生物现代生物科技 第38讲 胚胎工程与生态工程（选修3）.ppt

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1、生物课标版第38讲胚胎工程与生态工程考点一胚胎工程考点一胚胎工程教材研读教材研读一、体内受精和早期胚胎发育1.精子与卵子的发生项目精子的发生卵子的发生场所睾丸曲细精管卵巢时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体2.受精(1)精子获能:刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化后,才能获得受精能力。(2)卵子的准备:卵子要在输卵管内进一步成熟,到减中期(时期),才具备与精子受精的能力。(3)受精过程主要包括:精子穿过放射冠和透明带,进入卵细胞膜,原核形成和融合。3.胚胎发育过程:受精卵卵裂囊

2、胚原肠胚组织器官分化幼体。(1)哺乳动物的早期胚胎发育是在输卵管中进行的,一般到桑椹胚期进入子宫,囊胚期着床。(2)卵裂:细胞分裂方式是有丝分裂。(3)囊胚:由滋养层细胞和内细胞团构成,内细胞团细胞具有发育全能性,能分化出幼体动物的所有组织器官。(4)原肠胚:出现了三个胚层和原肠腔。二、体外受精、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞1.体外受精2.早期胚胎培养(1)培养液成分:无机盐、有机盐(两盐);维生素、激素(两素);氨基酸、核苷酸(两酸),另外还有水、血清等。(2)胚胎去向:向受体移植或冷冻保存。3.胚胎移植(1)地位:胚胎工程其他技术的最后一道工序。(2)主要过程:(3)意义:充分发挥雌性优

3、良个体的繁殖潜能。4.胚胎分割(1)材料:发育良好,形态正常的桑椹胚或囊胚。(2)实质:胚胎分割可增加动物后代,其实质是动物的无性繁殖或克隆。(3)注意:对囊胚分割时,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。5.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:形态上,体积小、核大、核仁明显;功能上具有发育的全能性;体外培养条件下可以增殖而不分化。(3)培养过程考点二生态工程考点二生态工程一、生态工程与生态经济1.人类设计生态工程的根本目的是遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到生态效益与经济效益的同步发展。2.生态工

4、程的特点:少消耗、多效益、可持续。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。二、生态工程所遵循的基本原理1.物质循环再生原理:物质能够在各类生态系统中,进行区域小循环和全球地质大循环,循环往复,分层分级利用,从而达到取之不尽、用之不竭的效果。2.物种多样性原理:一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。3.协调与平衡原理:处理好生物与环境的协调与平衡,除了考虑生物的生态适应性外,还需要考虑环境承载力(或环境容纳量)。4.整体性原理:人类处在一

5、个社会经济自然复合而成的巨大系统中,进行生态工程建设时,不但要考虑到自然生态系统的规律,还要考虑到经济和社会等系统的影响力。5.系统学和工程学原理: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。另外,系统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,并且实现总体功能大于各部分之和的效果,即“1+12”。三、生态工程的类型与设计原则1.生态工程的类型:根据性质和设计目标的不同,生态工程可以分为以下类型。(1)具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的农业生态工程。(2)以环境保护为目标的林业生态工程,包括水土保持生态工

6、程、防风固沙生态工程、水源涵养生态工程、城市绿化和园林生态工程等。(3)以治理环境污染为目标的治污生态工程,包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊和水源地治理生态工程等。2.设计实施生态工程坚持的原则(1)首先肯定生态工程的作用,特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用。(2)不忘大自然固有的强大的生态恢复力量,不能误认为只要有了生态工程,就可以走发达国家“先污染、破坏,后治理”的老路。1.判断有关胚胎工程说法的正误。(1)(2015江苏单科,3A)乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养。()(2)(2015江苏单科,3C)采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的。()(3)(20

7、15江苏单科,3D)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)(2015四川理综,2A)顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成 的。()(5)(2015四川理综,2B)精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质。()(6)(2015四川理综,2D)受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母 方。()(7)(2014江苏单科,19A)为了获得更多的卵母细胞,需用雌激素对雌性杜泊 羊 进 行 处 理。()(8)(2014江苏单科,19B)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。()(9)(2014江苏单科,19C)为避免代孕绵羊对植入胚胎产

8、生排斥反应,应注射 免 疫 抑 制 剂。()(10)(2014江苏单科,19D)为了进一步扩大繁殖规模,可通过胚胎分割技术 获 得 同 卵 双 胎。()2.判断有关生态工程说法的正误。(1)生态工程是无消耗、多效益的工程。()(2)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。()(3)在建设高新农业时,沼气池的建立遵循了物质循环再生原理。()(4)“总体功能大于各部分之和的效果”是利用系统整体性原理。()(5)在建设生态工程时,既要考虑自然生态系统的规律,还要考虑到经济和 社 会 等 系 统 的 影 响 力。()(6)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。(

9、)(7)根据协调与平衡原理,一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量。()(8)矿山废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经济效益。()(9)我国在西部地区实行退耕还林还草工程,这属于大区域生态系统恢复 工 程。()(10)建立不同的生态工程要依据不同的原理,因地制宜,不能生搬硬套。()突破一胚胎工程突破一胚胎工程1.胚胎工程的操作流程分析考点突破考点突破(1)胚胎移植的生理学基础胚胎能够移入受体的生理基础:哺乳动物排卵后,同种供受体生殖器官的生理变化是相同的。胚胎收集的生理基础:早期胚胎形成后,未与母体子宫建立联系,而是处于游离状态。胚胎在受体内能够存活的生理基础:受体对移入子宫的

10、外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。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联系,且供体胚胎的遗传特性不受影响。(2)胚胎移植的实质:是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换,而胚胎本身的遗传物质并不发生改变,因此各种性状能保持其原来的优良特性。(3)胚胎移植的优势:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,从而大大缩短了供体本身的繁殖周期,大大推动了畜牧业的发展。(4)胚胎移植过程中两次使用激素,第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理;第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵。(5)胚胎移植过程中有两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。2.试管动物与克隆

11、动物的比较比较项目试管动物克隆动物技术基础体外受精、胚胎移植核移植技术、细胞培养、胚胎(分割)移植实例试管牛多利羊过程生殖方式有性生殖无性生殖遗传物质遗传物质来自两个个体遗传物质大部分来自供核生物体意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖周期加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等考向一依托实例分析考向一依托实例分析,考查体外受精与早期胚胎培养考查体外受精与早期胚胎培养1.英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种,其数量少,生育力低。某培育中心欲用试管胚胎技术或克隆技术提高优质马的生育率。请回答:(1)试管胚胎技术中需要采集卵母细胞,采集的卵母细胞经人工培养至(时期),该时期在显微镜下

12、可观察到次级卵母细胞和。(2)体外受精前要对精子进行一定的处理,使其。体外获能通常采用的方法有培养法和。(3)随着动物克隆技术的发展,我们也可以将纯血马的移入其他马的细胞中,将其激活并使之发育成胚胎,植入代孕母马体内。为保证胚胎移植成功,胚胎的供体和受体应保持。(4)纯血马的胚胎干细胞是由早期胚胎或中分离出来的一类细胞,具有胚胎细胞的特性。形态上表现为体积小,细胞核大,核仁明显,功能上具有。答案答案(1)减数第二次分裂中期第一极体(或极体)(2)获能化学诱导法(3)细胞核去核卵母相同生理状态(4)原始性腺发育的全能性解析解析(1)将卵母细胞培养到减数第二次分裂中期,在显微镜下可看到次级卵母细胞

13、和第一极体。(2)精子只有获能后才能与成熟的卵母细胞完成受精作用。体外获能通常采用的方法有培养法和化学诱导法。(3)随着动物克隆技术的发展,可以利用细胞核移植技术对良种马进行繁殖,即将纯血马的细胞核移入其他马的去核卵母细胞中,将其激活并使之发育成胚胎,植入代孕母马体内。为保证胚胎移植成功,胚胎的供体和受体应保持相同生理状态。(4)胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,具有胚胎细胞的特性。形态上表现为体积小,细胞核大,核仁明显,功能上具有发育的全能性。考向二借助实例考向二借助实例,考查胚胎分割与胚胎移植的操作考查胚胎分割与胚胎移植的操作2.(2017福建三明一中第二次月考,53)

14、下图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程,请回答下列问题:(1)A细胞是,在进行体外受精前要对精子进行处理。(2)进行胚胎分割时,应选择发育到时期的胚胎进行操作。(3)指的是。(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,应注意。(5)受体母牛必须和供体牛是同种,并且要经过处理。(6)将胚胎移植入受体后,还要对受体母牛进行是否的检查。答案答案(1)(次级)卵母细胞获能(2)桑椹胚或囊胚(3)囊胚腔(4)要将内细胞团均等分割(5)同期发情(6)妊娠解析解析(1)A细胞是次级卵母细胞,在进行体外受精前要对精子进行获能处理。(2)进行胚胎分割时,应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行操作。(3)图中

15、是内细胞团,是囊胚腔。(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,应注意要将内细胞团均等分割。(5)受体母牛必须和供体牛是同种,并且要经过同期发情处理。(6)将胚胎移植入受体后,还要对受体母牛进行是否妊娠的检查。突破二生态工程突破二生态工程1.生态工程的五项原理比较项目理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无废弃物农业物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高可提高系统的抵抗力稳定性,提高系统的生产力“三北”防护林建设中的问题,珊瑚礁生态系统生物多样性的问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力,可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题

16、、过度放牧等整体性原理社会、经济、自然构成复合系统统一协调各种关系,保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理:分布式优于集中式和环式改善和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理:整体大于部分之和保持系统很高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系2.生态工程的实例分析实例问题原理对策案例农村综合发展型生态工程实现物质的多级循环利用,在资源有限的条件下能较多地产出,以解决人多地少的矛盾物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理建立综合发展型生态工程窦店村以沼气工程为中心的生态工程小流域综合治理生态工程小流域的水土流失整体性原理、

17、协调与平衡原理、系统学和工程学原理运用多种原理,应用多种措施综合治理甘肃陇南地区“九子登科”治理模式大区域生态系统恢复工程土地荒漠化协调与平衡原理、整体性原理退耕还林还草、植树造林等“三北”防护林生态工程,退耕还林还草生态工程湿地生态恢复工程湿地缩小和破坏控制污染、退田还湖江西鄱阳湖的生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程矿区生态环境问题系统学和工程学原理修复土地、恢复植被赤峰市元宝山矿区生态恢复工程城市环境生态工程环境污染协调与平衡原理、整体性原理等城市绿化、污水净化、废弃物处理、合理布局等污水及垃圾处理、城市绿化考向依托生态工程实例考向依托生态工程实例,考查生态工程的原理与应用考查生态工程的

18、原理与应用1.(2014重庆理综,7,10分)为治理某废弃采石场的生态环境,对其进行了公园化建设。(1)对其进行整理和覆土,并选择适生植物进行人工造林,不同恢复时期的植物物种数如图所示。t0t1,植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的转化为无机物,使土壤条件得到改善;同时由于人工林土壤中存在,导致群落中植物物种数增加;t1t3,人工林抵抗力稳定性的变化是;群落中植物物种数逐渐增加,物种之间加剧。(2)通过人工林建设和园林景观构建,既改善了生态环境,又可提高社会和经济效益,这主要体现了生态工程的原理。答案答案(1)分解者种子或繁殖体增强竞争(2)整体性(系统论)解析解析(1)在生态系统中,将有

19、机物转化为无机物的生物是分解者。人工林土壤中存在种子或繁殖体,会导致群落物种数增多,进而使人工林自我调节能力增强,抵抗力稳定性增强。由于阳光等资源有限,群落中植物物种数增加,物种间竞争加剧。(2)人工林建设和园林景观构建,既改善了生态环境,又提高了社会和经济效益,这主要体现了生态工程的整体性原理。2.(2017湖南长沙长郡中学第12次周测,40)在缤彩纷呈的生物世界,微生物似乎显得过于微小与沉寂。然而,它们在生态工程中有着重要的作用,如处理生活污水。请回答下列问题:(1)生活污水流经某生活污水净化处理系统中的“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,微生物通过呼吸将污

20、水中的有机物分解。(2)生态工程中所遵循的基本原理有、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理等。(3)一般来说,生态工程的主要任务是对已破坏的进行修复、重建,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,追求、经济、社会效益的统一。(4)很多微生物只能分解某一种有机物,如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”,理论上可以采用技术对现有微生物进行改造,该技术的核心是。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求,可采用的检测方法是。答案答案(1)无氧和有氧(或细胞)(2)物质循环再生原理物种多样性原理(3)生态环境生态(或自然生态)(4)基因工程(或基因拼接

21、、转基因)基因表达载体的构建用不同种有机物分别培养改造后的微生物,观察其分解能力解析解析(1)厌氧沉淀池中的微生物通过无氧呼吸将污水中有机物分解,曝气池中的微生物通过有氧呼吸将污水中有机物分解,兼氧池中的微生物通过有氧呼吸和无氧呼吸将污水中有机物分解。(2)生态工程中所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理等。(3)一般来说,生态工程的主要任务是对已破坏的生态环境进行修复、重建,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,追求生态(或自然生态)、经济、社会效益的统一。(4)很多微生物只能分解某一种有机物,如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”,理论上可以采用基因工程技术对现有微生物进行改造,该技术的核心是基因表达载体的构建。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求,可采用的检测方法是用含不同种有机物的培养基分别培养改造后的微生物,观察其分解能力。