课件44张PPT。第3讲
胚胎工程与生态工程考点(一)
从受精卵谈起增多营养物质种类减少有机物总量和所含能量不变每个细胞内的DNA总量减小每个细胞体积增多细胞数目和DNA总量考点(二) 胚胎工程操作流程分割要求相关的酶切割针、切割刀分割工具均等分割三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎相同点具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性具备双亲的遗传性状主要与供核个体相同遗传特性有性生殖或保持原生殖方式有性生殖无性生殖生殖方式DNA重组体外受精核移植技术考点(三) 生态工程
“单元过关 梯度训练”见“单元过关 梯度训练（十六）”
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第十六单元 现代生物科技专题
第3讲 胚胎工程与生态工程
[知考纲·明考情]
知识内容
考试要求
考情统计
2018·11
2018·4
2017·11
2017·4
2016·10
2016·4
2015·10
从受精卵谈起
均为考试内容
胚胎工程
生态工程的主要类型
生态工程在农业中的应用
第32题(二)(1)(2)
第32题(二)
活动：庭院生态系统的经济效益分析
考点(一) 从受精卵谈起
1．受精作用
(1)受精的概念：成熟的精卵融合成为受精卵的过程。
(2)受精的过程：精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合、精细胞核与卵细胞核融合等几个过程。其中核融合是实质阶段。
(3)精卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白是同种动物精卵受精发生的原因之一。
2．胚胎发育的过程
(1)发育过程
(2)胚层的分化
①外胚层：分化为中枢神经系统、感觉器官、皮肤的表皮及其附属器等。
②中胚层：分化为大多数的系统器官及皮肤的真皮。
③内胚层：分化为消化道和呼吸道等的上皮组织及某些腺体。
1．下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( )
A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层
解析：选A 动物精子、卵细胞表面存在的特异性受体蛋白，决定了只有同种动物精卵才能结合；卵裂时随着分裂的进行，其细胞的体积在逐渐变小；囊胚期的细胞开始出现分化，其外表的一层细胞即滋养层，将发育成胚胎的附属结构或胚外结构，不具有发育的全能性；囊胚可继续分化为具有三个胚层的原肠胚。
2．动物的皮肤来源于( )
A．外胚层 B．中胚层
C．内胚层 D．外胚层和中胚层
解析：选D 皮肤包括表皮和真皮，表皮来源于外胚层，真皮来源于中胚层。
3．关于卵裂期与囊胚期的比较，以下说法错误的是( )
A．卵裂期的各细胞结构功能基本相同
B．囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变
C．囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的
D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞之间的差异不是由复制水平上的差异引起的，而是由转录水平上的差异引起的
解析：选C 卵裂期细胞未分化，各细胞结构功能基本相同；囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质没有改变；细胞分化是基因的选择性表达引起的；囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是转录形成的mRNA不同引起的。
1．掌握受精作用的过程
2．牢记卵裂期内细胞或物质的变化规律
项目
变化
细胞数目和DNA总量
增多
每个细胞体积
减小
每个细胞内的DNA总量
不变
有机物总量和所含能量
减少
营养物质种类
增多
考点(二) 胚胎工程
1．胚胎工程
(1)含义：在胚胎发育过程中进行的胚胎操作技术。
(2)技术：主要包括体外受精，胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
(3)研究对象：主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。
2．体外受精和胚胎体外培养
3．胚胎移植
(1)概念：指将经济价值较高、遗传性状优良的母畜，经过激素处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。
(2)供体：指提供胚胎的动物。
(3)受体(代孕母)：接受胚胎的动物。
(4)过程
(5)意义：胚胎工程中获得后代的唯一方法。
4．胚胎分割
(1)概念：借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。
(2)基本过程
(3)意义：可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖良种家畜的方法。
5．胚胎干细胞
(1)来源：囊胚内细胞团。
(2)培养
(3)应用
①胚胎干细胞核移植：将胚胎干细胞核移植到去核卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。
②用干细胞克隆器官，为器官移植提供器官。
1．掌握胚胎移植生殖范畴归属的判定方法
2．明确胚胎分割的方法选择及操作流程
早期胚胎
卵裂球
分割工具
切割针、切割刀
相关的酶
分割要求
均等分割
操作流程
1．胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图回答下列问题：
(1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于________，细胞B的名称是__________。
(2)应用2中牛完成体内受精的场所是____________，刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为____________期，这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有__________________、胚胎移植等。
(3)获得更多基因型完全相同的牛，可采用图中的______应用____________ 的培养技术。该技术具体操作时的注意要点是____________________。
(4)在体外进行动物细胞培养时，通常需要一定的气体环境，其中加入二氧化碳的主要作用是______________。
解析：(1)由图示可知应用1中获得的小牛为克隆牛，其细胞核遗传物质来源于供体1，细胞质遗传物质来源于供体2，因此其遗传物质来源于供体1和供体2。(2)牛完成体内受精的场所是输卵管；一般发育到桑椹胚或囊胚时期时进行胚胎移植；这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。(3)胚胎分割使来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。对囊胚阶段的胚胎进行分割时要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)动物细胞培养时，加入二氧化碳的作用是维持培养基的pH。
答案：(1)供体1和供体2 卵细胞 (2)输卵管 桑椹胚或囊胚 体外受精、早期胚胎培养 (3)囊胚 胚胎分割 将内细胞团均等分割 (4)维持适宜pH
2．世界首个细胞核移植“三父母”婴儿已于2016年4月在墨西哥诞生，引起全球广泛关注。医生首先从母亲的卵细胞取出细胞核，并将其注入已去掉细胞核的捐赠者的卵细胞内，重组细胞就拥有了母亲的核DNA以及捐赠者的线粒体DNA，最后再利用精子进行体外受精。请回答：
(1)医生用这一方法同时培育了5个胚胎，因此母亲的卵巢事先需经__________处理以获得更多的卵细胞；体外受精前，精子需经培养达到__________状态。
(2)下列关于体外受精及胚胎工程的叙述，错误的是( )
A．精子和卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白
B．2～8细胞期的卵裂球每一个细胞都具有全能性
C．中胚层是由外胚层的细胞增殖分裂形成的
D．体外受精使用的培养液和早期胚胎培养液成分相同
(3)受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床，通常移植的最适宜时期是__________________________。胚胎发育到一定阶段，会形成滋养层细胞，这部分细胞将发育成________________。
(4)在英国获得批准的“三父母”技术则不同，是捐献者的卵细胞与父亲的精子经体外受精形成的受精卵去核后，注入父、母亲所形成受精卵的核，以剔除母亲线粒体中有缺陷的基因信息。该过程涉及的生物技术有体外受精、____________、____________和胚胎移植。
解析：(1)胚胎工程中，对于供体需要注射促性腺激素，促其超数排卵。体外受精之前，对于精子进行培养，达到获能状态才可与成熟的卵细胞进行受精。(2)体外受精和早期胚胎培养所需的培养液不同，早期胚胎培养时，需要根据胚胎发育的不同阶段更换培养液。(3)胚胎移植对象为早期胚胎，适宜移植的早期胚胎是囊胚或桑椹胚期。囊胚期的滋养层细胞，已经发生了分化，这部分细胞将来会发育成胚胎的附属结构。(4)题中信息显示，获得“三父母”个体，需进行核移植、体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植等操作。
答案：(1)超数排卵(促性腺激素) 获能 (2)D (3)发育到8细胞以上的胚胎(早期囊胚、早期胚胎、桑椹胚也可) 胚胎的附属结构(胚外结构、胚盘等合理答案也可)
(4)核移植 胚胎体外培养
1．关注胚胎工程操作过程中的五个易错点
(1)精子获能的理解：成熟的精子需体外获能后才能与卵细胞结合，这里的获能是指获得受精能力而不是获得能量。
(2)胚胎体外培养过程对培养液的要求：需要配制一系列含有不同成分的培养液，用以培养不同发育时期的胚胎。
(3)并非所有的生物都需胚胎移植：胚胎移植是哺乳动物胚胎工程中获得后代的唯一方法，而蛙、鱼等体外受精的动物不需要胚胎移植。
(4)胚胎移植的对象为早期胚胎(如桑椹胚或囊胚)，受精卵或原肠胚均不可作为移植对象。
(5)良种个体后代的遗传特性是由雄性供体和雌性供体决定的，受体只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。
2．辨析克隆动物、试管动物与转基因动物
项目
克隆动物
试管动物
转基因动物
技术
核移植
体外受精
DNA重组
生殖方式
无性生殖
有性生殖
有性生殖或保持原生殖方式
遗传特性
主要与供核个体相同
具备双亲的遗传性状
具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性
相同点
三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎
考点(三) 生态工程
1．生态工程的研究原理和研究对象
(1)原理：整体、协调、循环、再生。
(2)研究对象：社会－经济－自然复合生态系统。
2．生态工程的主要类型
(1)物质循环利用的生态工程
①城市生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处理。
②农村地区发展养殖业，将农作物秸秆“过腹还田”等。
(2)节水和废水处理与应用的生态工程：农业区域实施节水灌溉技术，城市、工业开发节水性质的生态系统；对废水、污水等实施减量、回收、再生和再循环的措施。
(3)山区小流域综合治理与开发的生态工程：利用小流域自然资源，将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业结合。
(4)清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程：经发酵处理生产沼气，开发利用太阳能、风能等清洁及可再生能源。
3．农业生态工程的主要技术
(1)物质的良性循环技术。实例：“蔬菜—鸡、猪—沼气”系统、桑基鱼塘生态工程、农作物秸秆“过腹还田”等。
(2)洁净可再生的新能源开发技术。实例：利用太阳能、风能、潮汐能、生物能(微生物发酵产生沼气)等。
(3)种植业和畜牧业合理优化技术。实例：以农业生态系统内部物质良性循环为基础，尽量少用农业生态系统外部的化肥和农药，提高农作物产量和畜牧业产品的产量，优化组合种植业、畜牧业等产业结构，以求得最大的经济效益和生态效益。
(4)设计高效可行的套种、间作和轮作制度；利用动物的习性不同，设计多种立体养殖技术；利用生物种间关系，发展生物防治技术等。
1．在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识判断，下列说法错误的是( )
A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律
B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用
C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例
D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准
解析：选B 生态系统中，物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力，两者有着自身的运行规律；物质可循环利用，能量不可循环(反复)利用；“退耕还林、还草”体现了人与自然的和谐统一；各种生物在生态系统的稳定中均起着一定作用，人类必须注意自己对生态系统的影响，确定自己的消耗标准，防止过度消耗对自然环境造成破坏。
2．(2018 ·浙江 11 月选考，节选)某农业生态工程示意图如下，回答下列问题：
(1)该农业生态工程体现的生态工程原理主要是__________。对该工程的经济效益分析，可从系统内部的投入和产出、__________、系统的有效贡献等三方面进行核算。
(2)若要提高该工程的经济效益，可采用农业生产的__________技术在桑基上再种植大豆，也可采用农业生态工程的______________________技术放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。
解析：(1)根据题图中农业生态工程示意图可知，蔗叶、蚕沙养鱼，塘泥作为甘蔗和桑树的肥料回到桑基和蔗基，桑叶养蚕，而桑葚、蚕茧、鱼和甘蔗均可加工，为人类利用，这样有利于实现物质的良性循环。可从系统内部的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献等三方面分析该工程的经济效益。(2)为了提高该工程的经济效益，可采用间种技术在桑基上种植大豆，也可以适量放养鸡鸭等动物来优化种植业和畜牧业等产业结构。
答案：(1)物质循环 系统的实际消费
(2)间种 种植业和畜牧业合理优化
3．(2017·浙江4月选考，节选)回答与生态工程有关的问题：
(1)对农作物秸秆多途径利用的基本过程示意图如下，贯穿全过程的核心技术是________________技术。其中“过腹还田”的具体途径是__________________________________。将秸秆和动物粪便等通过微生物发酵产生沼气，这利用了农业生态工程中的____________________技术。
(2)农业生产上，畜牧业依赖和受制于种植业，可以通过种植业和畜牧业的________技术提高经济和社会效益。“退耕还林”后，林地的增加可以减少________，更有利于受损生态系统的恢复。使用农药能有效控制农业害虫，但也使生态系统的______________减少，因此利用生物的________进行生物防治是今后的发展方向。
解析：(1)由图可知该农业生态系统通过物质的良性循环技术把秸秆多途径利用，其中“过腹还田”的具体途径是“秸秆→家畜→粪便→农田”使废物资源化，实现循环经济；太阳能、沼气、风能、潮汐能、水电能属于洁净可再生的新能源开发技术。(2)种植业和畜牧业通过合理优化，整体效益高于优化前；“退耕还林”后，林地的增加可以减少水土流失；使用农药能有效控制农业害虫，但也使生态系统的生物多样性减少，因此利用生物的种间关系发展生物防治技术是今后的发展方向。
答案：(1)物质的良性循环 秸秆→家畜→粪便→农作物→农田 清洁可再生的新能源开发
(2)合理优化 水土流失 生物多样性 种间关系
掌握常见的四种农业生态工程模式
(1)桑基鱼塘模式：
人工建立的高产稳产的农业生态系统，属于水陆交换的物质循环系统。做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收，如图所示。
(2)沼气农田立体养殖模式：
属于物质、能量的多层分级利用系统。通过控制温室内的温度、光照、气体和水肥等因素，缩短生产周期，大幅度提高粮食、蔬菜和水果的产量和质量。
(3)农林牧渔联合生产系统，如农林牧渔生产体系初级模式和粮桑渔畜农业生态体系。
(4)小型农业生态工程——庭院生态工程：其特点是生产者、消费者、分解者齐全，物质循环、能量流动畅通。
