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1、第5讲 胚胎工程,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,续表,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
2、(受精卵)。,3胚胎发育过程,【例1】下列说法正确的是() A卵裂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
3、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
4、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】(双选)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性激素 D试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行,AC,【解析】胚胎
5、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
6、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
7、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。 (
8、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。,C,1卵子是否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
9、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,【解析】受精卵发育到桑椹胚或囊胚阶段就可
10、进行移植。,B,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，下列叙述正确的是( ),A,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
11、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，过程如下图。,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 。,精子获能,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 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，
12、据此判断胎儿为 (正常/患者/携带者)。,DNA,限制性核酸内切,正常,【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.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
13、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。胚胎分割后进行移植，得到动物的方式属于无性繁殖。,5.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( ),C,A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
14、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，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.(双选)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,AB,【解析】因桑椹胚或囊胚时期的
15、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、初级卵母细胞的形成时间 B染色体只复制一次，细胞分裂两次 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,BD,【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。,
