2013高考生物第1轮总复习选修3第5讲 胚胎工程

1、 一、精子和卵子的发生及早期胚胎发育过程 1.比较精子和卵子的发生精子卵子场所精巢(或睾丸)的曲细精管卵巢分裂时间初情期后开始分裂，减数第一次分裂和第二次分裂是连续的性别分化后雌性胎儿卵巢内即开始有丝分裂，形成卵泡；性成熟排卵前完成减数第一次分裂；受精后完成减数第二次分裂减数分裂区别细胞质均等分裂、一个精原细胞产生4个精细胞，需变形形成精子细胞质不均等分裂、一个卵原细胞只产生一个卵细胞续表精子卵子细胞特点失去大多数细胞质，保留细胞核，线粒体聚集成线粒体鞘、高尔基体形成顶体保留大部分细胞质，为受精卵发育提供更多营养数量精巢中可以产生大量的精子，动物一次排出数亿的精子卵巢中总共只有数百个卵泡能发育

2、成熟，一次只排出数个卵 2.受精作用的过程 (1)受精前的准备阶段 精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道中发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的生理现象。 卵子的准备：在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具备与精子受精的能力。 (2)受精阶段 第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞；透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。 第二步：精子进入卵黄膜。卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障。 第三步：原核形成。雄原核形成和雌原核形成。 第四步：配子结合。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。 3胚胎发育过程 【例1】下列说法正确的是() A卵裂

3、期细胞经过了细胞分裂，不再分化 B原肠胚细胞属于全能细胞 C囊胚腔先于原肠腔出现 D桑椹胚开始进行分化 【解析】早期胚胎发育阶段顺序是：卵裂期形成早期胚胎，桑椹胚、囊胚、原肠胚，桑椹胚及之前的细胞属于全能细胞，囊胚期细胞分化，出现囊胚腔，进一步发育而分化，分化后形成原肠胚，出现原肠腔。因此只有C项正确。C 二、早期胚胎培养和胚胎移植 1胚胎工程中胚胎的早期培养 (1)精子与卵子在体外受精后，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。 2胚胎移植 (1)胚胎移植的实质 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移，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保

4、持其原来的优良特性。 (2)胚胎移植成功的保障(生理学基础) 第一，供、受体生殖器官的生理变化是相同的。 第二，哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。 第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。 第四，供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。 【友情提醒】胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。 作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种，供体则为优良的品种。 胚胎移植的

5、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潜力。 3胚胎分割 (1)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。 (2)囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 (3)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法还有核移植。 【例2】下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是() A受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 B受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 C超数排卵技术要使用一定的激素 D试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行A 【解析】胚胎移植其操作的对象是早期胚胎而不是受精卵；其生理基础是供、受体排卵后产生相同的

6、生理变化，为移植提供相同的生理环境；超数排卵要对供体用促性腺激素进行处理；试管婴儿实质是“体外受精”和“胚胎移植”的共同产物。掌握胚胎移植的大体过程和需要条件，是解决该类题型的关键。 三、胚胎工程的三个操作流程 1试管动物的生产流程 2克隆动物的培育流程 3胚胎移植的培育流程 以牛胚胎移植为例： (1)选择的对象包括良种公牛、母牛和普通母牛，处理是指对良种母牛和普通母牛做同期发情处理，以使其生殖器官的生理变化相同，同时要对良种母牛做超数排卵处理，以促其多产生卵子。 (2)冲卵是指将早期胚胎从良种母牛子宫内冲洗出来，而不是冲洗出卵子。 (3)良种牛后代的遗传特性是由供体公牛和母牛决定的，受体母牛

7、只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。 【例3】下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是() A对供体、受体要进行选择 B要用激素对供体进行超数排卵处理 C供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应 D胚胎移植常采用手术法和非手术法两种方法C 【解析】胚胎移植的生理学基础之一表现在：供体与受体具有相同的生理环境。因此，在进行胚胎移植时没有必要进行免疫检查。在胚胎移植时应选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体作为受体，选择遗传性能和生产性能优秀的个体作为供体。在用激素对供、受体进行同期发情处理的基础上，还要对供体用促性腺激素进行超数排卵处理，以得到更多的卵子。胚胎的移植方法有手术法和非手

8、术法两种。 四、胚胎干细胞 1干细胞分类 干细胞分为三类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。胚胎干细胞为全能干细胞。 2胚胎干细胞的应用前景 ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。 (1)ES细胞可用于治疗人类的某些顽症。 利用ES细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 (2)培育成组织器官，用于器官移植。 (3)对ES细胞的培养和诱导，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段。 (4)ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。 【例4】利用胚胎干细胞

9、治疗肝衰竭，实现此过程的最重要原因是() A细胞分裂 B细胞特化 C细胞分化 D细胞增殖 【解析】ES细胞具有发育的全能性，可被诱导分化形成新的组织细胞，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能，因此治疗肝衰竭主要是利用这一特性而实现的。理解干细胞的特点，掌握干细胞研究的意义，能运用干细胞的知识解决实际问题。C1卵子受精的标志是第二极体的形成(即在透明带和卵黄膜间隙观察到两个极体)，而受精完成的标志是雌雄原核融合成含二倍染色体的合子。2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，包括人类早期胚胎的囊胚的内细胞团，具有胚胎细胞的特性。它能长期维持未分化状态，又有全能分化的

10、潜能和无限增殖的能力，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞系。因此，它是细胞的源头，是唯一不死的全能或多能细胞，并能够无限分化，它能制造机体需要的全部细胞。1.(2011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 B【解析】受精卵发育到桑椹胚或囊胚阶段就可进行移植。2.(2011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

11、是( )AA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与供体性状相同的代孕母羊子宫内【解析】注射促性腺激素可以促进超数排卵，选项A正确。乙过程是受精作用，选项B错。丙过程是早期胚胎发育，在发育培养液中完成；而乙过程受精作用在获能溶液或专门的受精溶液中完成，选项C错。胚胎移植时要保证受体和供体的生理状态相同，而不是性状相同，选项D错。 3.(2011福建)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

12、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，过程如下图。请回答：(1)过程是指在体外进行的精子获能处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程称为胚胎移植。(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DNA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是一种限制性核酸内切酶。(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(正常/患者/携带者)。【解析】精子在与卵细胞结合前需经历获能处理，才能具有与卵细胞受精的能力。将

13、体外早期胚胎移到子宫内的过程叫做胚胎移植。基因诊断时，需从胎儿细胞提取出DNA，并用限制性核酸内切酶对DNA进行切割，再进行电泳分析。由于电泳结果显示胎儿没有出现患儿带谱，所以胎儿细胞中不含致病基因。4.(2011福州模拟)下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( )A体外受精完成后即可进行胚胎移植操作B胚胎干细胞具有发育全能性，它可发育成新个体C卵裂期胚胎中细胞数目在不断增加，而有机物的总量却在不断减少D通过胚胎移植产生多个后代的繁殖方式都属于有性生殖C【解析】体外受精完成后，受精卵发育到一定阶段才能进行胚胎移植操作。胚胎干细胞具有发育全能性，可诱导发育为器官，但不能发育成新个体

14、。胚胎分割后进行移植，得到动物的方式属于无性繁殖。5.(2011龙岩模拟)现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病，关于这个实例，说法正确的是( )CA用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性B用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病C如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术D如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该要长期给他使用免疫抑制药物【解析】用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，不需要激发细胞的所有全能性。用脐带血中的干细胞只能培育出人体的许多器官，

15、可用来移植，但不是所有疾病都能治疗(如流行性疾病)。如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用细胞培养技术，然后发育成器官；由于器官是自身的细胞培育成的，没有免疫排斥反应，所以不用长期给他使用免疫抑制药物。 6.(2011龙岩模拟)下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( )A移植用的胚胎一般取桑椹胚或囊胚B滋养层细胞发育成胎膜和胎盘在囊胚期C分割囊胚阶段的内细胞团不要求均等D卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加A【解析】因桑椹胚或囊胚时期的细胞分化程度小，所以移植的胚胎一般取桑椹胚或囊胚；滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在原肠胚期；对囊胚阶段的内细胞团的分割要求均等；卵裂期胚胎中细胞数目增加，但有机物总量在不断减少。 7.下列不是精子、卵细胞发生的区别的是( )A初级精母细胞、初