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1、专题三 胚胎工程,知识排查,考点诠解 一、体内受精和早期胚胎发育 1精子、卵子的发生和受精作用 (1)精子、卵子发生的比较：,续表,(2)受精过程： 受精前的准备阶段 精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。 卵子的准备：发育到减数第二次分裂中期，才具备与精子受精的能力。,2早期胚胎发育 (1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚 (2)各时期的特点： 个体发育的起点是受精卵。 卵裂期：细胞分裂使细胞数目增加，但胚胎总体积并不增加或略有缩小，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。,桑椹胚时期：细胞均未分化，细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。 囊胚期：出现囊胚
2、腔，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。 原肠胚期：出现原肠腔，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，个体较小的细胞，称为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘。,3总结 (1)精子变形：细胞核头部的主要成分：高尔基体头部的顶体；中心体精子的尾；线粒体线粒体鞘；细胞内的其他物质原生质滴，随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。 (2)初级卵母细胞减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。,(3)动物排出卵子的成熟
3、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，当达到减数第二次分裂的中期时，才具有与精子受精的能力。,特别提醒：卵子完成受精的标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。受精过程中有三大反应(作用)：顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用。三大反应(作用)的作用不同：顶体反应主要是形成精子穿越放射冠的通路；透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障；卵黄膜封闭作用则是防止多精子入卵受精的第二道屏障。,二、体外受精和早期胚胎培养 1体外受精步骤 (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
4、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至成熟后，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胚胎的早期培养 培养液的成分：无机盐
5、、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分和血清等物质。 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。,2克隆动物的培育流程,特别提醒：根据发育成D新个体的卵细胞核由B动物提供，而性别及大多遗传性状是由核内遗传物质决定的，故B、D两者的性别及大多数遗传性状相同。 克隆动物的起点是经过核移植形成的一个细胞，其遗传物质主要来自供核一方。,四、胚胎分割与胚胎干细胞 1胚胎分割 (1)概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 (2)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。 (3)对囊胚进行分割时要注意将内细胞团进行
6、均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 (4)用胚胎分割增加动物后代：其实质是动物的无性繁殖或克隆的方法之一。,2胚胎干细胞(ES细胞)的研究进展及应用前景 (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。 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细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 培育成组织器官，用于器官移植。 对ES细胞的培养和
7、诱导，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。 ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。,(3)人ES细胞研究前沿进展： 目前，对ES细胞的分离、培养体系的研究以及ES细胞的选择、检测和全能性的维持，不仅是胚胎工程的前沿课题之一，也是当前生命科学研究的热门课题之一。,热点突破 题型一 体外受精及胚胎发育 典例1 2006年4月25日，一头特殊的由体细胞克隆产生的牛犊在山东省莱阳农学院高青科技成果转化基地淄博小黑牛牧业科技有限公司降生。这头通体黑亮的小牛犊采用了转基因克隆技术，其体内带有抗疯牛病基因。据介绍，新降生的抗疯牛病体细胞克隆牛是莱阳农学院董雅娟教授、柏学进教授继200
8、1年11月成功克隆出我国首例和第二例健康成活体细胞克隆牛之后完成的又一项重大成果。转基因动物的研制，是将人类需要的外源基因，通过显微注射等方法导入到动物受精卵细胞核中，然后把注射后的受精卵移植到受体雌性动物体内，让其发育生长。,(1)该技术首先要通过体外受精获得受精卵。从雌性动物体内采集的是_，且要在体外经_后，才能与_的精子受精。 (2)体外受精得到的受精卵，应移入发育培养液中继续培养。培养时培养液中不仅要有无机盐类和有机盐类，而且还要有_等营养成分及动物血清等物质。当发育到适宜的阶段时，将其取出移植到受体动物体内。 (3)胚胎移植是胚胎工程及其技术的最后一道工序，可以充分发挥雌性优良个体的
9、_。供体的主要职能是_，而受体则承担着妊娠和育仔的任务。在实施该技术时，要用激素对供、受体雌性动物进行处理，使它们_。,解析：高等动物的初级卵母细胞在胎儿时期就已经形成，经过减数第一次分裂形成次级卵母细胞后和精子结合，然后才能接着进行减数第二次分裂，因此从雌性动物体内采集的是卵母细胞，这些细胞只有在精子获能后才能顺利和精子结合，完成受精作用。受精卵形成后的早期培养在发育培养液中进行，培养液中应含有维生素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清等成分。一般培育到桑椹胚或者囊胚后才向受体移植或者冷冻保存。在胚胎移植技术中，供体的作用是提供具有优良遗传特性的胚胎，而受体则承担着妊娠和育仔的任务，这种技术的最
10、大优势是能充分发挥供体的繁殖潜力。,答案：(1)卵母细胞 人工培育成熟 获能 (2)维生素、激素、氨基酸、核苷酸 (3)繁殖潜力 产生具有优良遗传特性的胚胎 同期发情,题型二 胚胎工程的基本操作 典例2 胚胎移植的基本程序如图(以牛胚胎移植为例)，请据图回答：,(1)对供体母牛、供体公牛的要求是_。 (2)同期发情处理的方法是_，冲卵中的“卵”是指_。 (3)哺乳动物受精过程有下列中的_机制阻止多精子入卵受精(多选)。 A精子获能具有差异性 B精子穿越卵子透明带触及卵黄膜，导致透明带反应 C精子触发卵黄膜表面微绒毛的抱合反应 D精子入卵后，触发卵黄膜封闭作用,(4)受精的有关过程有：第一次卵裂
11、开始，释放第二极体，顶体反应，穿越透明带，雌、雄原核的形成，核膜消失，雌、雄原核融合。其正确的顺序为_(填序号)，受精的标志是_。 (5)若供体母牛具有许多优良性状，可利用体细胞克隆技术加速遗传改良进程，请回答下列有关问题： 目前核移植技术中普遍使用的去核方法是_。 用于核移植的供体细胞一般选用_代以内的细胞，原因是_。,解析：(1)胚胎移植的供体公、母牛必须是具优良遗传性状的同种牛。 (2)胚胎移植首先要对供、受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理，一般注射促性腺激素。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。 (3)透明带反应是防止多个精子进入透明带引起多精
12、子受精的第一道屏障；卵黄膜的封闭作用是防止多精子入卵受精的第二道屏障。 (4)受精过程为：精卵相遇，发生顶体反应，精子穿过放射冠；精子接触透明带；精子穿过透明带，接触卵黄膜；精子头膨胀，同时卵子完成第二次成熟分裂，释放第二极体；雌、雄原核形成；核膜消失，两个原核融合；第一次卵裂即将开始。,(5)目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法；用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的细胞，10代以内的细胞一般能保证正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。,答案：(1)具优良性状的同种牛 (2)注射促性腺激素 胚胎(早期) (3)B、D (4) 卵黄膜和透明带间出现两个极体 (5)显
13、微操作去核法 10 10代以内的细胞一般能保证正常的二倍体核型,误区警示：(1)用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，在此之前也用激素对供体和受体牛进行同期发情处理，是为了使它们生理条件达到同步，使供体的胚胎移入受体母牛后有相同或相似的生存条件。 (2)胚胎移植中的冲卵指的是将早期胚胎冲洗出来，而卵子的采集是从输卵管中冲取卵子。,题型三 胚胎工程的应用 典例3 如图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：,(1)A细胞是_，在进行体外受精前要对精子进行_处理。 (2)进行胚胎分割时，应选择发育到_时期的胚胎进行操作。 (3)指的是_。 (4)通过胚胎分割产生的两个
14、或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是_。 (5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_。 (6)受体母牛必须和供体牛属于_。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是_。,解析：本题考查胚胎工程的应用。将获能精子与处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞融合即可得到受精卵，受精卵经过体外培养形成早期胚胎。为了快速繁育优良品种，可以采用胚胎分割的技术手段，即选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割，分割后产生的个体因为所含的遗传物质相同，所以性状表现很相似。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意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。大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚
15、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。,答案：(1)(次级)卵母细胞 获能 (2)桑椹胚或囊胚 (3)囊胚腔 (4)具有相同的遗传物质 (5)胚胎分割要将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 (6)同一物种 受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应,1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卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 B胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 C胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点 D胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取 解析：卵裂期胚胎中细胞数目增加，而有机物总量不断减少，胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均等分割。胚胎干细胞是一类可从早期胚胎中分离获得的未分化细胞，其具有细胞核大、核仁大、蛋白质合成旺盛等特点。 答案：D,2正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结构退化消失，但保留了大量线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所需的( ) A乙醇 BATP C胰岛素 D淀粉 解析：线粒体是有氧呼吸的主
