【导与练】2013届高考生物一轮复习 第二部分学案53 胚胎工程 新人教版

用心 爱心 专心1 第十单元第十单元 现代生物科技专题现代生物科技专题 学案学案 5353 胚胎工程胚胎工程 考纲要求考纲要求 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 复习要求复习要求 1 早期胚胎发育的基本过程与胚胎移植的时机 2 胚胎干细胞的特点及其实践应用 3 胚胎移植的生理基础及基本程序 基础自查基础自查 1 1 胚胎工程的概念 胚胎工程的概念 二 体内受精和早期胚胎发育二 体内受精和早期胚胎发育 1 精子和卵子的发生 1 精子的发生 精原细胞先进行 后进行 变形过程 2 卵子的发生 在胎儿时期 减一分 裂在 完成 形成 进入 减二分 裂是在 中完成的 3 受精 受精阶段 2 动物胚胎发育的基本过程 1 受精场所 2 卵裂期特点 3 桑椹胚 用心 爱心 专心2 4 囊胚特点 5 原肠胚特点 三 体外受精和胚胎的早期培养三 体外受精和胚胎的早期培养 一 体外受精 a 卵母细胞的采集和培养 主要方法 b 精子的采集和获能处理 c 受精 2 胚胎的早期培养 四 胚胎工程的应用及前景四 胚胎工程的应用及前景 1 胚胎移植 1 概念 地位 2 胚胎移植的意义 3 生理学基础 4 基本程序主要包括 2 胚胎分割 用心 爱心 专心3 1 概念 2 意义 3 材料 4 操作过程 3 胚胎干细胞 1 哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞 来源于早期胚胎或从原始性腺中分离 出来 2 特点 3 胚胎干细胞的主要用途是 课堂深化探究课堂深化探究 一 精卵发生 体内受精和早期胚胎发育一 精卵发生 体内受精和早期胚胎发育 1 卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障 1 同种生物精卵结合的保障卵细胞透明带上存在精子的特异识别受体 只允许同种生 物的精子与卵细胞结合 2 防止多精入卵的保障 2 受精的标志和受精完成的标志 3 列表比较卵子和精子发生过程 4 1 个体发育起点是 终点是性成熟的 2 发育中的细胞分裂均为有丝分裂 产生的是体细胞 原肠胚阶段是个体发育中分化 程度最高的阶段 但应注意细胞分化贯穿于整个个体发育过程中 3 受精卵是新生命的第一个细胞 其全能性最高 细胞全能性随发育的深化而降低 特别提醒 特别提醒 用心 爱心 专心4 1 成熟的精子并不代表具有受精能力 必须获能后才具备受精能力 动物排出的卵子 并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异 但只有达到减 中期时 才具备与精子受精的 能力 2 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是指卵泡从卵巢中排出 3 卵子受精完成的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体 1 精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在胎儿 出生前完成的 2 动物精子的大小与动物的体型大小无关 3 判断卵子是否受精的重要标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到 2 个极体 4 为防止其他精子进入 受精过程中一共形成两道屏障 第一道屏障为透明带生理反 应 第二道屏障为卵黄膜的封闭作用 5 受精卵的遗传物质中 核物质 染色体上的 DNA 一半来自父方 精子 一半来自母 方 卵子 细胞质中遗传物质几乎全来自卵子 二二 体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养 1 体外受精 1 卵母细胞的采集和培养 2 精子的采集和获能 3 体外受精 2 早期胚胎发育注意的问题 1 起点是 在 时即已开始 直至 2 卵裂期的特点 3 桑椹胚以前的特点 4 桑椹胚至囊胚的发育过程中 5 原肠胚的特点 6 个体发育过程中从 开始初步分化 分化出 用心 爱心 专心5 3 早期胚胎的界定 4 胚胎早期培养液成分 特别提醒 特别提醒 1 胚胎的早期培养与动物细胞培养所用的培养液类似 但是二者所依据的 原理和培养目的不同 2 胚胎发育到适宜阶段时 既可向受体移植 也可冷冻保存 早期胚胎一般是指可用 于移植的胚胎 即在原肠胚之前的囊胚 桑椹胚甚至更早的阶段胚胎 三三 胚胎工程的应用及前景胚胎工程的应用及前景 1 胚胎的来源与生殖类型 1 体外 内 受精 受精卵 胚胎 2 细胞核移植 重组细胞 胚胎 3 胚胎分割 2 胚胎移植 最终工序 胚胎移植是胚胎工程技术的最终环节 任何一项胚胎工程技 术 都离不开此工序 3 胚胎移植 核移植及胚胎分割移植的遗传特性 特别提醒 特别提醒 1 同种动物之间进行胚胎移植易于成功 这里的 同种 是指 同物种 2 作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种 供体则为优良品种 3 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 注意在囊胚阶段分 割时 分割的内细胞团要均等分割 4 试管婴儿技术为有性生殖 胚胎分割移植为无性生殖 胚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发育而成的 对应训练对应训练 1 下列不是精子 卵细胞发生的区别是 A 初级精母细胞 初级卵母细胞的形成时间 B 减数第一次分裂和减数第二次分裂的时间连续性 C 成熟生殖细胞是否经过变形 D 成熟生殖细胞中染色体的数量 2 如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段 请据图回答问题 用心 爱心 专心6 1 写出各个阶段的名称 A B C 2 写出图中各标号的名称 2 4 5 7 8 3 A 时期的细胞具有发育上的 性 B 时期开始出现 C 时期开 始出现 4 2 将来发育成 5 动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的 合子只由一个精子和卵子结合 防止多精子入 卵受精的两道屏障分别是 3 3 如图是通过体外受精培育小鼠的过程图 请据图回答下列问题 1 所用的方法是用 处理 从 采集卵子 2 是 过程 因此小鼠的生殖方式是 其常见的可遗传的 变异类型有 3 过程是 其培养液成分与动物细胞培养液的成分相似 但前者含有的是后者不含有的 则前者含有 4 过程是 移植的胚胎是在 阶段之前 4 2012 2012 南通一调南通一调 下图是 万能细胞 的诞生过程 图中 OCT4 SOX2 NANOG 和 LIN28 是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其 全能性 的四个基因 将改造后的万能细 胞 植入小鼠身体上 植入的细胞长成了 肿瘤 肿瘤 中出现了神经 骨骼 肌肉等 多种类型的细胞 请据图回答下列问题 1 胚胎干细胞又称 ES 细胞 是从 中分离出来的一类细胞 如果胚胎 用心 爱心 专心7 发育到了囊胚期 这时的 细胞就是 ES 细胞 2 胚胎干细胞在功能上具有发育的 3 图中逆转录病毒的作用是 过程 利用了逆转录病 毒的 特性 4 请说出一种胚胎干细胞的应用 实验探究实验探究 随着人们生活水平的提高 乳制品需求越来越大 为了扩大生产 提高产崽率 要进 行良种牛的培育 下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程 请据图回答 1 用 激素处理使供 受体母牛同期发情 2 冲卵实质上是用特定装置将供体母牛子宫内的 冲洗出来 3 从 A 到 E 中 适宜于牛的胚胎移植时期有 4 图中标号 3 为 它将来发育为胎膜和胎盘 5 若一次给受体母牛移入多个胚胎 产生的多个后代基因型相同吗 为什么 6 若对 A 细胞利用基因工程技术加以改造 将人的血清白蛋白基因导入 在成体的雌 牛的乳汁中提取出人血清白蛋白 该基因工程操作的基本步骤是 7 对于植物来说 导入外源基因 容易引起基因污染 科学家就将外源基因导入叶绿 体或线粒体内 原因是 限时训练限时训练 题组一题组一 早期胚胎培养和体外受精早期胚胎培养和体外受精 1 关于受精过程的叙述错误的是 A 获能后的精子与卵子相遇后 释放顶体酶穿过透明带进入放射冠 B 透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障 C 精子与卵黄膜相互融合 精子入卵 D 雄原核形成的同时 卵子完成减数第二次分裂 用心 爱心 专心8 2 关于桑椹胚和囊胚的比较 以下说法不正确的是 A 桑椹胚的各细胞结构功能基本相同 B 囊胚期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遗传物质突变引起的 D 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 3 下面是以小鼠为对象进行的研究工作 请分析回答问题 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 在一定条件下培养成熟 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 再在 37 5 CO2条件下 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 用微型吸管吸除雄核 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细胞中 由重组细胞发育成小鼠丙 则小鼠丙的基因来源于 4 如果将外源基因导入小鼠受精卵 则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵 DNA 中 这种受精卵有的可发育成转基因小鼠 有的却死亡 请分析因外源基因插入导致受精卵死 亡的最可能的原因 4 采集的卵母细胞 都要在体外经人工培养成熟后 才能与获能的精子受精 以下原 因不正确的是 A 卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程 B 动物排出的卵子成熟程度不同 C 体外人工培养至减数第二次分裂中期时 才算成熟 D 冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大 题组二题组二 胚胎工程的应用前景胚胎工程的应用前景 5 老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的 淀粉样蛋白体 它的逐渐积累可能 导致神经元损伤和免疫功能下降 某些基因的突变会导致 淀粉样蛋白体的产生和积累 下列技术能用于老年痴呆症治疗的是 多选 A 胚胎移植技术 B 胚胎干细胞技术 C 单克隆抗体技术 D 基因治疗技术 6 请回答下列与胚胎移植有关的问题 1 动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内 使之继续发育 用心 爱心 专心9 为新个体的技术叫做胚胎移植 为了获得更多的早期胚胎 常用 激素 对供体进行处理 其目的是获得更多的 经人工授精后可得到早期胚 胎 用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时 发现活胚胎细胞不能被染色 其原因是活细 胞膜 2 若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体 可对发育到桑椹胚或囊胚 阶段的早期胚胎进行 处理 再植入到受体内 若要对早期胚胎进行长期保 存 应将其置于 条件下 7 世界卫生组织解释克隆为 遗传上同一机体或细胞系 株 的无性繁殖 相对于植物 克隆而言 动物尤其是高等动物的克隆比较困难 下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主 要步骤 据图回答下列问题 1 方法 2 获得的小牛的细胞核遗传物质来源于 方法 3 中 和 发育成的小牛的遗传物质 相同 不同 2 细胞 B 取自囊胚的 具有全能性 称为 细胞 囊胚 已 经 尚未 出现分化 3 应用图示方法 得到的小牛与供体 1 遗传物质最相似 4 克隆也可以理解为复制 拷贝 结合世界卫生组织的定义 你认为还有哪些现代生 物技术也属于克隆 5 2009 年 3 月 9 日 美国总统奥巴马签署行政令 决定解除对使用联邦政府资金支 持胚胎干细胞研究的限制 对此 各界反应不一 你的态度及理由是 题组三题组三 综合题综合题 8 2010 2010 广州质检广州质检 随着科学技术的发展 人们可以根据人类的需求来改造生物的性 状 在许多领域取得了可喜的成果 如图是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解 根据下 图回答 1 在此工程过程中涉及的现代生物技术主要有 2 在基因工程中 我们称 为 在 进入 之前要用 等工 具来构建基因表达载体 用心 爱心 专心10 3 图中 一般经 处理可以得到 从 到 的过程中一般用未受精的卵细胞 去核后作为受体 不用普通的体细胞 原因是 4 从 A D 中选出 到 的过程中正确的操作方法 把 送入 的最佳时期 是 5 是 生出的后代 那么 的遗传性状和 最相似 为什么 如果 的数量太少常用 来扩 增 要实现 批量生产血清白蛋白 则要求 的性染色体是 利用该方法得到的 动物叫做 6 用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于 和某些转基因羊 可通过分泌乳汁来生产人类所需药物 这类的转基因动物被称为 9 控制哺乳动物性别对于畜牧生产具有重要意义 目前 通过分离精子技术选择含不 同性染色体的精子进行受精是控制哺乳动物性别的有效方法 含 X 染色体的牛精子中 DNA 含量比含 Y 染色体精子高 4 左右 人们现在能够利用这一差异把牛含 X 染色体的精子与含 Y 染色体的精子分离 请结合图解回答 1 精子在受精以前必须进行 处理 2 受精卵在体外培养时 培养液中除加入必需的葡萄糖 氨基酸 无机盐离子 维生 素 激素等外 还要加入少量的 及通入一定浓度的 CO2 通入 CO2的主要目的是 3 如果想利用牛乳腺反应器生产人的干扰素 应选择上图中的 为受 体细胞 将基因表达载体导入受体细胞的常用方法是 要最终确定目的 基因是否表达 需要对牛的 进行检测 若 说明目的 基因成功表达 否则说明目的基因没有表达 4 该受体细胞培养至一定时期可通过 的方法 从而一次得 到多个转基因牛个体 高考真题体验高考真题体验 1 20122012 山东山东 生物 现代生物科技专题 毛角蛋白 II 型中间丝 KIFII 基因与绒 山羊的羊绒质量密切相关 获得转 KIFII 基因的高绒质绒山羊的简单流程如图 用心 爱心 专心11 1 过程 中最常用的运载工具是 所需要的酶是限制酶和 2 在过程 中 用 处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞 在培养过 程中 将成纤维细胞置于 5 CO2的气体环境中 CO2的作用是 3 在过程 中 用 处理以获得更多的卵 母 细胞 成熟卵 母 细 胞在核移植前需要进行 处理 4 从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是 在胚胎移植前 通过 技术可获得较多胚胎 2 20122012 天津天津 下列有关干细胞的叙述 错误的是 A 自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应 B 胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化 C 组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程 D 造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力 可用于治疗白血病 3 20122012 浙江浙江 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的增加而不断增大 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 4 20122012江苏江苏 通过胚胎移植技术 可以实现良种牛的快 速繁殖 下列相关叙述正确的是 A 对供体和受体母牛都要进行相同激素处理 汉 B 受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行 C 对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植 汉 D 胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低 5 20112011 福建福建 生物 现代生物科技专题 必答题 一对表现型正常的夫妇 生了一个镰刀型细胞贫血症 常 染色体隐性遗传病 患儿 在他们欲生育第二胎时 发现妻子 的双侧输卵管完全堵塞 不能完成体内受精 医生为该夫妇实 施了体外受精和产前基因诊断 过程如右图 请回答 1 过程 是指在体外进行的 处理 从而使精子与 卵子结合形成受精卵 过程 称为 用心 爱心 专心12 2 在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时 要先从羊水中的胎儿细胞提 取物质 进行 PCR 扩增 然后用 Mst 对扩增产物进行切割 产生多个片段的酶切 产物 据此判断 Mst 是一种 酶 3 不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同 形成不同的电泳条带 该家庭成 员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如 据此判断胎儿为 正常 患者 携带者 6 20112011 江苏江苏 下列关于胚胎工程的叙述 错误的是 A 体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精 B 受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植 C 早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清 D 试管婴儿技术主要包括体外受精 早期胚胎培养和胚胎移植技术 7 20112011 广东广东 华南虎是国家一级保护动物 可采用试管动物技术进行人工繁殖 该 技术包括的环节有 转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆 胚胎移植 A B C D 8 20112011 浙江浙江 培育 试管山羊 的基本过程如下图所示 若要培育成功 下列叙述 正确的是 A 甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使用其超数排卵 B 乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟 C 丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液 D 丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内 9 2011 2011 浙江卷 浙江卷 2 2 培育 试管山羊 的基本过程如下图所示 若要培育成功 下 列叙述正确的是 受精卵早期胚胎代孕母羊试管山羊 A 甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵 B 乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟 C 丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液 D 丁过程中早期胚胎须移植到供体性状相同的代孕母羊子宫内 10 2011 2011 江苏卷 江苏卷 1818 下列关于胚胎工程的叙述 错误的是 A 体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精 B 受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植 C 早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清 D 试管婴儿技术主要包括体外受精 早期胚胎培养和胚胎移植技术 11 2010 2010 江苏卷 江苏卷 1616 下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述 错误的是 A 对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理 B 人工授精后的一定时间内 收集供体原肠胚用于胚胎分割 用心 爱心 专心13 C 利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎 D 一次给受体母羊植入多个胚胎 可增加双胞胎和多胞胎的比例 学案学案 5353 胚胎工程胚胎工程 答案与解析答案与解析 基础自查基础自查 一 一 胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术 如胚胎 移植 体外受精 胚胎分割 胚胎干细胞培养等技术 经过处理后获得的胚胎 还需移植 到雌性动物体内生产后代 以满足人类的各种需求 二 体内受精和早期胚胎发育二 体内受精和早期胚胎发育 1 精子和卵子的发生 1 精子的发生 有丝分裂后进行减数分裂 细胞核为精子头的主要部分 高尔基体发育为顶体 中心体演变为精子的尾 线粒体 在尾基部形成线粒体鞘膜 其他物质浓缩为原生质滴直至脱落 线粒体为精子运动提供能 量 2 卵子的发生 卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞 被卵泡细胞包围 排卵前后 次级卵母细胞和第一极体 输卵管准备受精 受精过程 3 受精 精子获能 在雌性动物生殖道内 卵子的准备 排出的卵子要在输卵管 中进一步成熟到减数第二次分裂中期才具备受精能力 受精阶段 a 顶体反应 精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质 穿越放射冠 b 透明带反应 顶体酶可将透明带溶出孔道 精子穿入 在精子触及卵黄膜的瞬间阻 止后来精子进入透明带的生理反应 它是防止多精子入卵受精的第一道屏障 c 卵黄膜的封闭作用 精子外膜和卵黄膜融合 精子入卵后 卵黄膜会拒绝其他精子 再进入卵内的过程 它是防止多精入卵受精的第二道屏障 精子尾部脱落 原有核膜破裂 形成雄原核 同时卵子完成减二分裂 形成雌原核 注意 受精标志是第二极体的形成 受精完成标志是雌雄原核融合成合子 2 动物胚胎发育的基本过程 1 受精场所 母体的输卵管上段 2 卵裂期 特点 细胞有丝分裂 细胞数量不断增加 但胚胎的总体体积并不增加 或略有减小 3 桑椹胚 特点 胚胎细胞数目达到 32 个左右时 胚胎形成致密的细胞团 形似桑 椹 是全能细胞 4 囊胚特点 细胞开始出现分化 该时期细胞的全能性仍比较高 聚集在胚胎一 端个体较大的细胞称为内细胞团 将来发育成胎儿的各种组织 中间的空腔称为囊胚腔 5 原肠胚特点 有了三胚层的分化 具有囊胚腔和原肠腔 用心 爱心 专心14 三 体外受精和胚胎的早期培养三 体外受精和胚胎的早期培养 一 体外受精 a 卵母细胞的采集和培养 主要方法 用促性腺激素处理 使其排出更多的卵子 然后 从输卵管中冲取卵子 直接与获能的精子在体外受精 第二种方法 从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞 第三种方法是借助超声波探测仪 腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞 采集的卵母细胞 都要在体外经人工培养成熟后 才能与获能的精子受精 b 精子的采集和获能处理 采集方法有假阴道法 手握法和电刺激法 在体外受精前 要对精子进行获能处理 不同动物精子获能方法不同 对啮齿动物 兔 猪等的精子用培养法 放入人工配制 的获能液中 对牛 羊等精子用化学法 放在肝素或钙离子载体溶液中 c 受精 获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过 程 二 胚胎的早期培养 精子与卵子在体外受精后 应将受精卵移入发育培养液中继 续培养 以检查受精状况和受精卵的发育能力 培养液成分较复杂 除一些无机盐和有机 盐外 还需添加维生素 激素 氨基酸 核苷酸等营养成分 以及血清等物质 当胚胎发 育到适宜的阶段时 可将其取出向受体移植或冷冻保存 不同动物胚胎移植的时间不同 牛 羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植 小鼠 家兔等实验动物可在更早的 阶段移植 人的体外受精胚胎可在 8 16 个细胞阶段移植 四 胚胎工程的应用及前景四 胚胎工程的应用及前景 1 胚胎移植 1 概念 胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎 或者通过体外受精及其他方式得到的 胚胎 移植到同种的 生理状态相同的其它雌性动物的体内 使之继续发育为新个体的技 术 提供胚胎的个体称为 供体 接受胚胎的个体称为 受体 供体为优良品种 作为 受体的雌性动物应为常见或存量大的品种 地位 如转基因 核移植 或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎 都必 须经过胚胎移植技术才能获得后代 是胚胎工程的最后一道 工序 2 胚胎移植的意义 大大缩短了供体本身的繁殖周期 充分发挥雌性优良个体的繁 殖能力 3 生理学基础 动物发情排卵后 同种动物的供 受体生殖器官的生理变化是相 同的 这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境 早期胚胎在一定时间内处于游离状态 这就为胚胎的收集提供了可能 受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应 这为胚胎在受体的存活提供了可 能 用心 爱心 专心15 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系 但供体胚胎的遗传特性在孕育 过程中不受影响 4 基本程序主要包括 对供 受体的选择和处理 选择遗传特性和生产性能优秀的供体 有健康的体质和 正常繁殖能力的受体 供体和受体是同一物种 并用激素进行同期发情处理 再用促性腺 激素对供体母牛做超数排卵处理 配种或人工授精 对胚胎的收集 检查 培养或保存 配种或输精后第 7 天 用特制的冲卵装置 把 供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来 也叫冲卵 对胚胎进行质量检查 此时的胚胎应发育到 桑椹或胚囊胚阶段 直接向受体移植或放入 196 的液氮中保存 对胚胎进行移植 移植后的检查 对受体母牛进行是否妊娠的检查 2 胚胎分割 1 概念 是指采用机械方法将早期胚胎切割 2 等份 4 等份等 经移植获得同卵双胎 或多胎的技术 2 意义 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质 属于无性繁殖 3 材料 发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 桑椹胚至囊胚的发育过程中 细胞 开始分化 但其全能性仍很高 也可用于胚胎分割 4 操作过程 对囊胚阶段的胚胎分割时 要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 3 胚胎干细胞 2 具有胚胎细胞的特性 在形态上表现为体积小 细胞核大 核仁明显 在功能上 具有发育的全能性 可分化为成年动物体内任何一种组织细胞 另外 在体外培养的条件 下 可以增殖而不发生分化 可进行冷冻保存 也可进行遗传改造 3 可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律 是在体外条件下研究细胞分化的理想材料 在培养液中加入分化诱导因子 如牛黄 酸等化学物质时 就可以诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化 这为揭示细胞分化和细 胞凋亡的机理提供了有效的手段 可以用于治疗人类的某些顽疾 如帕金森综合症 少年糖尿病等 课堂深化探究课堂深化探究 一 精卵发生 体内受精和早期胚胎发育一 精卵发生 体内受精和早期胚胎发育 1 卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障 2 防止多精入卵的保障 单个精子穿过透明带 触及卵黄膜的瞬间引发透明带反应 透明带蛋白质变性成为较坚韧的一层 阻止其他精子进入 这是防止多精入卵的第一道屏 障 单个精子穿过卵黄膜入卵后 立即引发卵黄膜的封闭作用 拒绝其他精子再进入卵 用心 爱心 专心16 细胞 这是防止多精入卵的第二道屏障 2 受精的标志和受精完成的标志 受精标志 在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体 受精完成的标志 雌 雄原 核的融合 3 卵子和精子发生过程的比较 4 1 受精卵 性成熟的个体 2 发育中的细胞分裂均为有丝分裂 产生的是体细胞 原肠胚阶段是个体发育中分化 程度最高的阶段 但应注意细胞分化贯穿于整个个体发育过程中 3 受精卵是新生命的第一个细胞 其全能性最高 细胞全能性随发育的深化而降低 二二 体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养 1 体外受精 1 卵母细胞的采集和培养 实验动物以及家畜猪 羊等 用促性腺激素处理 使其排出更多的卵子 然后 从 输卵管中冲取卵子 直接与获能的精子在体外受精 大家畜或大型动物 从刚被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的 卵巢中吸取 然后在体外进行人工培养成熟后 才能与获能精子受精 2 精子的采集和获能 收集精子的方法 主要有假阴道法 手握法和电刺激法等 精子体外获能的方法 主要有培养法 啮齿动物 家兔 猪等 和化学诱导法 牛 羊 用心 爱心 专心17 等家畜的精子常采用化学法 即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体 A23187 溶液中 用化学药物诱导精子获能 3 体外受精 获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精过程 2 早期胚胎发育注意的问题 1 受精卵分裂 在输卵管内完成受精作用时 发育成为成熟的胎儿 2 卵裂期的特点 细胞有丝分裂使细胞数目增加 但胚胎总体积并不增加或略缩小 因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小 但核内遗传物质并未减少 3 细胞全能性最高 是胚胎分割的最佳时期 4 细胞开始分化 但其全能性仍很高 也可用于胚胎分割 5 个体发育中分化能力最强 细胞已分化形成外 中 内三个胚层 6 从桑椹胚阶段开始初步分化 分化出内细胞团和滋养层细胞 3 一般指可用于移植的胚胎 在原肠胚之前的囊胚 桑椹胚甚至更早的阶段 4 与动物细胞培养液成分基本相同 除盐类 营养成分和调节物质外 还需要血清 两者都是液体培养基 三三 胚胎工程的应用及前景胚胎工程的应用及前景 1 胚胎的来源与生殖类型 1 有性生殖 2 无性生殖 3 胚胎分割 无性生殖 2 胚胎移植是胚胎工程技术的最终环节 任何一项胚胎工程技术 都离不开此工序 3 胚胎移植所产生的后代具有双亲的遗传特性 核移植所产生的后代胚胎具有提供 细胞核和细胞质个体的遗传特性 分割移植是将早期胚胎分割的技术 尽管也兼有双亲的 遗传物质 但彼此间的遗传特性则基本相同 对应训练对应训练 1 解析 初级精母细胞是雄性动物初情期开始后 才由精原细胞分裂形成的 而初 级卵母细胞是在胎儿期形成的 精子的产生在减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的 而卵细胞产生通过减数第一次分裂形成次级卵母细胞 在精子和卵子的结合过程中才完成 减数第二次分裂 精子细胞形成后变形为蝌蚪状 卵细胞不需变形 成熟的精子和卵细胞 经过减数分裂形成 都含有亲本细胞一半的染色体数目 答案 D 2 解析 解答本题首先应根据图示判断出 A B C 各属于胚胎发育的哪个时期 然 后再分析各时期的特点 1 图中 A 是桑椹胚 B 是囊胚 C 是原肠胚 2 图 B 中 1 是滋养 层 2 是内细胞团 3 是透明带 4 是囊胚腔 图 C 中 5 是外胚层 6 是滋养层 7 是 原肠腔 8 是内胚层 3 桑椹胚细胞具全能性 囊胚开始出现细胞分化 已分化为滋养 层和内细胞团 原肠胚已有胚层分化 分化为外胚层 内胚层 在内 外胚层之间将形成 用心 爱心 专心18 中胚层 4 内细胞团将发育为胎儿的各种组织 滋养层将发育为胎膜和胎盘 5 受精时 的透明带反应和卵黄膜封闭作用是防止多精入卵的两道屏障 答案 1 桑椹胚 囊胚 原肠胚 2 内细胞团 囊胚腔 外胚层 原肠腔 内胚层 3 全 能 细胞分化 胚层分化 4 胎儿的各种组织 5 透明带反应 卵黄膜封闭作用 3 解析 小鼠常用的采集卵母细胞的方法是用促性腺激素处理 促进其超数排卵 然后从其输卵管中收集卵子 卵子与精子结合的过程称为受精 因此小鼠的生殖方式为有 性生殖 进行有性生殖的动物 其可遗传的变异类型有基因突变 基因重组和染色体变异 受精卵到早期胚胎的培养称为体外胚胎的早期培养 在该过程中培养液的成分主要有有机 盐 无机盐 维生素 激素 氨基酸和核苷酸 还有水及血清等 胚胎培养到桑椹胚或囊胚 阶段开始进行移植 答案 1 促性腺激素 输卵管 2 受精 有性生殖 基因突变 基因重组 染色体变异 3 体外早期胚胎培养 有机盐 无机盐 维生素 激素 氨基酸和核苷酸 水及血清 等 4 胚胎移植 桑椹胚或囊胚 4 答案 1 早期胚胎 内细胞团 2 全能性 3 作为基因工程的载体 感染 宿主 细胞 4 不会产生免疫排斥反应 5 用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理 用于器官移 植等 答出一种即可 解析 1 胚胎干细胞是从早期胚胎中分离出来的一类细胞 囊胚期的内细胞团细胞就 是 ES 细胞 2 胚胎干细胞具有发育的全能性 3 逆转录病毒能感染宿主细胞 可以作为 载体 4 胚胎干细胞用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理 用于器官移植等 实验探究实验探究 解析 1 用促性腺激素处理使供 受体母牛同期发情 2 冲卵的实质是冲洗出早 期胚胎 3 必须进行一定次数的细胞分裂 才能为胚胎的正常发育创造有利条件 D E 是适宜的移植时期 4 胎膜和胎盘由滋养层发育而来 5 移入的胚胎可能是由多个不同 受精卵发育来的 它们的基因型可能相同 也可能不同 如果是经过胚胎分割移植产生的 后代 基因型就相同 6 基因工程操作分四步 7 叶绿体或线粒体上的基因属于细胞质 基因 表现为母系遗传 花粉粒不携带转基因 可避免基因污染 答案 1 促性腺 2 早期胚胎 3 D E 4 滋养层 5 不一定相同 因为这些 胚胎可能由不同的受精卵发育而来 它们的基因型可能相同 也可能不同 6 提取目的基 因 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 7 叶绿体 或线粒体的遗传表现为母系遗传 目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来 限时训练限时训练 题组一题组一 早期胚胎培养和体外受精早期胚胎培养和体外受精 1 A 本题考查受精原理 哺乳动物的受精过程主要包括 精子穿越放射冠和透明带 进入卵黄膜 雌雄原核结合 获能后的精子与卵子相遇后 首先释放顶体酶穿过放射冠进 用心 爱心 专心19 入透明带 当精子接触卵黄膜的瞬间 会产生透明带反应 阻止多个精子进入透明带 精 子与卵黄膜相互融合 精子入卵后 形成雄原核 此时卵子完成减数第二次分裂 形成雌 原核 二者相互融合形成受精卵 受精过程完成 2 C 细胞分化并非遗传物质的改变 而是基因的选择性表达的结果 即转录水平上 的调控 3 1 促进排卵 或超数排卵 使精子获能 囊胚 2 容易获得纯合子并缩短育种时间 3 小鼠甲 体细胞 的核基因和小鼠乙 卵细胞 的细胞质基因 4 外源基因的插入使受精卵内生命活动所必需的某些基因不能正常表达 解析 第 1 小题中注射促性腺激素和在光控周期下饲养成年雌鼠的目的是促进排卵 取出的精子要在一定条件下培养是为了使精子获能 囊胚期开始的标志是胚胎收缩 细胞 间隙扩大 胚胎内部出现裂隙 第 2 小题的处理类似于单倍体育种的方法 因此 能轻松 总结出其优点是容易获得纯合子并能缩短育种时间 第 3 小题的方法是动物的 克隆 其基因来源是 核基因来自小鼠甲 质基因来自小鼠乙 由第 4 小题的题干叙述可知外源 基因要随机插入到小鼠的受精卵 DNA 中 在插入过程中可能会破坏原有基因的完整性 使 其不能表达 假如破坏的基因是对小鼠生长发育至关重要的基因 则小鼠会死亡 题组二题组二 胚胎工程的应用前景胚胎工程的应用前景 5 BCD 本题考查了现代生物技术的应用 采用胚胎干细胞技术可以产生新的神经元 细胞 单克隆抗体技术定向改善免疫能力 基因治疗技术可以从基因水平对老年痴呆症进 行治疗 而胚胎移植技术则不能治疗老年痴呆 正确选项为 A 6 1 生理状态 促性腺 卵母细胞 对物质的吸收具有选择透过性 2 胚胎分割 冷冻 或液氮 解析 1 胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎移植到同种的 生理状态相同的其他雌 性动物的体内 使之继续发育为新个体的技术 为了获得更多的早期胚胎 可以对供体母 畜进行超数排卵处理 给供体注射促性腺激素 使其排出更多的卵子 用某染料鉴定胚胎 细胞是否为活细胞时 发现活胚胎细胞不能被染色 其原因是活细胞膜对物质的吸收具有 选择透过性 2 若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体 可在移植前进行 胚胎分割 放在液氮 冷冻 条件下可使早期胚胎长期保存 7 1 供体 1 和供体 2 相同 2 内细胞团 胚胎干 已经 3 1 4 单克隆抗体 植物组织培养 PCR 等 5 支持 胚胎干细胞的研究 有利于治疗人类某些顽症 治疗性 克隆 以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等 反对 胚胎干细胞取自胚胎 胚胎也是生 命 另外可能被用于克隆人研究 引起伦理问题 合理即可 解析 方法 1 是用核移植克隆动物 供体 1 提供细胞核 供体 3 提供卵细胞 方法 2 是供体 1 和供体 2 体内受精 取其囊胚的胚胎干细胞 进行核移植 方法 3 是供体 1 和供 体 2 体内受精 然后进行胚胎分割移植 克隆除去上述个体克隆外 植物的组织培养也是 个体克隆 单克隆抗体是细胞的克隆 PCR 是分子的克隆 题组三题组三 综合题综合题 8 1 基因工程 核移植技术 动物细胞培养等 2 目的基因 限制性核酸内切酶 DNA 连接酶和运载体 3 胰蛋白酶 卵细胞体积大易操作 分化程度低 体细胞的细胞核在卵细胞质中才能 用心 爱心 专心20 表现出全能性 4 C 桑椹胚和囊胚 5 荷斯坦奶牛 因为个体 的核遗传物质来自荷斯坦奶牛 主要为胚胎发育提供营养和场所 PCR 技术 XX 转基因克隆动物 6 节约资源 降低成 本等 乳腺 房 生物反应器 解析 1 该图表示胚胎移植的过程 涉及基因工程 核移植技术 动物细胞培养等技 术 2 图中 为目的基因 目的基因导入 之前要用限制性核酸内切酶 DNA 连接酶和运 载体等工具来构建基因表达载体 然后使用显微注射法把其导入受体细胞 3 由组织得到 单个细胞 必须使用胰蛋白酶处理 核移植过程中 由于卵细胞大 细胞质中含有刺激细 胞核全能性表达的物质 因此选用卵细胞作为细胞核的受体 4 胚胎分割的关键是要把内 细胞团均等分割 5 的核基因与荷斯坦奶牛一致 因此其性状与荷斯坦奶牛最相似 目 的基因的扩增通过 PCR 技术完成 由于血清白蛋白从乳汁中提取 因此必须培育母牛 其 性染色体为 XX 培育出的这种动物称为转基因克隆动物 9 1 获能 2 动物血清 调节 pH 3 受精卵甲