第五節(jié)胚胎工程(一

1、 胚胎工程（一）主講：黃岡中學(xué)優(yōu)秀生物教師嚴(yán)貽蘭一、知識概述1、精子、卵子的發(fā)生；2、受精作用的場所、過程；3、動物胚胎發(fā)育的基本過程。二、重點(diǎn)知識歸納及講解（一）胚胎工程的概念胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。（二）精子和卵子的發(fā)生1、精子的發(fā)生（1）發(fā)生場所：睪丸曲細(xì)精管。（2）時間：初情期生殖機(jī)能衰退。（3）過程：（4）精子細(xì)胞變形中的主要變化：2、卵子的發(fā)生（1）發(fā)生部位：卵巢。（2）時間：胚胎時期初情期。（3）過程：3、精子與

2、卵子發(fā)生的比較項(xiàng)目精子發(fā)生卵子發(fā)生區(qū)別場所睪丸曲細(xì)精管（場所唯一）卵巢（M）、輸卵管（M）（場所不唯一）時間初情期后性別分化后開始，卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備，是在出生前完成的，減是在精子和卵子的結(jié)合過程中完成的。過程特點(diǎn)M和M是連續(xù)的，需變形；細(xì)胞質(zhì)均等分配。M和M是不連續(xù)的，不需要變形；細(xì)胞質(zhì)不均等分配。結(jié)果形成4個精子細(xì)胞形成1個卵細(xì)胞和3個極體相同點(diǎn)原始生殖細(xì)胞的增殖為有絲分裂；生殖細(xì)胞的成熟為減數(shù)分裂；成熟過程均經(jīng)一次復(fù)制和兩次分裂，子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半（三）受精（四）早期胚胎發(fā)育1、過程2、圖示典型例題例1、關(guān)于受精過程的敘述錯誤的是（）A獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過

3、透明帶進(jìn)入放射冠B透明帶反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障C精子與卵黃膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的同時，卵子完成減數(shù)第二次分裂解析：本題考查受精原理。哺乳動物的受精過程主要包括：精子穿越放射冠和透明帶，進(jìn)入卵黃膜，原核形成和配子結(jié)合。獲能后的精子與卵子相遇后，首先釋放頂體酶穿過放射冠進(jìn)入透明帶，當(dāng)精子接觸卵黃膜的瞬間，會產(chǎn)生透明帶反應(yīng)，阻止多個精子進(jìn)入透明帶。精子與卵黃膜相互融合，精子入卵后，形成雄原核，此時卵子完成減數(shù)第二次分裂，形成雌原核，二者相互融合形成受精卵，受精過程完成。答案：A例2、研究表明，大多數(shù)動物，如蛙的受精卵在卵裂期隨著卵裂的進(jìn)行，胚胎的體積并不增大，但胚胎細(xì)胞核的總質(zhì)量

4、與細(xì)胞質(zhì)的總質(zhì)量（核/質(zhì)）的比值卻發(fā)生變化。下列符合卵裂期核質(zhì)質(zhì)量比值變化趨勢的示意圖是（）答案：A例3、如圖表示卵子的發(fā)生過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：（1）圖中A是_，B是_，E是指_，階段C是指_，階段D是指_。（2）當(dāng)觀察到第二極體時，可以表明_。（3）能發(fā)生染色體的著絲點(diǎn)分裂的階段是_（填序號）。（4）階段存在的變異方式是_。解析：本題考查卵子形成過程中的有關(guān)知識。（1）圖中為減數(shù)分裂間期DNA的復(fù)制，卵原細(xì)胞變?yōu)槌跫壜涯讣?xì)胞；為減數(shù)分裂，只有在受精后，次級卵母細(xì)胞才能最終完成減數(shù)第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎兒期，減數(shù)分裂是從初情期開始的，因此階段C為胎兒期，階段

5、D為初情期；（2）當(dāng)觀察到第二極體時，表明卵子已完成了受精作用；（3）著絲點(diǎn)分裂可發(fā)生在有絲分裂中，也可發(fā)生在減數(shù)第二次分裂中，因此為；（4）有絲分裂中的變異類型只有基因突變、染色體變異，沒有基因重組。答案：（1）第一極體合子受精胎兒期初情期后（2）卵子已經(jīng)完成了受精（3）（4）基因突變、染色體變異- 返回 - 同步測試一、選擇題1、關(guān)于桑椹胚和囊胚的比較，以下說法不正確的是（）A桑椹胚的各細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能基本相同B囊胚期細(xì)胞出現(xiàn)了細(xì)胞分化，原因是遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變C囊胚期出現(xiàn)囊胚腔D囊胚期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞差異不是復(fù)制水平上的差異，而是轉(zhuǎn)錄水平上的差異引起的2、高等哺乳動物受精后不久，受精卵開

6、始進(jìn)行細(xì)胞分裂。經(jīng)桑椹胚、囊胚、原腸胚和組織器官的分化，最后發(fā)育成一個完整的幼體，完成胚胎發(fā)育的全過程。下列有關(guān)敘述錯誤的是（）A題圖是胚胎發(fā)育過程中囊胚期示意圖，依次稱之為透明帶、滋養(yǎng)層、內(nèi)細(xì)胞團(tuán)B高等哺乳動物胚胎發(fā)育經(jīng)歷的時期是受精卵卵裂期桑椹胚囊胚期原腸胚期幼體，其中，最關(guān)鍵的時期是原腸胚期C高等哺乳動物胚胎發(fā)育中的細(xì)胞分化開始于囊胚期，終止于生命結(jié)束D進(jìn)行胚胎分割時，應(yīng)選擇原腸胚期的胚胎進(jìn)行3、次級卵母細(xì)胞的第二次成熟分裂完成于（）A排卵前，在卵巢內(nèi)B受精前，在輸卵管內(nèi)C排卵后，在腹腔內(nèi)D受精時，在輸卵管內(nèi)4、下列關(guān)于哺乳動物精子和卵子的發(fā)生的敘述，正確的是（）A一個精原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分

7、裂可直接產(chǎn)生4個精子B精子的頭部主要含細(xì)胞核，中心體發(fā)育為它的頂體C卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備，是在胎兒時期完成的D排卵是指卵泡從卵巢中排出，馬、牛的排卵都是排出次級卵母細(xì)胞5、我國首例“虎獅獸”于2002年在“南京紅山動物園誕生”，利用了雄虎的精子和雌獅的卵子“體外受精”而產(chǎn)生，完成這一過程需要解決的問題是（）A精子在體外用獲能物質(zhì)的處理B用化學(xué)物質(zhì)處理掉卵黃膜便于精子進(jìn)入C抽取精子、卵子的細(xì)胞核進(jìn)行融合D精子入卵后進(jìn)行人工處理防止多精入卵6、人類精子發(fā)生過程中，下列說法不正確的是（）A細(xì)胞中染色單體數(shù)最多可達(dá)92條B姐妹染色單體攜帶的遺傳信息可能是不同的C染色單體的交叉互換發(fā)生在同源染色體

8、分離之前D一個精原細(xì)胞產(chǎn)生兩個相同精子的概率最大為1/2237、下圖表示高等動物的個體發(fā)育過程，下列說法正確的是（）A圖中過程表示胚胎發(fā)育，過程表示胚后發(fā)育B受精卵卵裂處于囊胚形成的過程中，每個細(xì)胞的體積不斷增大C兔子、雄鷹和眼鏡蛇在個體發(fā)育過程中會出現(xiàn)羊膜D原腸胚的細(xì)胞已經(jīng)出現(xiàn)分化，開始出現(xiàn)兩胚層8、正常精細(xì)胞形成精子的過程中，細(xì)胞的很多結(jié)構(gòu)退化消失，但保留了大量線粒體，因?yàn)榫€粒體可以合成精子運(yùn)動所需的（）A乙醇BATPC胰島素D淀粉9、下列有關(guān)現(xiàn)代生物技術(shù)的敘述中，不正確的是（）A植物體細(xì)胞雜交、基因工程都可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙B纖維素酶、果膠酶、胰蛋白酶、限制酶、DNA連接酶是生物工

9、程的工具酶C試管嬰兒培育過程涉及到動物細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)D人們利用細(xì)胞工程可以大量生產(chǎn)特異性強(qiáng)、純度高的抗體顯示提示提示：1、B解析：細(xì)胞分化并非遺傳物質(zhì)的改變，而是基因的選擇性表達(dá)的結(jié)果，即轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控。2、D解析：進(jìn)行胚胎分割時，一般選擇桑椹胚或囊胚期的胚胎進(jìn)行。3、D4、C解析：精子的產(chǎn)生包括三個階段，減數(shù)分裂是指初級精母細(xì)胞形成精子細(xì)胞的階段。精子細(xì)胞變形形成精子時，高爾基體發(fā)育成頭部的頂體，中心體則演變?yōu)榫拥奈?。排卵是指卵子從卵泡中排出，不同動物排出的卵子成熟程度不同，如馬排出的是初級卵母細(xì)胞，牛排出的則是次級卵母細(xì)胞。5、A6、D解析：一個精原細(xì)胞只能產(chǎn)

10、生4個精子，共兩種類型。7、D解析：高等動物的胚胎發(fā)育是指受精卵到幼體，胚后發(fā)育是指幼體到性成熟的個體；卵裂期每個細(xì)胞的體積不斷減小，整個胚的體積幾乎不變；爬行類、鳥類和哺乳類個體發(fā)育過程中都會出現(xiàn)羊膜；原腸胚的細(xì)胞已分化形成三個胚層。8、B解析：線粒體是有氧呼吸的主要場所，精子運(yùn)動所需的直接能源物質(zhì)是ATP，主要是在線粒體中產(chǎn)生的。9、C二、簡答題10、如圖為胚胎移植的基本程序及早期胚胎發(fā)育過程，請據(jù)圖回答：（1）超數(shù)排卵技術(shù)就是對供體母牛注射_。（2）沖卵實(shí)質(zhì)上是用特定裝置，將供體母牛子宮內(nèi)的_沖洗出來。（3）從A到E中，適宜于牛的胚胎移植時期有_。（4）圖中標(biāo)號3為_，它將來可發(fā)育為胎膜

11、和胎盤。（5）若一次給受體移入多個胚胎，產(chǎn)生多個后代，其基因型都相同嗎？（要求說明理由）顯示答案10、（1）促性腺激素（2）胚胎（3）DE（4）滋養(yǎng)層（5）不一定相同，因?yàn)檫@些胚胎可能由不同的受精卵發(fā)育而來，它們的基因型可能相同，也可能不同解析：（1）超數(shù)排卵技術(shù)即對供體母牛注射促性腺激素。（2）沖卵實(shí)質(zhì)是將供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。（3）桑椹胚和囊胚期的胚胎適于進(jìn)行胚胎移植。（4）圖中標(biāo)號3為滋養(yǎng)層，1為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，2為囊胚腔。（5）若一次給受體移入多個胚胎，則由于這些胚胎可能來自多個受精卵，故基因型可能相同也可能不同。-END- 課外拓展胚胎移植的發(fā)展概況怎樣？胚胎移植技術(shù)的發(fā)展分為實(shí)驗(yàn)

12、生物學(xué)、家畜試驗(yàn)和畜牧生產(chǎn)三個階段。實(shí)驗(yàn)生物學(xué)階段的標(biāo)志是，1890年英國的希普（W. Heape）成功地進(jìn)行了家兔的胚胎移植。該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了早期胚胎在生理?xiàng)l件一致的受體母兔體內(nèi)正常發(fā)育的可能性。其后在多種實(shí)驗(yàn)動物上的成功，為研究者提供了在家畜方面進(jìn)行試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，首先在羊、豬、牛和馬等主要家畜上取得成功，使胚胎移植進(jìn)入了具有生產(chǎn)意義的畜牧生產(chǎn)領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代以來，對胚胎移植技術(shù)環(huán)節(jié)中的胚胎收集、保存和移植等研究取得了很大進(jìn)展，為這項(xiàng)技術(shù)在畜牧生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代以后，胚胎移植進(jìn)入了生產(chǎn)應(yīng)用階段。其中牛的胚胎移植技術(shù)發(fā)展最快，并逐步在奶牛的育種和生產(chǎn)中得到應(yīng)用。一些國

13、家陸續(xù)成立了牛胚胎生產(chǎn)和移植公司，國際國內(nèi)的胚胎貿(mào)易和技術(shù)服務(wù)廣泛開展。近20年來，在牛的胚胎移植中，技術(shù)方法更為簡捷、方便、實(shí)用。目前已達(dá)到一頭供體牛平均每次收集到的胚胎經(jīng)移植可產(chǎn)下24頭犢牛。20世紀(jì)60年代，我國獲得家兔、綿羊、牛、馬和山羊的胚胎移植成功。近10年來，牛、羊的胚胎移植在我國部分地區(qū)已進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段。為什么說胚胎分割技術(shù)也是動物克隆的方法之一？生物的無性繁殖方式統(tǒng)稱為克隆。就胚胎分割技術(shù)本身而言，是將同一胚胎分割成幾部分，借助胚胎移植技術(shù)產(chǎn)生遺傳物質(zhì)完全相同的后代，是一種無性繁殖的方式，因此，也屬于動物克隆的一種方法。-END- 高考解析例1、下列關(guān)于利用胚胎工程技術(shù)繁殖

14、優(yōu)質(zhì)奶羊的敘述，錯誤的是（）A對受體母羊與供體母羊進(jìn)行同期發(fā)情處理B人工授精后的一定時間內(nèi)，收集供體原腸胚用于胚胎分割C利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎D一次給受體母羊植入多個胚胎，可增加雙胞胎和多胞胎的比例答案：B解析：本題考查了胚胎工程及考生理解問題的能力。進(jìn)行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎，B項(xiàng)錯誤。例2、下圖是培育表達(dá)人乳鐵蛋白的乳腺生物反應(yīng)器的技術(shù)路線。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamHI、HindIII、SmaI直線所示為三種限制酶的酶切位點(diǎn)。據(jù)圖回答：（1）圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用_限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含_的培養(yǎng)基上進(jìn)行。（2）能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的調(diào)控序列是_（填字母代號）。A