2015年高考生物学科基础知识整理 选修3 专题3 胚胎工程

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1、专题专题 3 3 胚胎工程胚胎工程 胚胎工程： 是指由体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎冷冻保存技术和性别控制 技术等组成的现代生物技术。 胚胎工程的操作对象：生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。 胚胎工程的理论基础：胚胎发育学。 （一）体内受精和早期胚胎发育 1精子的发生 场所：睾丸（精巢） 时间：初情期-生殖机能衰退 变形：细胞核-精子头的主要部分 高尔基体-顶体 中心体-尾 线粒体-鞘膜 其它物质-原生质滴-脱落 精子的外形：似蝌蚪，分头，颈，尾三部分。精子的大小与动物的体型大小无关。 2卵子的发生 场所：卵巢和输卵管 时间：性别分化以后（胎儿期）减数第一次分裂是在雌性动物排卵

2、前后 完成的，其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（不同的 动物 排卵的时间不同）。意思是排出的卵子是初级或次级卵母细胞，不是成熟的卵子。减数第二 次分 裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，当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，这是判断卵子是否受精的重要标志。 3受精： 场所：雌性的输卵管内完成的 准备阶段 1：精子获能：刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相 应的 生理变化后，才能获得受精能力。 准备阶段 2：卵子的准备：动物排出的卵子成熟程度不同，但都在要输卵管内进一步成熟， 达到 减数第二次分裂的中期，才具

3、备与精子受精的能力。 受精阶段：过程主要包括：精子穿越放射冠，透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。 过程：通过顶体反应精子穿越放射冠（卵丘细胞群）-接触透明带后穿越透明带接触卵 黄膜 （发生透明带反应，第一道屏障）-精子与卵黄膜融合，精子进入卵（卵黄膜封闭作用 ，第 二道屏障）-核膜破裂形成雄原核，卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核，两核结合 ，受 精结束。 4动物胚胎发育的基本过程 （1）卵裂期：特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，DNA 总数增加，胚胎的总体体积基 本不 变或略有减小，有机物总量减少，有机物种类增加。 （2）桑葚胚：特点：胚胎细胞数目达到 32 个左右时，胚胎形成致密

4、的细胞团，形似桑葚。 是全能细胞。 （3）囊 胚：特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一 端个 体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。外表是一层扁平细胞，称为滋养 层， 将来发育成胚胎的支持组织如胎盘等。中间的空腔称为囊胚腔。 （4）原肠胚：特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。 （二）体外受精和早期胚胎培养 1体外受精主要过程包括：卵母细胞的采集，精子的获取，和受精。 （1）卵母细胞的采集和培养： 主要方法：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。第二种方法：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细

5、胞；第三种方法是 借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞，都 要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。 （2）精子的采集和获能：假阴道法，手握法和电刺激法，在体外受精前，要对精子进行获 能处理。培养法和化学诱导法两种（把精子放在人工配制的获能液中如肝素中）。 （3）受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。 （4）胚胎的早期培养： 精子与卵子在体外受精后，应将受精卵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。培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、 氨基酸、核苷酸等营养成

6、分，以及血清等物质。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。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚 阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在 4 个细胞阶段移植。) 2.胚胎移植 胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植 到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供 胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。 地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过 胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一

7、道“工序”。 （三）胚胎工程的应用及前景 1胚胎移植 （1）胚胎移植：的指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎， 移植 到同种的，生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。 胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道工序。 （2）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能 力。 应用：良种畜群迅速扩大，加速了育种工作和品种改良；胚胎移植不受时间和地域的限制， 大量 节省了购买种畜的费用；一次多胎或一次双胎；建立胚胎库，保存品种资源和濒危物种。 （3）生理学基础： 动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这

8、就为供体的胚胎 移入受体提供了相同的生理环境。 早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。 受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中 不受影响。 （4）基本程序主要包括： 对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁 殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体 母牛做超数排卵处理。 配种或人工授精。 对胚胎的收集、检查、培养或保存。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

9、的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚 囊胚阶段。直接向受体移植或放入196的液氮中保存。 对胚胎进行移植。 移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。 2胚胎分割 (1)概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割 2 等份、4 等份等，经移植获得同卵双胎或多胎 的技术。 (2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。 (3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始 分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。） (4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要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

10、发育。 （四）胚胎干细胞 1哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。 2具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有 发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下 ，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。 3胚胎干细胞的主要用途是： 可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律； 是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化 学物 质时，就可以诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机 理提 供了有效的手段； 可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、老年痴呆症等； 利用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； 随着组织工程技术的发展，通过 ES 细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于 器官 移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。