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1、第3讲 胚胎工程,(1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础() (2)胚胎干细胞的移植() (3)胚胎工程的应用(),知识点一 体内受精和早期胚胎发育 1精子的发生 (1)场所：睾丸的_ (2)时间：_生理机能衰退 (3)过程：,曲细精管,初情期,2卵子的发生 (1)场所：_、输卵管 (2)时间：始于_ (3)过程：,卵巢,性别分化(胚胎时期),雌性动物的生殖道,减数第二次分裂中期,顶体,放射冠内的卵丘细胞,穿越透明带(发生_反应，是防止多精子 入卵的第一道屏障) 进入卵黄膜(发生_作用，是防止 多精子入卵的第二道屏障) _，二者合并 形成_ (3)卵子受精完成的标志：在透明带和卵黄膜
2、之间观察到_,透明带,卵黄膜封闭,雄原核形成和雌原核形成,合子(受精卵),两个极体,囊胚,电刺激法,化学诱导法,2早期胚胎培养 (1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)，维生素、_(两素)，氨基酸、核苷酸(两酸)，水，_ (2)胚胎去向：向受体移植或冷冻保存备用。,激素,血清,知识点三 胚胎工程的应用及前景 1胚胎移植 (1)胚胎来源：转基因、核移植、体外受精、体内受精 (2)实质：产生胚胎的_和孕育胚胎的_共同繁育后代的过程 (3)地位：胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。 (4)意义：充分发挥_。,供体,受体,雌性优良个体的繁殖潜能,游离,免疫
3、排斥反应,2胚胎分割 (1)概念：采用机械方法将早期胚胎分割成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)材料：发育良好、形态正常的_ (3)注意事项：_ (4)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,桑椹胚或囊胚,将内细胞团均等分割,原始性腺,体积小、核大,全能性,体内(外)受精与早期胚胎发育,高考地位：5年7考,(2012浙江卷、江苏卷，2011江苏卷， 2010山东卷、重庆卷、海南卷),一、体内受精与胚胎发育 1精子与卵子的发生,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
4、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之间的物质；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。雄原核和雌原核形成。 第四步：配子结合。雌、雄原核融合形成合子(受精卵)。,3早期胚胎发育 (1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚。 (2)图示：,二、体外受精与胚胎的早期培养 1体外受精的原理 人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使初级卵
5、母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。 2体外受精主要操作步骤 (1)卵母细胞的采集 方法一：对小型动物一般采用促性腺激素处理，排卵后直接从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。 方法二：对大型动物一般从活体的卵巢中吸取卵母细胞，经体外人工培养成熟后与获能的精子在体外受精。,(2)精子的采集和获能 采集方法：假阴道法、手握法和电刺激法等。 获能方法：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)受精：获能精子和成熟卵子在共同培养一段时间后便可受精。,3
6、胚胎的早期培养 (1)培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。 (2)培养液的成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。 (3)胚胎去向：冷冻保存、移植到受体动物子宫内培养。,体外受精时，精子与卵子在体外结合前，需要对精子进行获能处理，并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期。 胚胎发育的起点是受精卵，发育过程中的细胞分裂均为有丝分裂。 桑椹胚细胞仍具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。 囊胚是开始分化的阶段，分化为滋养层细胞发育成胎膜和胎盘等结构和内细胞团细胞发育成胎儿，该阶段还可进行胚胎分割。 孵化囊胚后期，透明带破裂，胚胎伸展出来；原肠胚早期还保留缩小的囊胚腔
7、，最后消失。,理综命题多侧重体内、体外受精过程及早期胚胎发育，单独命题少，多综合在胚胎工程的其他实例中。,【典例1】 (2012浙江理综，2)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是 ( )。 A绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性 B卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大 C囊胚的滋养层细胞具有发育全能性 D原肠胚发育分化形成内外两个胚层,解析 此题考查受精作用与胚胎发育的相关知识。精卵细胞的识别具有物种特异性，卵细胞受精时，一般只能接受同种生物的精子，A正确；受精卵开始的几次卵裂，由于没有接受外来营养物质，细胞数目虽在增加，但卵裂球细胞总体积并没有增大，甚至略有减小，B错误；囊
8、胚由滋养层和内细胞团组成，滋养层细胞没有发育全能性，将来发育成胚胎的附属结构，内细胞团细胞才具有发育全能性，C错误；原肠胚已有外、中、内三个胚层的分化，D错误。 答案 A,【典例2】 (2012江苏三校联考)如图是牛囊胚示意图，下列有关该图的叙述错误的是 ( )。 A透明带是初级卵母细胞在减数第一次分裂时形成的 B囊胚腔是一个充满液体的腔 C内细胞团将来分化成内胚层 D滋养层将来发育成胎膜和胎盘 解析 内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。 答案 C,胚胎工程的应用及前景,高考地位：5年14考,(2012山东卷、江苏卷，2011广东 卷、浙江卷、江苏卷、福建卷),一、胚胎移植及胚胎分割移植 1胚胎
9、移植的基本程序(以牛胚胎移植为例),2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。 3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。,4胚胎
10、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。,两次检查：a.收集胚胎检查；b.移植后是否妊娠检查。 冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。 对囊胚进行分割时，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。,二、试管动物、克隆动物生产过程比较 1试管动物生产流程,2克隆动物的培育流程,试管动物生殖实质是正常的有性生殖，只不过受精、早期胚胎发育在试管中(体外)进行。克隆动物生殖的实质是无性生殖，依赖动物细
11、胞核(高度分化的体细胞的细胞核)具有全能性；特有的操作程序是核移植！,三、胚胎干细胞(ES细胞)的应用前景 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(ES细胞)为全能干细胞。 2ES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。 (4)ES
12、细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。,胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类囊胚的内细胞团，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，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。因此，它是细胞的源头，是全能细胞，并能够制造机体需要的全部细胞。,胚胎分割及胚胎干细胞培养技术与“基因工程”“细胞工程”等现代科技专题有着密切联系。知识的考查主要分在胚胎干细胞的利用，新课标地区主要以非选择题的形式进行考查。,【典例3】 (2012山东理综，35)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
13、转KIF 基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。,(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_。在胚胎移植前，通过_技术可获得较多胚胎。,解析 此题综合考查基因工程、细胞工程、胚胎工程等知识。(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，以产生相同黏性末端，并用DNA连接酶连接成重组表
14、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或促滤泡素。成熟卵细胞在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，可以使用胚胎分割法。,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(或促滤泡素，孕马血清) 去核 (4)(早期)胚胎培养 胚胎分割,【训练】 (2012南京二模)如图所示是利用胚
15、胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是 ( )。,AA所表示的细胞不一定是受精卵 B图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段 C应把移植到处于发情状态的母牛的输卵管中 D图示过程使用了细胞培养、胚胎分割、核移植等生物技术 解析 受精卵和经过核移植的重组卵母细胞都能发育形成囊胚，包括卵裂、桑椹胚等阶段，A正确、B错误；应移植到处于发情状态的母牛的子宫内进行发育，C错误；图中涉及的生物技术有动物细胞培养、胚胎分割技术、胚胎移植技术，D错误。 答案 A,1(2012江苏单科，9)通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是 ( )。 A对供体和受体母牛都要进行相同激素处理 B受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行 C对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植 D胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低,胚胎工程及其应用,解析 本题主要考查胚胎移植的有关问题。常用孕激素对受体母牛进行同期发情处理，对供体母牛还要注射促性腺激素做超数排卵处理，故A错；受精和早期胚胎培养可在雌性动物体内
