專題三胚胎工程

專題三胚胎工程考綱要求:1.動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(Ⅰ)2.胚胎干細胞的移植(Ⅰ)3.胚胎工程的應(yīng)用(Ⅱ)考點分析:1.哺乳動物的精子和卵子的發(fā)生及受精過程胚胎發(fā)育過程及其主要特點2.體外受精技術(shù)的主要操作步驟3.胚胎的早期培養(yǎng)方法4.胚胎移植和胚胎分割◆要點整合:一、精子、卵子的發(fā)生與受精作用1．精于和卵子發(fā)生的比較名稱精子的發(fā)生卵子的發(fā)生場所睪丸的曲細精管卵巢時期從__________開始_____________以后是否需變形需變形無需變形分裂情況均等分裂不均等分裂結(jié)果形成4個精子細胞形成1個卵子和3個極體MI和MⅡ是否連續(xù)______________

初情期胚胎在性別分化連續(xù)不連續(xù)2．受精作用

(1)場所：輸卵管中

(2)過程①受精前的準備

a．精子獲能：成熟的精子必須在雌性動物的生殖道中經(jīng)歷一段時間，發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，此過程叫獲能。

b．卵子的準備：卵子都要在輸卵管中進一步成熟，到

時，才具備受精能力。②受精減數(shù)第二次分裂中期（MⅡ期）2．受精作用

(1)場所：輸卵管中

(2)過程①受精前的準備

a．精子獲能：b．卵子的準備：②受精

a.穿越放射冠(________反應(yīng))。

b.穿過透明帶(___________反應(yīng))。

c.進入卵黃膜(_______________作用)。

d.雌雄原核形成、配子結(jié)合形成合子(受精卵)頂體透明帶卵黃膜的封閉透明帶反應(yīng)和卵黃膜的封閉作用是防止多精入卵受精的兩道屏障。受精完成的標志：雌雄原核融合形成合子(受精卵)。特別提醒：①成熟的精子并不代表具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。②排卵是指卵子從卵泡中排出，而不是指卵泡從卵巢中排出。③受精的標志是在透明帶和卵黃膜之間觀察到兩個極體；而受精完成的標志為雌雄原核的融合。[例1]如圖表示高等動物卵子的發(fā)生過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：

(1)圖中A是__________，B是______，E(過程)是指_______，階段C是指個體發(fā)育的________(時期)，階段D是指個體發(fā)育的__________(時期)。

(2)當觀察到第二極體時，可以表明______________________。

(3)能發(fā)生染色體的著絲點分裂的階段是_________(填序號)。

(4)①階段存在的變異方式是___________________________。第一極體合子受精胎兒期初情期后卵子已經(jīng)受精①④基因突變、染色體變異卵原細胞（2N）初級卵母細胞（2N）次級卵母細胞（2N）次級卵母細胞+AB+第二極體①②③④ECD

(標準解答)本題考查卵子形成過程中的有關(guān)知識。

(1)圖中①為有絲分裂，可增加卵原細胞的數(shù)量，卵原細胞進一步演變?yōu)槌跫壜涯讣毎虎?、④為減數(shù)分裂，只有在受精后，次級卵母細胞才能最終完成減數(shù)第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎兒期，減數(shù)分裂是從初情期開始的，因此階段C為胎兒期；階段D為初情期后；

(2)當觀察到第二極體時，表明卵子已經(jīng)發(fā)生受精作用；

(3)著絲點分裂可發(fā)生在有絲分裂中，也可發(fā)生在減數(shù)第二次分裂中，因此為①、④；

(4)有絲分裂中的變異類型只有基因突變、染色體變異，沒有基因重組。

答案：(1)第一極體合子受精胎兒期初情期后

(2)卵子已經(jīng)受精(3)①④(4)基因突變、染色體變異二、胚胎工程的三個操作流程

1．試管動物生產(chǎn)流程良種雌性的卵母細胞良種雄性的精子↓↓卵母細胞體外培養(yǎng)精子體外獲能體外受精↓(有絲分裂)

胚胎↓(胚胎移植)雌性受體(提供子宮)↓(生產(chǎn))

良種后代2．克隆動物的培育流程二、胚胎工程的三個操作流程2．克隆動物的培育流程對供、受體母牛進行選擇，并用激素進行同期發(fā)情處理用促性腺激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理超數(shù)排卵的母牛與優(yōu)秀的公牛進行配種或人工授精對胚胎進行質(zhì)量檢查。這時的胚胎處于桑椹胚或囊胚階段，培養(yǎng)或保存對受體母牛進行是否妊娠的檢查受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛胚胎的移植胚胎的收集（沖卵）二、胚胎工程的三個操作流程3．胚胎移植的培育流程（以牛胚胎移植為例）：（桑椹胚或囊胚）歸納總結(jié):①試管嬰兒(動物)技術(shù)為有性生殖，胚胎分割移植為無性生殖。②胚胎移植是有性生殖還是無性生殖，取決于胚胎是由受精卵形成的，還是由核移植技術(shù)形成重組細胞發(fā)育而成或胚胎分割形成的。③胚胎移植的意義：縮短了供體的育種周期，充分發(fā)揮雌性個體的繁殖潛能。④克隆技術(shù)為無性繁殖，產(chǎn)生的新個體的性狀、性別均與供體動物相同。關(guān)鍵詞（必背）：

促性腺激素、同期發(fā)情處理、超數(shù)排卵、胚胎移植3．胚胎移植的培育流程

(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技術(shù)有_________________和__________________。

(2)用激素處理的目的是使B牛____________，從B牛體內(nèi)獲得的卵子需要培養(yǎng)到______________________(時期)才能與精子結(jié)合。

【例2】下面是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請分析回答：

【例2】下面是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請分析回答：【思路點撥】

解答此題的關(guān)鍵有以下三個方面：①分析比較胚胎移植和克隆所用到的生物技術(shù)。②正確理解卵子的采集方法和受精作用。③準確把握胚胎分割和移植的時期。

(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技術(shù)有_________________和__________________。

(2)用激素處理的目的是使B牛____________，從B牛體內(nèi)獲得的卵子需要培養(yǎng)到______________________(時期)才能與精子結(jié)合。

【例2】下面是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請分析回答：動物細胞培養(yǎng)胚胎移植超數(shù)排卵減數(shù)第二次分裂中期

(3)A牛的精子必須在B牛的生殖道中經(jīng)過相應(yīng)的生理變化后，才能與B牛的卵子結(jié)合，完成受精作用，這個過程叫__________。卵子受精的標志是在卵黃膜和透明帶的間隙能夠觀察到___________。

(4)生產(chǎn)上常用_________________期的胚胎進行胚胎移植。若希望同時獲得多個性狀相同的家畜個體，可以使用____________技術(shù)。

【例2】下面是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請分析回答：規(guī)律方法：桑椹胚以前的細胞均未分化，細胞核全能性最高，是胚胎分割的最佳時期。精子獲能兩個極體桑椹胚(或囊胚)胚胎分割三、胚胎分割和胚胎干細胞

1．胚胎分割

(1)概念：胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

(2)基本程序：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中，然后用分割針或分割刀進行分割。

(3)定位：動物無性繁殖或克隆的方法之一。

(4)囊胚期分割要求：內(nèi)細胞團均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。

(5)意義：成倍地增加胚胎數(shù)量，加快繁殖速度。

(6)存在問題：①體重、毛色和斑紋等性狀方面存在差異；②該技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性有限，一般常見的為同卵雙胎。形態(tài)方面：體積小、細胞核大、核仁明顯功能方面：具有全能性體外培養(yǎng)：可以冷凍保存，也可以進行遺傳改造全能干細胞：如受精卵多能干細胞：如ES細胞專能干細胞：如造血干細胞2．胚胎干細胞(ES或EK細胞)(4)應(yīng)用前景：ES細胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)和醫(yī)學(xué)上都具有十分重要的應(yīng)用價值。(3)特點(1)干細胞分類高低全能性

【例3】現(xiàn)代生物科技對人類生活、生產(chǎn)和社會發(fā)展的影響越來越大，例如

(1)如圖為經(jīng)過體外受精和胚胎分割移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程，請回答：

A細胞是__________________，在進行體外受精前要對精子進行_______處理。進行胚胎分割時，應(yīng)選擇發(fā)育到_______________時期的胚胎進行操作。在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應(yīng)注意：________________________________________________________________。(次級)卵母細胞獲能桑椹胚或囊胚要將內(nèi)細胞團均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育

(2)如圖是胚胎干細胞的獲取方法，請據(jù)圖回答：早期胚胎發(fā)育可以分為__________________________________幾個主要階段，C、D細胞分別為_____________和__________________，它們的形態(tài)特征是__________________________________。(卵裂期)桑椹胚、囊胚、原腸胚內(nèi)細胞團原始性腺細胞體積小、細胞核大、核仁明顯

【例3】現(xiàn)代生物科技對人類生活、生產(chǎn)和社會發(fā)展的影響越來越大，例如

(1)如圖為經(jīng)過體外受精和胚胎分割移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程，請回答：(標準解答)

(1)從圖中看出A細胞是次級卵母細胞，體外受精前精子要進行獲能處理；發(fā)育到桑椹胚或囊胚時期的胚胎可以進行胚胎分割，胚胎分割應(yīng)該將內(nèi)細胞團均等分割。

(2)早期胚胎發(fā)育是受精卵經(jīng)細胞分裂形成具有一定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和發(fā)育潛力的胚胎的過程，按胚胎的形態(tài)、特點可以分為桑椹胚、囊胚、原腸胚等。胚胎干細胞可以從早期胚胎，如囊胚中的內(nèi)細胞團中分離培養(yǎng)，也可以從原始性腺細胞中分離培養(yǎng)，其細胞體積小，細胞核大，核仁明顯，具有發(fā)育的全能性。

(1)從良種母牛采集的卵母細胞，都需要進行體外培養(yǎng)，其目的是_______________________________________________；從良種公牛采集的精子需__________后才能進行受精作用。(2)在體外培養(yǎng)受精卵時，除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外，還需要提供_________氣體以維持____________________。四、胚胎工程的應(yīng)用

【例4】(

2010·山東高考)胚胎工程是一項綜合性的動物繁育技術(shù)，可在畜牧業(yè)和制藥業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。如圖是通過胚胎工程培育試管牛的過程。使卵母細胞成熟(或：使卵母細胞獲得受精能力)

獲能CO2培養(yǎng)液(基)的pH(3)圖中過程A稱為___________，它在胚胎工程中的意義在于

_________________________。(4)研制能夠產(chǎn)生人類白細胞介素的牛乳腺生物反應(yīng)器，需將目的基因?qū)肱Ｊ芫?，最常用的?dǎo)入方法是______________；獲得轉(zhuǎn)基因母牛后，如果_____________________________即說明目的基因已經(jīng)表達。四、胚胎工程的應(yīng)用

【例4】(2010·山東高考)胚胎工程是一項綜合性的動物繁育技術(shù)，可在畜牧業(yè)和制藥業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。如圖是通過胚胎工程培育試管牛的過程。胚胎移植提高優(yōu)良母畜的繁殖率顯微注射法牛奶中含有人類白細胞介素(或：牛乳腺細胞已合成人類白細胞介素)生物工程技術(shù)應(yīng)用的組合：(1)轉(zhuǎn)基因植物培育：基因工程+植物組織培養(yǎng)。(2)轉(zhuǎn)基因動物培育：基因工程+動物細胞培養(yǎng)+胚胎移植。(3)核移植(克隆)動物培育：核移植+動物細胞培養(yǎng)+胚胎移植。(4)胚胎移植：有性生殖+動物細胞培養(yǎng)+胚胎移植。(5)植物體細胞雜交：酶工程+體細胞融合+植物組織培養(yǎng)。(6)試管嬰兒：體外受精+動物細胞培養(yǎng)+胚胎移植。[規(guī)律方法]

【專題能力提升】1．下圖表示利用胚胎干細胞(ES細胞)所作的一系列研究，請據(jù)圖分析回答：

(1)過程Ⅰ將胚胎干細胞置于γ射線滅活的鼠胎兒成纖維細胞的滋養(yǎng)層上，并加入動物血清、抗生素等物質(zhì)，維持細胞不分化的狀態(tài)。在此過程中，滋養(yǎng)層提供干細胞增殖所需的______________，加入抗生素是為了__________________，這對于研究細胞分化和細胞凋亡的機理具有重要意義。營養(yǎng)物質(zhì)防止雜菌污染1．下圖表示利用胚胎干細胞(ES細胞)所作的一系列研究，請據(jù)圖分析回答：

(2)過程Ⅱ?qū)в羞z傳標記的ES細胞注入早期胚胎的囊胚腔，通過組織化學(xué)染色，用于研究動物體器官形成的時間、發(fā)育過程以及影響的因素，這項研究利用了胚胎干細胞具有______________的特點。在哺乳動物早期發(fā)育過程中，囊胚的后一個階段是________。發(fā)育的全能性原腸胚1．下圖表示利用胚胎干細胞(ES細胞)所作的一系列研究，請據(jù)圖分析回答：(3)過程Ⅲ中目的基因?qū)肱咛ジ杉毎畛Ｓ玫姆椒ㄊ莀__________，將獲得的目的基因轉(zhuǎn)入胚胎干細胞前須構(gòu)建基因表達載體，其目的是___________________________________________________________________________________________。顯微注射法使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以傳給下一代，同時，使目的基因能夠發(fā)揮作用1．下圖表示利用胚胎干細胞(ES細胞)所作的一系列研究，請據(jù)圖分析回答：

(4)過程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是軟骨、神經(jīng)管、橫紋肌和骨骼等人類組織和器官。實驗時，必須用X射線照射去除胸腺的小鼠，獲得免疫缺陷小鼠，其目的是______________________________________________________________________________，該過程研究的意義在于解決______________________________________________問題。去除胸腺，使其不能形成T細胞，不發(fā)生臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥等細胞免疫，使移植組織細胞不會被排斥解析：(1)培養(yǎng)胚胎干細胞使用的物質(zhì)主要是滋養(yǎng)層和動物血清等，說明滋養(yǎng)層主要是給胚胎干細胞提供營養(yǎng)物質(zhì)；抗生素能殺死細菌，在細胞培養(yǎng)中加入抗生素能防止雜菌污染。(2)胚胎干細胞能發(fā)育成該動物的各種器官，說明具有發(fā)育的全能性。囊胚的后一個階段是原腸胚。(3)將目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射法。(4)目前，器官移植面臨的難題主要是供體的短缺和免疫排斥。器官移植過程中產(chǎn)生的免疫是細胞免疫，細胞免疫主要和胸腺中發(fā)育成熟的T細胞有關(guān)。2．如圖為哺乳動物的胚胎干細胞及其分化的示意圖。請