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1、专题3 胚胎工程,精子和卵子的发生的几点辨析 (1)原始生殖细胞经有丝分裂形成初级性母细胞；再经减数分裂形成精子或卵子。 (2)哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。 (3)不同的动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞(如马、犬等)，有的可能是次级卵母细胞(如猪、羊等)。,(1)采集的卵母细胞可直接与获能的精子受精吗？ 提示：不可以。采集的卵母细胞，需在体外经人工培养成熟后，即培养到减数第二次分裂中期，才能与获能的精子受精。 (2)不同动物胚胎移植的时间一样吗？ 提示：不一样。有的动物的胚胎要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段
2、才能进行移植(如牛、羊)，小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在816个细胞阶段移植。,胚胎移植与胚胎分割的比较 (1)胚胎移植中的“供体”是提供胚胎的个体，一般为优良品种；“受体”是接受胚胎的个体，一般为常见或存量大的品种。 (2)胚胎移植是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。 (3)胚胎分割可以看成动物无性繁殖或克隆的方法之一，同一胚胎经分割后形成的后代具有相同的遗传物质。,1.下列有关哺乳动物精子和卵子的发生以及受精作用的叙述，正确的是( ) A.采集到的精子和卵子相遇即可发生受精作用 B.排卵就是排出成熟卵子的过程 C.卵子形成时的分裂
3、过程均在卵巢内完成 D.受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体,【解析】选D。采集到的精子需经过获能处理后，才能与卵子发生受精作用；不同的动物排出的卵子不同，有的排出的是初级卵母细胞，有的排出的是次级卵母细胞，不是排出成熟卵子；卵子排出后需在输卵管中进一步完成成熟的过程，卵子形成时的分裂过程不全是在卵巢内完成的；次级卵母细胞在精子进入卵黄膜后，受到刺激完成减数第二次分裂，形成两个极体，因此，在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体时，说明受精作用已经完成。,2.(2011南通模拟)在“试管牛”的生产过程中，不是必需的操作是( ) A.卵母细胞的采集和培养 B.受精卵中导入抗病毒基
4、因 C.精子的采集和获能 D.胚胎的早期培养和移植 【解析】选B。“试管牛”是本题的题眼，其过程有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等步骤。如果要培养转基因动物，需要将外源基因导入受精卵中，如果仅仅是为了获得“试管牛”，则不需导入外源基因。,3.科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞“iPS细胞”，人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关“iPS细胞”说法正确的是( ) A.iPS细胞分化为神经细胞的过程应在培养细胞的普通培养基上进行 B.iPS细胞有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具细胞周期 C.iPS细胞可
5、分化形成多种组织细胞，说明“iPS细胞”在分裂时很容易发生突变 D.iPS细胞分化成人体多种组织细胞，是因为它具有不同于其他细胞的特定基因,【解析】选B。iPS细胞分化为神经细胞的过程应在含有分化诱导因子的分化培养基上进行；高度分化的细胞，如神经细胞等是不能进行有丝分裂的，因此，不具有细胞周期。细胞分化是基因选择性表达的结果，不是由于基因突变；多细胞生物的各个体细胞源自一个受精卵，具有相同的遗传信息。,4.将下列哺乳动物受精过程中的变化按顺序排列，正确的是 ( ) 第一次卵裂开始 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 A.B. C.D.,【解析】选D。
6、受精过程中，获能的精子与卵子相遇时即发生顶体反应；当精子穿越透明带触及卵黄膜时，透明带立即封闭以阻止其他精子进入，进而激活次级卵母细胞完成减数第二次分裂，释放第二极体，雌、雄原核形成后，核膜消失，雌、雄原核融合在一起，形成合子，开始第一次卵裂。,5.(2011潍坊模拟)国家863计划项目“利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用蛋白”取得重大进展。目前，已经成功获得经纯化的抗凝血酶蛋白，达到国际先进水平。下面是制作崂山奶山羊乳腺生物反应器的流程图：,(1)根据流程图分析，动物乳腺生物反应器主要利用了_技术、胚胎工程技术和细胞培养技术。 (2)要实现超数排卵，应在崂山奶山羊A发情周期的某一阶段用_处
7、理，然后在恰当时期采集卵子。通过采集的精子不能直接使成熟的卵子受精，原因是_。 (3)过程需将抗凝血酶基因注入受精卵的雄原核内，在显微镜下判断是否完成受精作用的标志是_。,(4)要使人的抗凝血酶基因在奶山羊乳腺细胞中特异性表达，完整的基因表达载体要包括目的基因、_、_、标记基因等部分。在之前要检测早期胚胎细胞是否已经导入抗凝血酶基因，宜采用_技术。 (5)若要一次获得多只相同的转基因崂山奶山羊D，应采用_技术。,【解析】解答本题的关键是理清制作崂山奶山羊乳腺生物反应器的流程图涉及到的有关技术手段。 (1)从图解中可以看出，涉及到的过程有体外受精、胚胎移植、重组DNA技术，涉及到的技术手段有基因
8、工程、胚胎工程和细胞培养技术等。 (2)体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的获能和受精等步骤。卵子的采集方法：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。,(3)精子入卵后形成一个雄原核，与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后形成雌原核，并在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体。 (4)基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等部分，目的基因的检测方法是DNA分子杂交技术，其次是检测目的基因是否转录出了mRNA。 答案：(1)转基因(DNA重组) (2)促性腺激素 精子没有获能 (3)在卵黄膜和透明带的
9、间隙观察到两个极体 (4)启动子 终止子 DNA分子杂交 (5)胚胎分割移植,一、体内受精和早期胚胎发育 1.精子和卵子的发生的比较,2.受精作用 (1)准备阶段1精子获能 刚刚排出的精子，必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间，发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，此过程叫精子获能。 (2)准备阶段2卵子的准备 动物排出的卵子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，才具备与精子受精的能力。,(3)受精阶段 精子穿越放射冠和透明带 与卵子相遇精子发生顶体反应，释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质精子穿越放射冠，与透明带接触顶体酶将透明带溶出一条孔道精子穿越透明带，接触卵黄膜立即发生
10、透明带反应。,进入卵黄膜 精子与卵黄膜接触，立即被微绒毛抱合精子外膜和卵黄膜相互融合，精子入卵立即发生卵黄膜封闭作用。 原核形成和配子结合 精子入卵尾部脱离，原有核膜破裂；同时，激活卵子雌、雄原核形成，充分发育后合并形成受精卵。,(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 (2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。 (3)判断卵子是否受精的重要标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。 (4)胚胎发育过程中，细胞开始出现分化的阶段是囊胚。,【例证1】如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答问题：,(1)写出各个阶段的名称：
11、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)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，仅由一个精子和卵子结合成合子的生理基础是_、_。,【解题关键】根据图中细胞的特点及分化程度确定各个时期的胚胎是解题的关键。 【精讲精析】(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)桑椹胚细胞具有全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内
12、细胞团细胞；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层。,(4)内细胞团细胞将发育为胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘。 (5)受精时的透明带反应和卵黄膜封闭作用是防止多精入卵的两道屏障。 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)胎儿的各种组织 (5)透明带反应 卵黄膜封闭作用,【变式训练】下列关于生殖细胞的发生和受精过程的叙述错误的是( ) A.卵子是从动物的初情期开始，经过M和M两次连续分裂形成的 B.透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障 C.精子与卵黄膜相互融合，精子入卵 D.雄原核形成的同时，卵子完
13、成减数第二次分裂,【解析】选A。卵子的发生是在胎儿期和初情期后，M和M两次分裂不连续；哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。获能后的精子与卵子相遇后，首先释放顶体酶穿过放射冠进入透明带，当精子接触卵黄膜的瞬间，会产生透明带反应，阻止多个精子进入透明带。精子与卵黄膜相互融合，精子入卵后，形成雄原核，此时卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核，二者相互融合形成受精卵，受精过程完成。,二、试管动物技术和胚胎分割 1.试管动物技术 (1)概念：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代。,(2)过程如下：,2.
14、胚胎分割 (1)基本程序 选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入空透明带中，或直接将裸半胚移植入受体。 (2)理论基础：细胞的全能性。 (3)存在问题 刚出生的动物体重偏低、毛色和斑纹等性状方面存在差异。 采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的。,(1)试管婴儿的培育过程和试管动物技术流程相似。 (2)试管动物的性状和性别由父本、母本决定，而克隆动物的性状和性别均与供体(提供细胞核的个体)相同。 (3)胚胎分割一般是将胚胎切割成2等份，获得同卵双胎，而同卵多胎成功的比例都很小。,【例证2】(2011南京模
15、拟)胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图回答下列问题：,(1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于_，为一次获得多个细胞B，往往需要向供体2内注入的是促性腺激素，而不是性激素，原因是_。 (2)将优良公牛的精子收集后放在一定浓度的肝素溶液中进行培养，其目的是_。 (3)通过应用2获得小牛，涉及到胚胎工程的最后一道“工序”是_。,(4)应用3中的细胞D取自囊胚的_，细胞C取自牛胎儿的_。 (5)应用4中获得二分胚和，移植到受体牛中得到两只小牛，两只小牛的性别是_。,【解题关键】准确识别图中4个应用对应的生物技术是解题的关键。 【精讲精析】供体1提供体细胞核，供体2提供卵子的细胞质；性激素对垂体和下丘脑有负反馈作用，注射一定量的性激素后会抑制下丘脑和垂体的活动，从而导致相关激素分泌量下降，进而引起自身性激素分泌量减少，影响排卵；精子受精前需进行获能处理；胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”；胚胎干细胞是早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞，因此，应用3中的细胞D取自囊胚的内细胞团，细胞C取自牛胎儿的原始性腺；胚胎分割是无性繁殖，性别和供体牛无关。,答案：(1)供体1和供体2 注
