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1、,第20讲 胚胎工程和生态工程,专题九 现代生物技术专题,1.从受精卵谈起(a)。 2.胚胎工程(a)。 3.生态工程的主要类型(a)。 4.生态工程在农业中的应用(a)。 5.活动：庭院生态系统的经济效益分析(a)。,考纲要求,内容索引,梳理核心要点,排查易混易错,热点考向探究,01,梳理核心要点 SHU LI HE XIN YAO DIAN,1.理清胚胎发育过程中的几个相关名词 (1)卵裂： 不断进行细胞分裂。 卵裂期的细胞具有 。卵裂过程中， 细胞只分裂，不生长，细胞体积变小。 (2)囊胚：卵裂球的细胞继续分裂，细胞间逐渐出现小的腔隙，它们最后汇合成一个大腔，成为中空的细胞团。如图所示：
2、,受精卵,全能性,滋养层,内细胞团,发育,(3) ：囊胚进一步发育，囊胚内的细胞不断增殖分化，逐渐形成一个圆盘状结构，分为内胚层和外胚层。外胚层细胞在胚盘正中线处形成一条增殖区，该区的细胞增殖分裂进入内、外胚层之间形成中胚层。这时的胚胎称为原肠胚。原肠胚的内、中、外三个胚层逐渐分化形成各种器官原基。,原肠胚,2.胚胎工程中的相关技术操作 (1)体外受精和胚胎体外培养,超数排卵,获能,受精卵,胚胎移植,(2)胚胎移植与胚胎分割,供、受体,超数排卵,同种,受体母牛,提醒 (1)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素对供、受体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。 (2)胚
3、胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞并发育而成或胚胎分割形成的。 (3)胚胎分割的2个注意事项 材料选择：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。 分割注意点：选材为囊胚时，注意将内细胞团均等分割。,3.三种获得新个体方法的比较,有性,无性,有性,两个,三个,细胞核,胚胎体外,胚胎移植,4.胚胎干细胞培养及核移植 (1)胚胎干细胞培养 胚胎干细胞：当受精卵分裂发育成 (囊胚)时，内细胞团的细胞为胚胎干细胞(ES细胞)。 特点：胚胎干细胞是一种 的细胞，具有 和二倍体核型。 功能：在适当条件下，胚胎干细胞可被诱导分化为多种细胞、组织，具有重要的生产
4、和临床医学价值。,早期胚胎,未分化,发育的全能性,培养过程,内细胞团,细胞分化,(2)胚胎干细胞核移植,细胞核,胚胎移植,5.生态工程 (1)生态工程的原理、研究对象及主要类型,整体,协调,循环,再生,社会经济自然,(2)生态工程在农业中的应用 传统农业措施： 、间种、轮种等。 生态工程在农业生产中的应用 a.庭院生态工程。 b.农业生态工程： 业、畜牧业。 我国农业生态工程的主要技术 a.物质的 技术。 b.洁净可再生的 开发技术：太阳能、沼气(生物能)、风能、潮汐能、水电能。 c.种植业和 合理优化技术。,套种,种植,良性循环,新能源,畜牧业,提醒 建立农业生态系统的最终目的是实现对能量的
5、多级利用，提高能量的利用率，使能量尽可能多地流向对人类有益的部分。,02,排查易混易错 PAI CHA YI HUN YI CUO,1.胚胎工程的正误判断 (1)从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精( ) 提示 从卵巢中采集的卵母细胞需培养成熟(M中期)后才可与获能的精子进行体外受精。 (2)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性( ) 提示 囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，滋养层发育形成胚胎的附属结构或胚外结构，如胎盘。 (3)囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大( ) 提示 受精卵到囊胚形成的过程中，主要发生了卵裂，卵裂过程中，每个细胞的体积不断缩小，细胞的总体积基本不变或
6、略有缩小。,(4)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割( ) 提示 胚胎分割时，需将内细胞团均等分割。 (5)原肠胚时期的每一个细胞都属于全能干细胞( ) 提示 原肠胚细胞已经具有三个胚层的分化。 (6)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点( ) (7)囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的( ) (8)“借腹怀胎”过程中，提供细胞核的个体为供体，提供去核细胞质的个体为受体( ) (9)哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是每个细胞的DNA含量不断增加，全能性增高 ( ) (10)对某一胚胎的干细胞核移植，产生的动物中雄性和雌性的概率各
7、占1/2( ),2.生态工程的正误判断 (1)生态农业的指导思想是环境与经济协调发展( ) (2)生态工程是无消耗、多效益的工程( ) 提示 生态工程是少消耗，而不是无消耗。 (3)设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化 ( ) 提示 生态农业应同时注重生态效益和经济效益。 (4)同一土地上轮流种植不同作物属于轮种( ) (5)“过腹还田”属于节水和废水处理与应用的生态工程( ) (6)南方的桑基鱼塘生态工程属于物质的良性循环技术( ) (7)农业主要包括种植业和畜牧业，是人类食物生产系统的两大支柱( ),(8)矿区废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经
8、济效益( ) 提示 矿区废弃地生态修复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建。 (9)“秸秆的多级利用”充分体现了生态工程的物质循环再生原理( ) (10)建立生态农业时巧设、增设食物链的目的是使食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低( ) 提示 建立生态农业时巧设、增设食物链，增加了能量利用的环节，系统总能量利用率提高。,03,热点考向探究 RE DIAN KAO XIANG TAN JIU,解析 个体发育的起点是受精卵。基因敲除是用含有一定已知序列的DNA片段与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，整合至受体细胞基因组中并得到表达的一种外源DNA导入技术。,考向
9、一 考查胚胎工程 1.(2019浙江嘉丽3月联考)2018年底，一对“基因编辑婴儿”在广东出生，因其基因被修改，所以能天然抵抗HIV，但也可能因此造成新的免疫缺陷。请回答下列问题： (1)该实验基因编辑的操作对象，即个体发育的起点是_。“基因编辑婴儿”能抵抗HIV的机理：HIV进入人体后以CD4T细胞为目标进行猛烈攻击，但病毒需要找到细胞膜上CCR5或CXCR4的受体才能发起进攻，因此采用修改受体基因或者_技术，使细胞膜上不再具有相应受体即可避免被HIV攻击。,1,2,3,4,受精卵,基因敲除,(2)囊胚进一步发育后形成原肠胚，原肠胚中_是三个胚层中最晚形成的。胚胎干细胞具有重要的临床医学价值
10、，在培养胚胎干细胞时，通常培养到内细胞团突出_外时，再将其分解成单个细胞培养。,1,2,3,4,中胚层,饲养层,解析 原肠胚中的中胚层是三个胚层中最晚形成的。胚胎干细胞培养时，通常培养到内细胞团突出饲养层外时，然后用酶消化或机械剥离内细胞团，再把它用酶消化成单个细胞，置于新鲜培养液中培养。,(3)改良动物时，可采用转基因技术将目的基因导入胚胎干细胞内，经培养后再取其细胞核移植到_中，发育到早期囊胚后再植入代孕母的_。,1,2,3,4,去核卵细胞,输卵管或子宫角,解析 动物核移植的受体细胞往往是去核卵细胞，待重组细胞发育到早期囊胚后再植入代孕母的输卵管或子宫角。,(4)动物体细胞核移植的成功率低
11、于胚胎干细胞。采用调节培养基中的血清浓度等处理，可促进重组细胞中基因表达所需的_的启动。,1,2,3,4,分子开关,解析 重组细胞基因表达需要启动相应的分子开关。,2.某小组欲进行胚胎干细胞(ES细胞)的一系列研究。请回答下列问题： (1)ES细胞能分化出成体动物的所有组织和器官，这体现了ES细胞的_。为获得适合人体移植的猪器官，减弱或消除排斥反应，可对ES细胞进行_。,1,2,3,4,发育全能性,基因敲除,解析 ES细胞具有发育全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官。为获得适合人体移植的猪器官，减弱或消除排斥反应，可对ES细胞进行基因敲除。,(2)一个ES细胞变成ES细胞群的过程中，细胞_
12、(填“可能”或“不可能”)出现接触抑制现象。下列关于动物细胞培养和核移植的叙述，正确的是_。 A.从原代培养物或细胞系中选择和纯化无法获得细胞株 B.动物细胞培养基中添加胰岛素的目的是调节血糖浓度 C.胚胎干细胞培养时，加滋养层细胞是为了抑制胚胎干细胞分化 D.核移植形成的重组细胞在初次分裂时核基因不转录,1,2,3,4,可能,解析 ES细胞是正常体细胞，其分裂形成细胞群的过程中，若不发生基因突变，则会出现接触抑制现象；若发生基因突变，则可能不会出现接触抑制现象。通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞，称为细胞株，A错误； 在动物体内，胰岛素的作用是降低血糖，
13、而动物细胞培养不需要调节血糖浓度，B错误； 胚胎干细胞培养时，加饲养层细胞是为了抑制胚胎干细胞分化，C错误； 对于核移植形成的重组细胞，在初次分裂时核基因不转录，D正确。,1,2,3,4,(3)为获得含兔褐毛基因的转基因小鼠，可将褐毛基因通过_法导入ES细胞核中，再将该核移植到去核的卵细胞中，经过_、胚胎培养、胚胎移植，最终由代孕母鼠产下克隆小鼠。,1,2,3,4,显微注射,胚激活,解析 培育转基因动物时，导入目的基因最有效的方法是显微注射法，因此为获得含兔褐毛基因的转基因小鼠，可将褐毛基因通过显微注射法导入ES细胞核中，再将该核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植，最终由代孕
14、母鼠产下克隆小鼠。,(4)为获得大量的上述克隆小鼠，可用转基因的小鼠胚胎成纤维细胞进行体细胞克隆。因为含有褐毛基因的胚胎成纤维细胞可进行_培养，理论上可获得无限个转基因小鼠。,1,2,3,4,传代,解析 为获得大量的上述克隆小鼠，可用转基因的小鼠胚胎成纤维细胞进行体细胞克隆。因为含有褐毛基因的胚胎成纤维细胞可进行传代培养，理论上可获得无限个转基因小鼠。,考向二 考查生态工程 3.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，这是利用了农业生态工程中的_ _
15、技术。,1,2,3,4,物质,的良性循环,秸秆家畜粪便农田,洁净可,再生的新能源开发,解析 由题图可知，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。,1,2,3,4,(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。,1,2,3,4,合理优
16、化,水土流失,生物多样性,种间关系,解析 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。,4.(2018浙江11月选考)某农业生态工程示意图如图，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。,物质循环,系统的实际消费,解析 根据题图可知，该农业生态工程的生态工程原理主要是物质循环(再生)，农业生态工程的效益分析包括三方面：系统内部
17、的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献。,1,2,3,4,(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。,1,2,3,4,间种,种植业和畜牧业合理优化,解析 桑基上种植大豆属于间种技术，桑基上放养适量的鸡鸭等动物用到的技术属于种植业和畜牧业合理优化技术。,解析 影响重组DNA导入受体细胞的效率的主要因素有重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度等。农杆菌介导法的基本过程：农杆菌感染植物携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞将其插入到受体细胞的基因组中。只有抗虫基因在受体细胞内稳定和高效地表达，才能获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种。,(3)某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率，除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外，还需考虑的主要因素有_(答出2点即可)。农杆菌介导法是目前植物转基因的常用方法，该方法的基本过程是农杆菌感染植物时，_，并将其插入到受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中_。,1,2,3,4,重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度,携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞,稳定和高效地表达,