2016届高中生物第一轮复习课件-选修3.3胚胎工程

第一页，共63页。考纲考情三年12考高考指数：★★★★★1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础Ⅰ2.胚胎干细胞的移植Ⅰ3.胚胎工程的应用Ⅱ三年考题2014年(6考)：新课标全国卷ⅠT40，福建T33，江苏T2、T19、T28，山东T362013年(3考)：新课标全国卷ⅠT40，山东T35，江苏T132012年(3考)：山东T35，江苏T9，浙江T2第二页，共63页。考情播报1.考查内容：受精过程和早期胚胎发育的规律、体外受精操作步骤、早期胚胎培养、胚胎分割及胚胎移植等。2.考查方式：常以图形为载体，结合人类的生产生活，结合必修免疫部分、细胞分裂等内容，通过胚胎工程、克隆技术等，考查对各种生物技术的过程及相关概念的理解，以及综合解决实际问题的能力。3.考查题型：主要以非选择题的形式出现，属中档题。第三页，共63页。【知识梳理(shūlǐ)】一、体内受精和早期胚胎发育1.体内受精：(1)场所：雌性动物的_______内。输卵管第四页，共63页。(2)过程。①受精前的准备阶段。a.精子获能：正常情况下在雌性动物的_______内完成。b.卵子的准备：发育到___________________，才具备与精子受精的能力。②受精阶段。a.获能的精子穿越_______和_______，进入(jìnrù)_________。b.精子外膜与_________融合，精子入卵。c.精、卵细胞经过一系列变化分别形成___________。d.___________充分发育后融合，完成受精。2.早期胚胎发育：_______→卵裂期→桑椹胚→_____→原肠胚。生殖道减数第二次分裂(fēnliè)中期放射(fàngshè)冠透明带卵细胞膜卵细胞膜雄、雌原核雄、雌原核受精卵囊胚第五页，共63页。二、体外受精和早期胚胎培养1.体外受精：(1)_________的采集(cǎijí)和培养。(2)精子的采集(cǎijí)和_____。(3)受精：在_________________________中完成受精过程。2.胚胎的早期培养：培养液成分包括无机盐和有机盐类、维生素、_____、氨基酸、_______及_____等物质。卵母细胞获能获能溶液(róngyè)或专用的受精溶液(róngyè)激素(jīsù)核苷酸血清第六页，共63页。三、胚胎工程的应用及前景1.胚胎移植：(1)受体：_____________________的其他(qítā)雌性动物。(2)意义：充分发挥_______________________。(3)根本程序：对供、受体的选择和处理→___________________→对胚胎的收集、检查、培养或保存→_________→移植后检查。同种的、生理状态(zhuàngtài)相同雌性优良个体的繁殖(fánzhí)潜力配种或进行人工授精胚胎移植第七页，共63页。2.胚胎分割：(1)理论根底：细胞的全能性。(2)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(3)囊胚期分割要求(yāoqiú)：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。(4)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之一。第八页，共63页。3.胚胎干细胞(ES或EK细胞)：(1)来源(láiyuán)：___________________。(2)特点①形态：体积___、细胞核___、_____明显②功能：具有发育(fāyù)的_______③体外培养：可增殖而不发生_____早期(zǎoqī)胚胎或原始性腺小大核仁全能性分化第九页，共63页。【速记卡片】1.受精过程中的“三大反响〞和防止多精子入卵受精的“两道屏障〞：(1)顶体反响：精子膜和顶体外膜发生的一系列改变，释放顶体酶。(2)透明带反响：在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来(hòulái)的精子进入透明带的生理反响，它是防止多精子入卵受精的第一道屏障。(3)卵细胞膜反响：精子入卵后，卵细胞膜拒绝其他精子再进入卵内，这是防止多精子入卵受精的第二道屏障。第十页，共63页。2.早期胚胎发育过程(guòchéng)：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。3.胚胎的早期培养的培养液成分：“两盐〞是无机盐、有机盐，“两素〞是维生素、激素，“两酸〞是氨基酸、核苷酸，天然成分是血清等物质。4.胚胎移植的关键知识：(1)移植的胚胎必须在原肠胚之前。(2)供体和受体必须是同种生物，并处于同一生理状态。(3)胚胎移植的本质：产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程(guòchéng)。第十一页，共63页。考点(kǎodiǎn)一体内受精和早期胚胎发育1.精子和卵子的发生：项目精子的发生卵子的发生不同点场所睾丸的曲细精管卵巢(减数第一次分裂)、输卵管(减数第二次分裂)时间初情期到生殖机能衰退①卵泡的形成和在卵巢内的储备：出生前(即胎儿时期)②排卵：初情期后第十二页，共63页。项目精子的发生卵子的发生不同点过程第十三页，共63页。项目精子的发生卵子的发生不同点特点①减数第一次分裂和减数第二次分裂连续②需要变形①减数第一次分裂和减数第二次分裂不连续②不需要变形相同点①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂②原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂；成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半第十四页，共63页。2.胚胎(pēitāi)发育：第十五页，共63页。【高考警示】关于体内受精的几点提醒(1)精子获能是指精子获得(huòdé)受精“能力〞，而不是获得(huòdé)能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(2)动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。但它们都要在输卵管内进一步成熟，当到达减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。第十六页，共63页。(3)受精的标志≠受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核(yuánhé)的融合。(4)受精卵遗传物质的来源：核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核(即精卵各提供1/2)，而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。第十七页，共63页。【考题回访】(2015·苏州模拟)以下图表示哺乳动物胚胎(pēitāi)发育过程的几个阶段。请据图答复以下问题：第十八页，共63页。(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)由受精卵到B阶段透明(tòumíng)带破裂之前这一过程中，细胞数目

，胚胎总体积。第十九页，共63页。【解析】(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)桑椹胚细胞具有发育的全能性，囊胚开始出现细胞分化，已分化成滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已具有胚层分化，分化为外胚层和内胚层。(4)内细胞团将发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。(5)由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中，虽然细胞数目增多，但胚胎(pēitāi)总体积根本不变。第二十页，共63页。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(tāiér)的各种组织(5)增多根本不变第二十一页，共63页。【延伸探究】(1)上题中，A、B、C三图存在胚胎干细胞的是哪个(些)？试分析原因。提示(tíshì)：A和B。A是桑椹胚，桑椹胚细胞没有发生细胞分化，每个细胞都是胚胎干细胞。B是囊胚，囊胚的内细胞团细胞是胚胎干细胞。(2)B图透明带破裂，该胚胎正在进行什么发育过程？提示(tíshì)：孵化。透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这个过程叫做孵化。第二十二页，共63页。【加固(jiāɡù)训练】(2015·安庆模拟)以下图为哺乳动物精细胞变形为精子的过程图解，请据图答复以下问题：第二十三页，共63页。(1)写出上图中各局部(júbù)的名称：[1]，[2]，[3]，[4]，[5]，[6]，[7]，[8]。(2)精细胞变形为精子的过程中，细胞中的很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保存下来，为什么？(3)为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？

。第二十四页，共63页。【解析】图A是精细胞结构示意图，图B是变形后的精子结构示意图。图中1是高尔基体，将形成精子头部的顶体5；2是线粒体，将聚集形成图B中的7线粒体鞘；3是细胞核，将形成图B中的6精子头的主要局部；4是中心体，将形成图B中的8尾。答案：(1)高尔基体线粒体细胞核中心体顶体头线粒体鞘尾(2)细胞核是精子遗传物质储存的场所，也是精卵结合后的后代(hòudài)遗传特性和代谢活动的控制中心，而线粒体那么是精子进行有氧呼吸分解有机物产生能量的场所。(3)线粒体是精子维持生存和运动所需能量的“动力工厂〞第二十五页，共63页。考点二胚胎工程的应用1.胚胎移植：(1)理论(lǐlùn)根底：胚胎移入的基础哺乳动物发情排卵后，一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的胚胎收集的基础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，而是处于游离状态移入胚胎存活的基础受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应保留遗传特性的基础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第二十六页，共63页。(2)根本(gēnběn)程序：第二十七页，共63页。(3)胚胎移植的几个关键环节。①胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后(zuìhòu)一道“工序〞，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。第二十八页，共63页。③胚胎移植的供体和受体必须是同种(tónɡzhǒnɡ)生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。④两次检查：a.收集胚胎进行质量检查；b.移植后是否妊娠检查。⑤冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。第二十九页，共63页。2.胚胎(pēitāi)分割：第三十页，共63页。3.胚胎(pēitāi)干细胞：第三十一页，共63页。【高考警示】(1)滋养层≠饲养(sìyǎng)层。①滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。②饲养(sìyǎng)层：饲养(sìyǎng)层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。(2)不同动物胚胎移植的时间不同。①牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段。②小鼠、家兔在桑椹胚前。③几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。第三十二页，共63页。【考题回访】1.(2014·福建高考)Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎(pēitāi)干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：第三十三页，共63页。(1)步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的。(2)步骤②中，重组胚胎培养到期时，可从其内细胞团别离出ES细胞。(3)步骤③中，需要构建含有Rag2基因(jīyīn)的表达载体。可以根据Rag2基因(jīyīn)的设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因(jīyīn)片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因(jīyīn)片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有酶的酶切位点。(4)为检测Rag2基因(jīyīn)的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。第三十四页，共63页。【解题指南】(1)关键知识：检测目的(mùdì)基因表达的方法是抗原-抗体杂交(免疫)法。(2)图示信息：过程①利用了动物细胞核移植技术；过程②利用了胚胎工程技术；过程③利用了基因工程的相关技术。第三十五页，共63页。【解析】此题考查(kǎochá)基因工程、细胞工程和胚胎工程技术。(1)步骤①是核移植过程。体细胞核移植前要除去受体卵母细胞的细胞核，原因是假设不去掉卵母细胞的细胞核，就会造成细胞里面有两个细胞核，使得遗传物质不稳定。(2)ES细胞是由早期胚胎(囊胚)的内细胞团别离出来的一类细胞。第三十六页，共63页。(3)步骤③为获取目的基因，并把目的基因导入受体细胞的过程。在生物体外可通过PCR技术扩增目的基因，其条件是模板DNA、根据Rag2基因的核苷酸序列设计的引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶等，另外根据题干可知(kězhī)，获得Rag2基因需要用HindⅢ和PstⅠ限制酶，所以在构建表达载体时，所选择的表达载体上应具有HindⅢ和PstⅠ酶的酶切位点。(4)检测目的基因是否翻译相应蛋白质时，应采用抗原—抗体杂交(免疫)法，即提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，看是否有杂交带。第三十七页，共63页。答案(dáàn)：(1)细胞核(2)囊胚(3)核苷酸序列HindⅢ和PstⅠ(4)蛋白质第三十八页，共63页。2.(2014·山东高考)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种(yīzhǒnɡ)重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：第三十九页，共63页。(1)htPA基因与载体用切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测(jiǎncè)目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用技术。(2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其。采集的精子需要经过，才具备受精能力。第四十页，共63页。(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行(jìnxíng)。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这表达了早期胚胎细胞的。(4)假设在转htPA基因母羊的羊乳中检测到，说明目的基因成功表达。第四十一页，共63页。【解题指南】(1)图示信息：转htPA基因母羊羊乳的获得过程。(2)关键知识：用同种限制酶切割目的基因与载体，获得相同的黏性末端，才能进行(jìnxíng)碱基互补配对。第四十二页，共63页。【解析】此题主要考查基因工程和胚胎工程。(1)为保证切割后的载体与切出的目的基因具有相同的黏性末端，应用同种限制酶切割目的基因和载体。(2)为获取更多的卵(母)细胞，需要对供体母羊进行(jìnxíng)超数排卵处理。采集的精子需要经过获能处理后，才具备受精能力。(3)将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法。为获得某一性别的动物，在胚胎移植前需进行(jìnxíng)性别鉴定。胚胎分割技术可看作克隆，这表达了早期胚胎细胞的全能性。(4)目的基因成功表达的标志是检测到相应的目的基因控制合成的产物。第四十三页，共63页。答案：(1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶)DNA分子杂交(或核酸探针)(2)超数排卵获能(处理(chǔlǐ))(3)显微注射法性别鉴定全能性(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)第四十四页，共63页。【加固训练】1.(2015·沈阳模拟)长期以来，优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧(xùmù)养殖业开展的瓶颈，近年来开展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请据图完成以下问题：第四十五页，共63页。第四十六页，共63页。(1)在试管牛和克隆羊的培育过程(guòchéng)中都必须用到的生物技术有、。(2)与受精和受精后有关的过程(guòchéng)有：①第一次卵裂开始；②卵细胞膜反响；③顶体反响；④穿越透明带；⑤雌、雄原核的形成；⑥核膜消失，雌、雄原核融合。其正确的顺序为(填序号)。(3)图中对供体母牛和受体母牛进行同期发情处理的目的是，对供体母牛进行超数排卵处理的措施是。第四十七页，共63页。(4)在体外培养早期胚胎时，除需要适宜的营养物质外，还需要等条件。从A到E中，适宜牛的胚胎移植的时期有；图中标号3为，它将来可发育为。(5)动物的早期胚胎移植到与供体处于相同__________________的同种雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。移植后的胚胎能在受体子宫(zǐgōng)中存活的免疫学根底是。第四十八页，共63页。【解析】(1)从题图中可以看出，试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到动物细胞培养(早期胚胎培养)和胚胎移植等生物技术。(2)与受精和受精后有关的过程有：③顶体反响；④穿越透明带；②卵细胞膜反响；⑤雌、雄原核(yuánhé)的形成；⑥核膜消失，雌、雄原核(yuánhé)融合形成受精卵；①第一次卵裂开始。(3)图中对供体母牛和受体母牛进行同期发情处理的目的是使供、受体处于相同的生理状态；对供体母牛进行超数排卵处理的措施是注射促性腺激素。(4)在体外培养早期胚胎时，除需要适宜的营养物质外，还需要无菌无毒环境、适宜的温度和pH、适宜的气体环境等。从A到E中，D桑椹胚和E囊胚期都适宜牛的胚胎移植。图中标号3为滋养层细胞，它将来可发育为胎膜和胎盘。(5)移植后的胚胎能在受体子宫中存活的原因是移植后的胚胎在受体子宫中不发生排斥反响。第四十九页，共63页。答案：(1)动物细胞培养(早期胚胎培养)胚胎移植(2)③④②⑤⑥①(3)使供、受体处于相同生理状态注射(zhùshè)促性腺激素(4)无菌无毒环境、适宜的温度和pH、适宜的气体环境D、E滋养层细胞胎膜和胎盘(5)生理状态不发生排斥反响第五十页，共63页。2.试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。请根据(gēnjù)试管牛的生产流程图答复相关问题：第五十一页，共63页。(1)①②过程分别表示、。(2)对供体母牛的要求是，通常母牛每次只排出一枚卵母细胞。(3)从母牛体内获得的卵母细胞需要到(时期)才能(cáinéng)与精子结合。在体外培养受精卵时，需要满足以下条件：、营养、温度和pH以及气体环境。第五十二页，共63页。【解析】培育试管动物首先选择遗传性能和生产性能优秀的母牛，获取的卵母细胞培养到减数(jiǎnshù)第二次分裂中期进行体外受精。答案：(1)体外受精胚胎移植(2)遗传性能和生产性能优秀(3)减数(jiǎnshù)第二次分裂中期无菌、无毒的环境第五十三页，共63页。3.以下图为牛胚胎(pēitāi)移植示意图，请据图答复：第五十四页，共63页。(1)牛胚胎移植程序中，①通常采用进行同期发情处理，然后②用激素使供体母牛超数排卵。(2)④胚胎移植过程(guòchéng)一般有和两种方法。(3)⑤过程(guòchéng)产生的犊牛的遗传物质与⑥的遗传物质是否相同？，为什么？________________________________________________________________________