双胞胎”，采用的技术是_。同卵双胞胎的性别是 否相同？_(填“是”或“否”)。 (3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区 别是_ _ _， 在技术手段上的区别是_。 (4)现在大多数人反对
12、设计婴儿性别，其原因是_。 答案 (1)A (2)胚胎分割移植 是 (3)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症， 后者可以用于 治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病 后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断 (4)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德 解析 (1)试管婴儿也是由精子与卵细胞结合形成的受精卵发育而来的，是有性生殖的产物。 (2)进行胚胎分割移植，可形成同卵双胞胎，二者性别完全相同。(3)“试管婴儿”技术主要用 于帮助不孕夫妇孕育胎儿；“设计试管婴儿”技术可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞 移植等的疾病。(4)设计婴儿性别会引起性别比例失调，违反了伦理道德。 4现代生物技术在造福人类
13、的同时，也可能引起一系列的安全性和伦理问题，回答以下有关 问题： (1)为了减少转基因技术对人类的危害，在转基因生物或其产品的研究过程中若用大肠杆菌作 为转基因的受体菌株，限定必须使用在_条件下便会死去的菌株。 (2)生物武器包括_、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等。 (3)对于“基因身份证”，反对者认为：通过基因检测确定和治疗遗传病目前困难重重，而且 存在个人基因资讯泄露造成社会生活中出现_的风险，因此没有必要进行基因检 测。 答案 (1)37 摄氏度人体温度 (2)致病菌 (3)基因歧视 解析 (1)转基因生物的安全性问题主要包括食物安全、生物安全、环境安全，为了减少转基 因技术对
14、人类的危害，在转基因生物或其产品的研究过程中若用大肠杆菌作为转基因受体的 菌株，限定必须使用在 37 摄氏度人体温度条件下便会死去的菌株。 (2)生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等。 (3)对于“基因身份证”，反对者认为：通过基因检测确定和治疗遗传病目前困难重重，而且 存在个人基因资讯泄露造成社会生活中出现基因歧视的风险，因此没有必要进行基因检测。 考点二考点二 生态工程生态工程 1生态工程的原理和实例 2根据实例，确定生态工程的原理 生态工程实例 生态工程原理 无废弃物农业 遵循物质循环再生原理 在人工林中增加植被层次 遵循物种多样性原理 太湖水体富营养化，引起大面
15、积水华 违反协调与平衡原理 前面造林，后面砍林 违反整体性原理 3.生态农业设计 6 大原则 (1)应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则； (2)应当能够构成一个合理的生产 结构；(3)应当充分利用自然界的物质和能量资源；(4)应当体现减少环境污染的原则；(5)应当 充分考虑经济、社会和生态的综合效益；(6)所设计的生态农业系统，从理论上看应当能够实 现良性循环。 4整体性原理和系统整体性原理的对比分析 (1)整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，如林业建 设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料 等问题。 (
16、2)系统整体性原理指总体功能大于各部分之和， 即 112， 目的是保持系统有很高的生产力， 如藻类和珊瑚虫组成的高效的植物动物营养循环使珊瑚礁能够保持很高的系统生产力，体 现了系统整体性原理。 考向 生态工程的原理和应用 5(2019 河南开封模拟)党的十九大报告指出：“大力度推进生态文明建设，全面节约资 源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降。重大生态保护和修复工程进展顺利，森林覆盖率 持续提高。生态环境治理明显加强，环境状况得到改善。”请回答下列与生态工程有关的问 题： (1)上述成就的取得与走生态经济之路有关，生态经济主要遵循“_”的原 则， 而相关的最重要手段之一就是生态工程。 如人们对
17、已被破坏的生态环境进行修复和重建， 对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进了人和自然的和谐发展。 (2)“全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降”，其手段之一是实现废弃物的资 源化，这在很大程度上与生态工程所遵循的“_原理”有关。 (3)早期建设“三北防护林”过程中，辽宁西部章古台地区的樟子松林由于生物种类过于单 一，使得松毛虫肆虐，原本茂密葱绿的森林甚至成为鸟兽了无踪影的“不毛之地”。这与生 态工程所遵循的“_原理”不符， 与该基本原理相应的生态学理论基础是_。 (4)珊瑚虫与某些藻类共生组成的珊瑚礁区，众多的生物通过食物关系互相依存，就可以在有 限的资源条件下，产生或容纳
18、更多的生物量，提高了系统生产力。珊瑚礁之所以能够保持如 此高的生产力，得益于实现了“112”的“_原理”。 (5)人类处在一个社会经济自然复合而成的巨大系统之中，在植被贫瘠地区号召农民植树 造林的同时，还应关注他们的生活问题，才能避免发生“前面造林，后面砍林”的现象，从 根本上达到造林护林的目的。这遵循的是生态工程的“_原理”。 (6)我国南方水网地区的“桑基鱼塘”模式，把桑、蚕、鱼、稻等单个生产系统通过优化组合， 有机地整合到一起， 成为高效生态系统。 此与生态工程建设所遵循的“_原理” 有关。 (7)生态工程对恢复和重建受损的生态环境有重要作用，但为什么不能走“先污染、破坏，后 治理”的老
19、路？_ _ _。 答案 (1)循环经济 (2)物质循环再生 (3)物种多样性 生态系统的稳定性 (4)系统整体性 (5)整体性 (6)系统的结构决定功能 (7)生态系统的恢复力稳定性是有一定限度的， 因而导致 了生态工程的局限性，使生态工程并不能解决所有的污染、破坏问题 解析 (1)生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物成为本系 统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济的最重要的手段之 一就是生态工程。 (2)“全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降”，其手段之一是实现废弃物的资 源化，这在很大程度上与生态工程所遵循的“物质循环再生原理
20、”有关。 (3)生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，生态系统的稳定性越高。早期建设“三北防 护林”过程中，辽宁西部章古台地区的樟子松林由于生物种类过于单一，使得松毛虫肆虐， 原本茂密葱绿的森林甚至成为鸟兽了无踪影的“不毛之地”。这与生态工程所遵循的“物种 多样性原理”不符，与该基本原理相应的生态学理论基础是生态系统的稳定性。 (4)系统整体性原理强调各组分之间要有适当的比例关系， 只有这样才能顺利完成能量、 物质、 信息等的转换和流通，并实现“112”的效果。珊瑚虫与某些藻类共生组成的珊瑚礁区， 众多的生物通过食物关系互相依存， 就可以在有限的资源条件下， 产生或容纳更多的生物量， 提高了
21、系统生产力。珊瑚礁之所以能够保持如此高的生产力，得益于实现了“112”的 “系统整体性原理”。 (5)人类处在一个社会经济自然复合而成的系统中，进行生态工程建设时，不但要考虑到 自然生态系统的规律，更重要的是还要顾及经济和社会等系统的影响力。如在植被贫瘠地区 号召农民植树造林的同时， 还应关注他们的生活问题， 才能避免发生“前面造林， 后面砍林” 的现象，从根本上达到造林护林的目的。这遵循的是生态工程的“整体性原理”。 (6)系统的结构决定功能原理是指生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变 和优化结构，达到改善系统功能的目的。我国南方水网地区的“桑基鱼塘”模式，把桑、蚕、 鱼、稻
22、等单个生产系统通过优化组合，有机地整合到一起，成为高效生态系统，大大提高了 系统的生产力。此与生态工程建设所遵循的“系统的结构决定功能原理”有关。 (7)生态工程对恢复和重建受损的生态环境有重要作用，但生态系统的恢复力稳定性是具有一 定限度的，因而导致了生态工程的局限性，使生态工程不能解决所有的污染、破坏问题。所 以生态工程中不能走“先污染、破坏，后治理”的老路。 6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。请回答下列问题： (1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步
23、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_(填“生 态系统”“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第_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、_、_、_原理。 答案 (1)无氧和有氧(或细胞) (2)群落 一 生产者 太阳 (3)物质循环再生 物种多样 性 系统学和工程学 解析 (1)依据题干提供的信息分析可知，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼 吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼
24、氧池时，微 生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。(2)植物池中所有的生物构成了群落。植物处于 食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。 (3)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理、系统学和 工程学原理、物质循环再生原理等。 1下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答下列问题： (1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照 14 h，黑暗 10 h)饲养成年雌鼠，并注 射促性腺激素，目的是_。然后从雌鼠输卵管中取出卵子；并从雄鼠附睾 中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是使_。 再在 37 、5%CO2条
25、件下，精卵共同作用 4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎 的变化，第 5 天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎 _期开始的标志。 (2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除精核，再用细胞松弛素 B 处理 (作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新 品种选育中的显著优点是_ _。 (3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵母细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小 鼠丙的基因来源于_。 答案 (1)促使其超数排卵 精子获能 囊胚 (2)后代都是纯合子，可明显缩短育种年限 (3)甲的体细胞核和乙的细胞
26、质中的线粒体 解析 (1)体外受精需要获得卵母细胞，可用促性腺激素促使雌性动物超数排卵。获得的精子 必须经获能处理才具备受精能力。一般早期胚胎发育至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植。 (2)细胞松弛素 B 处理使未受精的卵细胞染色体加倍， 由形成的细胞发育成的个体类似于植物 单倍体育种技术，因此优点是后代都是纯合子，可明显缩短育种年限。(3)小鼠丙的基因大部 分来自甲的体细胞核，少部分来自乙的线粒体。 2利用病原微生物、毒素、生化毒剂等作为战争武器，危害性极大。阅读下列材料，回答问题： 材料一 联合国组织的一个专家小组的研究报告指出，虽然许多国家签订了禁止生物武器 公约 ， 但对生物武器的研制工作
27、并未停止， 因此， 对生物武器防治方法的研究也应得到加强。 材料二 将生物战剂做成干粉或液体喷洒到空气中，形成有害的气雾云团，叫做“生物战剂 气溶胶”。它的颗粒很小，肉眼很难看得见，渗透力极强，杀伤范围广。一些通常通过食物 或昆虫传播的病原体也可以通过气溶胶经呼吸道感染，所以，使人致死的剂量较其他感染途 径小。 (1)有可能成为“生物战剂气溶胶”病原体的生物，应属于哪些类群？(请列举两例) _。 (2)人体抵抗病原体的第一道防线是_。最有效的防线是_。 (3)在战争中，为预防敌方使用生物武器，你认为参战部队采取的最有效措施是 _。 请简述这一措施的原理： _ _。 答案 (1)细菌、病毒、衣原
28、体、立克次氏体等(答两项即可) (2)皮肤、黏膜 特异性免疫(或 第三道防线) (3)接种常见病原体的疫苗 使参战人员体内产生相应的抗体和记忆细胞， 当病 原体侵入人体时，会迅速产生强烈的免疫反应 解析 人体免疫有三道防线：第一道防线是皮肤和黏膜，第二道防线是体液中的杀菌物质和 吞噬细胞，第三道防线是特异性免疫，其中最有效的是第三道防线。常见的生物武器有致病 菌、病毒等，所以预防生物武器的最有效措施是接种疫苗。 3回答下列有关生态工程的问题： (1)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 染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。 (2)生态农业建设中，处理秸秆的主要方式是用作沼气发酵和培养食用菌，而不采用燃烧的方 法。这样做有哪两方面的意义？ _ _； _。 通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调， 体现了生态工程的_原理。 答案 (1)遭到破坏的生态环境(或受损的生态系统) (2)大大提高了能量的利用效率，使生 态系统中的能量持续高效地流向对人类最有益的部分 减轻了对环境的污染 整体性 解析 (1)生态工程的主要任务是生态修复。(2)农作物秸秆的废物资源化，避免了能源浪费和 环境污染。建设生态工程不仅仅需要考虑生态保护，还要考虑国计民生，体现的是整体性原 理。