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1、1 专题 3 胚胎工程 总结提升 知识建网 要语必背 1防止多精入卵有两道屏障：一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。 2 判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜与透明带的间隙能观察到两个极体，受精作用完成 的标志是雌、雄原核融合形成合子。 3试管动物技术运用的技术手段主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。 4哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。 5从卵巢采集的卵母细胞需在体外培养到M 中期才能与获能的精子受精。精子体外获能的 方法有培养法和化学诱导法两种。 6动物胚胎一般在桑椹胚或囊胚阶段进行移植。胚胎移植前一般用激素对供、受体进行同期 发情处理。 7胚胎分割
2、的对象是桑椹胚或囊胚，在对囊胚分割时，应注意将内细胞团均等分割。 8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，简称ES 或 EK 细胞。 一、克隆动物、试管动物、转基因动物的异同( 以羊为例 ) 2 名称产生过程 不同点 相同点生物技 术 遗传物 质 遗传性 状 生殖方 式 克隆羊 核移植 技术 A羊核基 因， B羊 质基因 几乎全 部表现 A 羊性状 无性生 殖 胚胎移 植技 术、动 物细胞 培养技 术 试管羊 体外受 精 A、 B羊核 基因， B 羊质基 因 双亲性 状 有性生 殖 转基 因羊 DNA 重组 技术 目的基 因、双亲 基因 目的基 因性状、 双亲性 状 有性生 殖
3、 例 1请回答胚胎工程和基因工程方面的问题： (1) 应 用 胚 胎 工 程 技 术 可 以 培 育 出 “ 试 管 牛 ” 。 试 管 牛 的 培 育 需 经 过 体 外 受 精 、 _、_以及在母体中发育和产出等过程。 (2) 在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理， 使其 _。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜 下可观察到次级卵母细胞和_。 (3) 通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的 激素是 _。 (4) 利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个
4、基本操作步 骤 是 _ 、 基 因 表 达 载 体 的 构 建 、 _ 和 _。 将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是_( 填“显 微注射法”或“农杆菌转化法”) ， 为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体 应导入的受体细胞是_( 填“受精卵”或“乳腺细胞”) 。 答案(1) 早期胚胎培养胚胎移植(2) 获能第一极体(3) 促性腺激素(4) 目的基因的 获取将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定显微注射法受精卵 解析(1) “试管牛”是通过在试管中进行体外受精，然后将受精卵进行早期胚胎培养，将获 得的胚胎再利用胚胎移植技术植入母体内，在母体内发育和产出牛的过程。(2) 为
5、使精卵成功 结合需要对精子进行获能处理；处于卵母细胞减数第二次分裂中期的细胞为次级卵母细胞和 第一极体。(3) 促性腺激素能够作用于卵巢细胞使其产生更多的性激素从而促进卵母细胞的生 3 成。(4) 基因工程的操作步骤为：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受 体细胞、目的基因的检测与鉴定。农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的一种方法，目 的基因导入动物细胞通常需采用显微注射法；如果将该基因表达载体导入受精卵中，受精卵 能够分裂、分化获得产生人干扰素的转基因牛。 例 2人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从血液中提取。由于艾滋病等人类感染性 疾病造成的威胁与日俱增，使人们对血液
6、制品心存疑虑。生物技术的发展和应用使利用动物 生产人的血清白蛋白成为可能，下图是上海某研究所培育生产出血清白蛋白奶牛的流程。请 据图回答下列问题： (1) 雌性奶牛胚胎细胞是( ) A雌性奶牛产生的卵细胞 B雌性奶牛体内的受精卵 C能发育成雌性奶牛的受精卵 D从奶牛胚胎上取出的细胞，这个奶牛胚胎将发育成雌性奶牛 (2) 此操作流程涉及的现代生物技术有动物细胞培养、_、_、胚胎分割和胚胎 移植。 (3) 将人的血清白蛋白基因导入奶牛胚胎受体细胞时，常用的方法是_；选择早期 胚胎细胞作为外源基因受体的原因是_ 。 (4) 重组细胞1的特点是 _。 (5) 重组细胞2的特点是 _。 (6) 早期胚胎
7、培养在发育培养液中，培养液的成分比较复杂，除了一些无机盐和有机盐类外， 还需添加 _ 等物质。 (7) 小牛 1、2、3 的性别是 _性，性状 _( 填“相同”或“不同” ) 。 4 (8) 以上实例说明转基因克隆动物可以作为动物乳腺生物反应器，生产医药蛋白。 在医药卫生 领域，你认为除此之外，转基因克隆动物在治疗人类疾病时还有哪些用途？ _ _ _ 。 答案(1)D (2) 基因工程核移植(3) 显微注射法早期胚胎细胞具有全能性，可使外源 基因在相应的组织细胞中表达(4) 细胞核内的DNA分子中含有人体血清白蛋白基因(5) 细 胞核与去核卵母细胞重组，具备发育成胚胎的可能(6) 维生素、激素
8、、氨基酸、核苷酸、血 清 (7) 雌相同(8) 转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体；人的核移 植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于组织器官的移植 二、胚胎工程与细胞工程的比较 1胚胎工程 胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎 移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体 内产生后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程操作的主要对象是生殖细胞、受精卵和早期 胚胎细胞。胚胎发育学是胚胎工程的理论基础。 2细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞
9、器水平上的 操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。 例 3毛角蛋白型中间丝 (KIF ) 基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转 KIF基因的 高绒质绒山羊的简单流程如下图，请回答问题： (1) 过程中最常用的运载工具是_，所需要的酶是限制酶和_。 (2) 在过程中，用_处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中， 将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是 _。 (3) 在过程中， 用 _处理以获取更多的卵( 母) 细胞。成熟卵 ( 母) 细胞在核移植前需 要进行 _处理。 (4) 从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_。 在
10、胚胎移植前， 通过 _技术可获得较多胚胎。 答案(1) 质粒DNA连接酶(2) 胰蛋白酶 ( 或胶原蛋白酶) 维持培养基 ( 液) 的 pH (3) 促 性腺激素去核 5 (4)( 早期 ) 胚胎培养胚胎分割 解析(1) 构建基因表达载体时，一般需用同一种限制酶切割目的基因和载体，以产生相同的 黏性末端， 并用 DNA连接酶连接成重组表达载体；常用的载体是质粒。(2) 利用胰蛋白酶或胶 原蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。动物细胞培养时，需将细胞置于5%CO2的气体环境 中， CO2的作用是维持培养液的pH。(3) 运用超数排卵法可获得更多的卵母细胞，常用的激素 是促性腺激素。 成熟卵母细胞在
11、核移植前要进行去核处理。(4) 核移植时获得的重组细胞经过 早期胚胎培养，可以获得早期胚胎。为获得更多胚胎，可以使用胚胎分割技术。 例 4(2017湖南八校联考) 随着生物科学技术的发展，动物的生殖方式变得越来越多样 化。如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，供体1 是良种荷斯坦高产奶牛，供体2 是 健康的黄牛，请据图回答下列问题： (1) 应用 1 中获得的良种小牛，遗传物质来源于_个体，性别为 _。 (2) 在应用 2、3、4 中，若要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其 _。 (3) 应用3 可解决良种动物快速大量繁殖的问题；对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将 _
12、均等分割，否则将影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，如需做性别鉴定，还需 从_细胞取样做DNA分析。 (4) 应用 4 中细胞进行定向诱导，可分化形成各种组织和器官。在胚胎干细胞培养过程中除需 要适宜的温度、无菌、无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维 生素、核苷酸，还要加入_；向培养液中通入95% 空气和 5% 二氧化碳，空气中 的氧气参与细胞的代谢，二氧化碳可以维持培养液的_。 答案(1) 供体 1 和供体 2 雌性(2) 获能(3) 内细胞团滋养层(4) 动物血清 ( 或血浆 ) pH 解析(1) 应用 1 属于核移植技术，其中重组细胞的细胞核来自供体1、细胞质来自供
13、体2， 所以良种小牛的遗传物质来自供体1 和供体 2，其中控制性别的基因位于细胞核中，所以良 种小牛的性别与供体1( 母牛 ) 相同。 (2) 只有获能的精子才能与成熟的卵母细胞完成受精作 用。 (3) 胚胎分割时，囊胚期的内细胞团应均等分割，这样有利于胚胎的恢复和进一步发育。 从滋养层细胞取样做DNA分析可鉴定性别。(4) 培养动物细胞时， 培养液中还应加入血清或血 6 浆。向培养液中通入CO2可维持培养液pH的稳定。 1下图表示精子入卵后，发生 ( 或引起的 ) 一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是 ( ) A图中 X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数第二次分裂 B经图中 Y过程只形成
14、了雌原核 C精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合 D精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶 答案B 解析透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应是第二道屏障，在受精过程中卵子完成减 数第二次分裂，A 正确；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， B错误； 精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确； 精子入卵后其 尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。 2下图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b 代表两个发育时期，下列叙述不正确的是( ) A过程发生同源染色体分离 B过程通过有丝分裂增殖 Ca 时期可分离得到胚胎干细胞 D过程，细胞分化程度逐渐增大 答案A 解析精子和卵子的结合过程，不存在同源染色体的分离，A 错误；过程属于受精卵的分 裂，通过有丝分裂增殖，B正确； a 时期为囊胚期，其中的内细胞团可分离得到胚胎干细胞， C正确；过程是胚胎发育过程，细胞分化程度逐渐增大，
