1、高三生物总复习胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题及生态工程教案精胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题及生态工程适用学科生物适用年级高三适用区域人教版课时时长（分钟）120知识点动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础胚胎干细胞移植胚胎工程的应用生态工程的原理生态工程的实例教学目标1. 使学生掌握胚胎工程技术的原理和应用2. 使学生掌握如何评价生物技术3. 使学生掌握生态工程的原理及应用教学重点1高等动物受精与胚胎发育的过程 2胚胎工程的理论基础与操作过程 3生态工程的原理 4生态工程的应用实例 教学难点1. 胚胎移植的操作过程和生理基础2. 生态工程的基本原理教学过程一、课堂导入 在理解的基
2、础上记忆相关原理及应用，以流程图的形式掌握胚胎移植操作过程，用比较法对比胚胎工程几种技术手段的原理及异同点；对比法记忆食物安全、生物安全、环境安全，比较试管婴儿与克隆人原理、技术手段的异同，识记生态工程的原理及其在实践中的应用。二、复习预习 答案：输卵管和子宫桑椹胚、囊胚促性腺激素培养法和化学诱导法“两盐”、“两素”、“两酸”外加动物血清胚胎工程的最后一道“工序”充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚加快繁殖速度早期胚胎或原始性腺具有发育的全能性转基因抗性作物的培育生物安全设计试管婴儿完全禁止生产生物武器生态学原理工程学原理三、知识讲解考点1 胚胎工程1受精与早期胚胎培
3、养 (1)体内受精的过程：精子穿越放射冠和透明带精子进入卵细胞膜原核形成配子结合(2)体外受精技术：卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能(3)早期胚胎发育：过程：受精卵一卵裂期一桑椹胚一囊胚一原肠胚图示：2胚胎工程的操作流程图3胚胎移植与胚胎分割 (1)胚胎移植的几条规律：胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换；胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。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对供体做超数排卵处理。胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。胚胎移植是有性生殖
4、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。(2)胚胎分割的注意事项：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。易错点分析：1.受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。 2.受精完成的标志是雌、雄原核的融合。 3.体外受精时，卵母细胞要培养到减数第二次分裂中期，精子需要获能。 4.囊胚期细胞出现分化，形成内细胞团和滋养层。考点2 克隆人及试管婴儿1克隆人与设计试管婴儿流程图 (1)克隆人(2)设计试管婴儿(3) 设计试管婴儿与试管婴儿的不同点所用的技术手段不同：前者在婴儿胚胎移
5、植前需进行遗传学诊断或基因诊断，后者不需要。应用不同：前者主要用于白血病等灾难性疾病的治疗，后者主要解决不孕夫妇的生育问题。2转基因生物安全性问题 (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出危害动植物和人类的生物或产物。3生物技术引发的伦理问题 (1)克隆人技术：违反人类伦理道德。冲击现有的婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。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：把试管婴儿当作人
6、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”。(3)基因检测：对个人隐私权提出挑战。制造基因歧视。考点3 生态工程生态工程的基本原理项目 理论基础 内容 意义 实例 物质循环再生原理 物质循环 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 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 物种多，营养结构复杂；生物多样性程度高，为各类生物的生存提供多种机会和条件 生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性 “三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题 协调与平衡原理
7、生物与环境的协调与平衡 生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力 生物的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 整体性原理 社会经济自然复合系统 生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑社会和经济等系统的影响力 统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定 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 系统各组分之间要有适当的比例关系，以便顺利完成能量、物质、信息的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果 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 保持很
8、高的系统生产力 珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系 易错点分析：解决生态危机，生态工程是非常有效的途径，但不同环境下生态工程所依据的原理不可能完全相同，要因地制宜。四、例题精析【例题1】【题干】胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是_；从良种公牛采集的精子需_后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供_气体以维持_。(3)图中过程A称为_，它在胚胎工程中的意义在于_。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需
9、将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_；获得转基因母牛后，如果_即说明目的基因已经成功表达。【答案】(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力)获能(2)CO2培养液(基)的pH(3)胚胎移植提高优良母畜的繁殖率(4)显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)【解析】(1)采集到的卵母细胞要在人工培养到成熟后才能与获能的精子受精，采集到的精子也需获能处理才能与卵子结合。(2)培养基制备时要提供CO2以维持培养液的pH，保证细胞的正常生活环境。(3)早期胚胎移入受体子宫的过程为胚胎移植，胚胎移植充分发挥了雌性优良个体的繁殖潜力，大大提高了优良母畜的繁殖率
10、。(4)基因工程技术中，将目的基因导入动物受体细胞的常用方法是显微注射法，导入成功后，如果检测到牛乳中含有人类白细胞介素，则证明目的基因已经成功表达。【例题2】【题干】供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图回答。(1)过程A表示_，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由_细胞提供细胞质，进行人工重组，由此产生的重组细胞的遗传物质主要来自图中的_。(2)过程B表示的生物技术是_，C表示定向诱导技术，其诱导的对象是_细胞。(3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体
11、细胞的_。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果多种多样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是_。(4)中国政府对“克隆人”的观点是_。“有一男子患有白血病，经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复”，你认为这种做法符合伦理道德吗？为什么？_。 【答案】(1)细胞核移植(次级)卵母乙(2)动物细胞培养内细胞团(胚胎干细胞)(3)细胞核具有全能性基因的选择性表达(4)禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆符合，因为脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞。【解析】(1)从图中可以看出，过程A是细胞核移植的过程，其遗传物质主要来自供体乙，其中由(次级)卵母细胞提供细胞
12、质。(2)过程B是重组细胞经动物细胞培养发育成胚胎的过程，过程C是将从囊胚内细胞团中获得的胚胎干细胞诱导分化形成不同组织、器官的过程，即治疗性克隆过程。(3)在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，但是动物细胞核的全能性可以表达出来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性表达。(4)中国政府对“克隆人”的观点是禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞，所以符合伦理道德。【例题3】【题干】现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝光池兼氧池植物池”，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
13、地。回答问题：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。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 （生态系统、菌落、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、 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。【答案】（1）有氧和无氧（或细胞）。（2）群落 一 生产者 太阳（3）物质循环再生 物种多样性 （4）已被破坏的生态环境 (或受损的生态系统)【解析】本题是在2011年新课标II卷的选修试题，所有内容都是教材中的基础内容，且考查的多为必修三的知识，所以同学们在对待冷门知识时一定要注意关联思维和知识点的迁移。课程小结
