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1、专题三 胚胎工程,最新考纲 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 考纲解读 1胚胎发育的基本过程与胚胎移植的时机 2胚胎干细胞的特点及其实践应用 3胚胎移植的生理基础及基本程序,知识点一 体内受精和早期胚胎发育,答案：曲细精管 初情期 卵巢 性别分化(胚胎时期),看一看：体外受精常用的采卵方法有哪些？ 答案：用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子。从活体动物卵巢吸取卵母细胞。,答案：透明带反应 卵黄膜封闭作用 胎膜和胎盘,思一思：为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说明。 答案：胚胎工程的许多技术都是
2、在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精，体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。,知识点二 体外受精和早期胚胎培养,议一议：试管牛的工厂化流程如何？ 答案：“试管牛”工厂化生产的技术流程图(如右图)：,看一看：如何进行牛胚胎的分割？ 答案：用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接
3、将裸半胚移植给受体。,知识点三 胚胎工程的应用及前景,答案：桑椹胚或囊胚 具有发育的全能性,精子和卵子发生的比较,胚胎干细胞克隆,1要注意区分受精的标志和受精过程结束的标志。受精的标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体，受精过程结束的标志是雌、雄原核融合成合子。 2受精过程中有三大反应(作用)：顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用。三大反应(作用)的作用不同：顶体反应主要是形成精子穿越放射冠的通路；透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障；卵黄膜 封闭作用则是防止多精子入卵受精的第二道屏障。,3动物排出卵子的成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马
4、、犬等，但它们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，才具有与精子受精的能力。 4胚胎早期培养过程中有两次用到了显微镜进行检查：在进行卵母细胞成熟培养前，要抽取卵母细胞在显微镜下检查并挑选；胚胎培养前要用显微镜检查受精卵。,一、体内受精与胚胎发育 1受精作用 (1)受精作用的场所：输卵管。 (2)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发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。,胚胎工程及应用,原因解释： 精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，
5、由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。 卵子的准备：在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。,(3)受精阶段四步曲 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。雄原核形成和雌原核形成。 第四步：合子形成。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。,2胚胎发育过程,二、体外受精与胚胎的早期培养 1体外受精的原理
6、：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使初级卵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：对大型动物一般采用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：培养法和化学诱导法。 (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：
7、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。,三、胚胎移植及胚胎分割移植 1概念 是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。 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
8、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。,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。,4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
9、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。,四、胚胎工程的三个操作流程 1试管动物生产流程,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。 (4)胚胎移植培育流程
10、中有两次使用促性腺激素，第一次是对供、受体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。, 胚胎工程包括早期胚胎发育、早期胚胎的培养、胚胎工程中一些操作技术等内容，这些知识在高考真题中都有考查过。考查胚胎工程时，常常与其他知识结合起来考查，如与动物的个体发育和减数分裂联系起来进行考查；还可结合基因工程、克隆技术等进行综合考查。,【典例1】(2011浙江卷)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
11、与供体性状相同的代孕母羊子宫内,解析 分析图示可知，甲过程为卵母细胞的采集，一般用促性腺激素处理良种母山羊，使其超数排卵。乙过程为精子获能以及受精，获能的精子和成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精。丙过程为早期胚胎培养，在发育培养液中进行。丁过程是胚胎移植，是指将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物子宫内使之继续发育。故A项正确。 答案 A,【训练1】关于受精过程的叙述错误的是( )。 A获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠 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，卵子完成减数第二次分裂 解析 受精
12、时精子依次穿越放射冠和透明带；阻止多精入卵的屏障依次是透明带反应和卵黄膜封闭作用；卵子完成减数第二次分裂是在雄原核形成时进行的。 答案 A,【训练2】(2011济宁期末)胚胎分割要将内细胞团均等分割的原因是( )。 A以免影响胚胎的恢复和进一步发育 B保证遗传物质的平均分配 C确保胚胎发育后期营养物质的供应 D防止分割而来的两个体性状差异大 解析 在胚胎分割中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。 答案 A,【训练3】世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一的机体或细胞系(株)的无性繁殖”。相对于植物克隆而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难，下图表示哺乳动物克隆的几种方
13、法的主要步骤，据图回答下列问题：,(1)方法2获得的小牛的遗传物质来源于_。方法3中和发育成的小牛的遗传物质_(相同/不同)。 (2)细胞B取自囊胚的_，具有全能性，称为_细胞。囊胚_(已经/尚未)出现分化。 (3)应用图示方法_得到的小牛与供体1的遗传物质最相似。 (4)克隆也可以理解为复制、拷贝，结合世界卫生组织的定义，你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆？_。 (5)美国总统奥巴马签署行政令，决定解除对使用联邦政府资金支持胚胎干细胞研究的限制。对此，各界反应不一，你的态度及理由是_ 。,解析 (1)图中细胞B是囊胚中的内细胞团分离出的胚胎干细胞，其中的遗传物质来自供体1和2，经方法2胚胎
14、干细胞核移植后形成的重组细胞发育成的早期胚胎再移植后得到的个体，还含有供体3的细胞质中的遗传物质。方法3为胚胎分割，和中的细胞都是由同一个受精卵发育而来的，故遗传物质相同。(2)内细胞团的细胞具有发育的全能性，从中分离出的为胚胎干细胞，因囊胚期的细胞已有滋养层和内细胞团之分，故已经开始出现细胞分化。(3)用供体1的体细胞进行细胞核移植后得到的克隆动物的遗传物质与供体1基本相同。(4)克隆有分子水平如PCR技术、细胞水平如杂交瘤细胞的培养、器官水平如克隆动物器官和个体水平如植物组织培养等。(5)本小题具有开放性，但要注意态度和理由的一致性。,答案 (1)供体1和供体2及供体3 相同” (2)内细
15、胞团 胚胎干 已经 (3)1 (4)制备单克隆抗体、植物组织培养、PCR技术等 (5)支持，胚胎干细胞的研究，有利于治疗人类某些顽症(治疗性克隆)，以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等；反对，胚胎干细胞取自胚胎，胚胎也是生命，另外可能被用于克隆人的研究，引起伦理问题 得分要诀 正确识图、析图是解题的关键，图中方法1为体细胞核移植、方法2为胚胎细胞核移植、方法3为胚胎分割移植，在此基础上才能确定不同方法所得小牛遗传物质的来源。,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(ES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
16、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。,胚胎干细胞,(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细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。 提醒 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
