專題三胚胎工程

專題三胚胎工程考綱要求:1.動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(Ⅰ)2.胚胎干細(xì)胞的移植(Ⅰ)3.胚胎工程的應(yīng)用(Ⅱ)考點(diǎn)分析:1.哺乳動(dòng)物的精子和卵子的發(fā)生及受精過(guò)程胚胎發(fā)育過(guò)程及其主要特點(diǎn)2.體外受精技術(shù)的主要操作步驟3.胚胎的早期培養(yǎng)方法4.胚胎移植和胚胎分割◆要點(diǎn)整合:一、精子、卵子的發(fā)生與受精作用1．精于和卵子發(fā)生的比較名稱精子的發(fā)生卵子的發(fā)生場(chǎng)所睪丸的曲細(xì)精管卵巢時(shí)期從__________開(kāi)始_____________以后是否需變形需變形無(wú)需變形分裂情況均等分裂不均等分裂結(jié)果形成4個(gè)精子細(xì)胞形成1個(gè)卵子和3個(gè)極體MI和MⅡ是否連續(xù)______________

初情期胚胎在性別分化連續(xù)不連續(xù)2．受精作用

(1)場(chǎng)所：輸卵管中

(2)過(guò)程①受精前的準(zhǔn)備

a．精子獲能：成熟的精子必須在雌性動(dòng)物的生殖道中經(jīng)歷一段時(shí)間，發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，此過(guò)程叫獲能。

b．卵子的準(zhǔn)備：卵子都要在輸卵管中進(jìn)一步成熟，到

時(shí)，才具備受精能力。②受精減數(shù)第二次分裂中期（MⅡ期）2．受精作用

(1)場(chǎng)所：輸卵管中

(2)過(guò)程①受精前的準(zhǔn)備

a．精子獲能：b．卵子的準(zhǔn)備：②受精

a.穿越放射冠(________反應(yīng))。

b.穿過(guò)透明帶(___________反應(yīng))。

c.進(jìn)入卵黃膜(_______________作用)。

d.雌雄原核形成、配子結(jié)合形成合子(受精卵)頂體透明帶卵黃膜的封閉透明帶反應(yīng)和卵黃膜的封閉作用是防止多精入卵受精的兩道屏障。受精完成的標(biāo)志：雌雄原核融合形成合子(受精卵)。特別提醒：①成熟的精子并不代表具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。②排卵是指卵子從卵泡中排出，而不是指卵泡從卵巢中排出。③受精的標(biāo)志是在透明帶和卵黃膜之間觀察到兩個(gè)極體；而受精完成的標(biāo)志為雌雄原核的融合。[例1]如圖表示高等動(dòng)物卵子的發(fā)生過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題：

(1)圖中A是__________，B是______，E(過(guò)程)是指_______，階段C是指?jìng)€(gè)體發(fā)育的________(時(shí)期)，階段D是指?jìng)€(gè)體發(fā)育的__________(時(shí)期)。

(2)當(dāng)觀察到第二極體時(shí)，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(hào))。

(4)①階段存在的變異方式是___________________________。第一極體合子受精胎兒期初情期后卵子已經(jīng)受精①④基因突變、染色體變異卵原細(xì)胞（2N）初級(jí)卵母細(xì)胞（2N）次級(jí)卵母細(xì)胞（2N）次級(jí)卵母細(xì)胞+AB+第二極體①②③④ECD

(標(biāo)準(zhǔn)解答)本題考查卵子形成過(guò)程中的有關(guān)知識(shí)。

(1)圖中①為有絲分裂，可增加卵原細(xì)胞的數(shù)量，卵原細(xì)胞進(jìn)一步演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞；③、④為減數(shù)分裂，只有在受精后，次級(jí)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(kāi)始的，因此階段C為胎兒期；階段D為初情期后；

(2)當(dāng)觀察到第二極體時(shí)，表明卵子已經(jīng)發(fā)生受精作用；

(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①、④；

(4)有絲分裂中的變異類型只有基因突變、染色體變異，沒(méi)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)受精(3)①④(4)基因突變、染色體變異二、胚胎工程的三個(gè)操作流程

1．試管動(dòng)物生產(chǎn)流程良種雌性的卵母細(xì)胞良種雄性的精子↓↓卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)精子體外獲能體外受精↓(有絲分裂)

胚胎↓(胚胎移植)雌性受體(提供子宮)↓(生產(chǎn))

良種后代2．克隆動(dòng)物的培育流程二、胚胎工程的三個(gè)操作流程2．克隆動(dòng)物的培育流程對(duì)供、受體母牛進(jìn)行選擇，并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理超數(shù)排卵的母牛與優(yōu)秀的公牛進(jìn)行配種或人工授精對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。這時(shí)的胚胎處于桑椹胚或囊胚階段，培養(yǎng)或保存對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛胚胎的移植胚胎的收集（沖卵）二、胚胎工程的三個(gè)操作流程3．胚胎移植的培育流程（以牛胚胎移植為例）：（桑椹胚或囊胚）歸納總結(jié):①試管嬰兒(動(dòng)物)技術(shù)為有性生殖，胚胎分割移植為無(wú)性生殖。②胚胎移植是有性生殖還是無(wú)性生殖，取決于胚胎是由受精卵形成的，還是由核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞發(fā)育而成或胚胎分割形成的。③胚胎移植的意義：縮短了供體的育種周期，充分發(fā)揮雌性個(gè)體的繁殖潛能。④克隆技術(shù)為無(wú)性繁殖，產(chǎn)生的新個(gè)體的性狀、性別均與供體動(dòng)物相同。關(guān)鍵詞（必背）：

促性腺激素、同期發(fā)情處理、超數(shù)排卵、胚胎移植3．胚胎移植的培育流程

(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技術(shù)有_________________和__________________。

(2)用激素處理的目的是使B牛____________，從B牛體內(nèi)獲得的卵子需要培養(yǎng)到______________________(時(shí)期)才能與精子結(jié)合。

【例2】下面是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請(qǐng)分析回答：

【例2】下面是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請(qǐng)分析回答：【思路點(diǎn)撥】

解答此題的關(guān)鍵有以下三個(gè)方面：①分析比較胚胎移植和克隆所用到的生物技術(shù)。②正確理解卵子的采集方法和受精作用。③準(zhǔn)確把握胚胎分割和移植的時(shí)期。

(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技術(shù)有_________________和__________________。

(2)用激素處理的目的是使B牛____________，從B牛體內(nèi)獲得的卵子需要培養(yǎng)到______________________(時(shí)期)才能與精子結(jié)合。

【例2】下面是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請(qǐng)分析回答：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植超數(shù)排卵減數(shù)第二次分裂中期

(3)A牛的精子必須在B牛的生殖道中經(jīng)過(guò)相應(yīng)的生理變化后，才能與B牛的卵子結(jié)合，完成受精作用，這個(gè)過(guò)程叫__________。卵子受精的標(biāo)志是在卵黃膜和透明帶的間隙能夠觀察到___________。

(4)生產(chǎn)上常用_________________期的胚胎進(jìn)行胚胎移植。若希望同時(shí)獲得多個(gè)性狀相同的家畜個(gè)體，可以使用____________技術(shù)。

【例2】下面是畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法，請(qǐng)分析回答：規(guī)律方法：桑椹胚以前的細(xì)胞均未分化，細(xì)胞核全能性最高，是胚胎分割的最佳時(shí)期。精子獲能兩個(gè)極體桑椹胚(或囊胚)胚胎分割三、胚胎分割和胚胎干細(xì)胞

1．胚胎分割

(1)概念：胚胎分割是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

(2)基本程序：選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中，然后用分割針或分割刀進(jìn)行分割。

(3)定位：動(dòng)物無(wú)性繁殖或克隆的方法之一。

(4)囊胚期分割要求：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。

(5)意義：成倍地增加胚胎數(shù)量，加快繁殖速度。

(6)存在問(wèn)題：①體重、毛色和斑紋等性狀方面存在差異；②該技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性有限，一般常見(jiàn)的為同卵雙胎。形態(tài)方面：體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯功能方面：具有全能性體外培養(yǎng)：可以冷凍保存，也可以進(jìn)行遺傳改造全能干細(xì)胞：如受精卵多能干細(xì)胞：如ES細(xì)胞專能干細(xì)胞：如造血干細(xì)胞2．胚胎干細(xì)胞(ES或EK細(xì)胞)(4)應(yīng)用前景：ES細(xì)胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)和醫(yī)學(xué)上都具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。(3)特點(diǎn)(1)干細(xì)胞分類高低全能性

【例3】現(xiàn)代生物科技對(duì)人類生活、生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展的影響越來(lái)越大，例如

(1)如圖為經(jīng)過(guò)體外受精和胚胎分割移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過(guò)程，請(qǐng)回答：

A細(xì)胞是__________________，在進(jìn)行體外受精前要對(duì)精子進(jìn)行_______處理。進(jìn)行胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育到_______________時(shí)期的胚胎進(jìn)行操作。在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，應(yīng)注意：________________________________________________________________。(次級(jí))卵母細(xì)胞獲能桑椹胚或囊胚要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育

(2)如圖是胚胎干細(xì)胞的獲取方法，請(qǐng)據(jù)圖回答：早期胚胎發(fā)育可以分為_(kāi)_________________________________幾個(gè)主要階段，C、D細(xì)胞分別為_(kāi)____________和__________________，它們的形態(tài)特征是__________________________________。(卵裂期)桑椹胚、囊胚、原腸胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)原始性腺細(xì)胞體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯

【例3】現(xiàn)代生物科技對(duì)人類生活、生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展的影響越來(lái)越大，例如

(1)如圖為經(jīng)過(guò)體外受精和胚胎分割移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過(guò)程，請(qǐng)回答：(標(biāo)準(zhǔn)解答)

(1)從圖中看出A細(xì)胞是次級(jí)卵母細(xì)胞，體外受精前精子要進(jìn)行獲能處理；發(fā)育到桑椹胚或囊胚時(shí)期的胚胎可以進(jìn)行胚胎分割，胚胎分割應(yīng)該將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。

(2)早期胚胎發(fā)育是受精卵經(jīng)細(xì)胞分裂形成具有一定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和發(fā)育潛力的胚胎的過(guò)程，按胚胎的形態(tài)、特點(diǎn)可以分為桑椹胚、囊胚、原腸胚等。胚胎干細(xì)胞可以從早期胚胎，如囊胚中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離培養(yǎng)，也可以從原始性腺細(xì)胞中分離培養(yǎng)，其細(xì)胞體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯，具有發(fā)育的全能性。

(1)從良種母牛采集的卵母細(xì)胞，都需要進(jìn)行體外培養(yǎng)，其目的是_______________________________________________；從良種公牛采集的精子需__________后才能進(jìn)行受精作用。(2)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，除了給予一定量的O2以維持細(xì)胞呼吸外，還需要提供_________氣體以維持____________________。四、胚胎工程的應(yīng)用

【例4】(

2010·山東高考)胚胎工程是一項(xiàng)綜合性的動(dòng)物繁育技術(shù)，可在畜牧業(yè)和制藥業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。如圖是通過(guò)胚胎工程培育試管牛的過(guò)程。使卵母細(xì)胞成熟(或：使卵母細(xì)胞獲得受精能力)

獲能CO2培養(yǎng)液(基)的pH(3)圖中過(guò)程A稱為_(kāi)__________，它在胚胎工程中的意義在于

_________________________。(4)研制能夠產(chǎn)生人類白細(xì)胞介素的牛乳腺生物反應(yīng)器，需將目的基因?qū)肱Ｊ芫眩畛Ｓ玫膶?dǎo)入方法是______________；獲得轉(zhuǎn)基因母牛后，如果_____________________________即說(shuō)明目的基因已經(jīng)表達(dá)。四、胚胎工程的應(yīng)用

【例4】(2010·山東高考)胚胎工程是一項(xiàng)綜合性的動(dòng)物繁育技術(shù)，可在畜牧業(yè)和制藥業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。如圖是通過(guò)胚胎工程培育試管牛的過(guò)程。胚胎移植提高優(yōu)良母畜的繁殖率顯微注射法牛奶中含有人類白細(xì)胞介素(或：牛乳腺細(xì)胞已合成人類白細(xì)胞介素)生物工程技術(shù)應(yīng)用的組合：(1)轉(zhuǎn)基因植物培育：基因工程+植物組織培養(yǎng)。(2)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育：基因工程+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植。(3)核移植(克隆)動(dòng)物培育：核移植+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植。(4)胚胎移植：有性生殖+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植。(5)植物體細(xì)胞雜交：酶工程+體細(xì)胞融合+植物組織培養(yǎng)。(6)試管嬰兒：體外受精+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植。[規(guī)律方法]

【專題能力提升】1．下圖表示利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)所作的一系列研究，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：

(1)過(guò)程Ⅰ將胚胎干細(xì)胞置于γ射線滅活的鼠胎兒成纖維細(xì)胞的滋養(yǎng)層上，并加入動(dòng)物血清、抗生素等物質(zhì)，維持細(xì)胞不分化的狀態(tài)。在此過(guò)程中，滋養(yǎng)層提供干細(xì)胞增殖所需的______________，加入抗生素是為了__________________，這對(duì)于研究細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理具有重要意義。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)防止雜菌污染1．下圖表示利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)所作的一系列研究，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：

(2)過(guò)程Ⅱ?qū)в羞z傳標(biāo)記的ES細(xì)胞注入早期胚胎的囊胚腔，通過(guò)組織化學(xué)染色，用于研究動(dòng)物體器官形成的時(shí)間、發(fā)育過(guò)程以及影響的因素，這項(xiàng)研究利用了胚胎干細(xì)胞具有______________的特點(diǎn)。在哺乳動(dòng)物早期發(fā)育過(guò)程中，囊胚的后一個(gè)階段是________。發(fā)育的全能性原腸胚1．下圖表示利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)所作的一系列研究，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：(3)過(guò)程Ⅲ中目的基因?qū)肱咛ジ杉?xì)胞最常用的方法是___________，將獲得的目的基因轉(zhuǎn)入胚胎干細(xì)胞前須構(gòu)建基因表達(dá)載體，其目的是___________________________________________________________________________________________。顯微注射法使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠發(fā)揮作用1．下圖表示利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)所作的一系列研究，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：

(4)過(guò)程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中全是軟骨、神經(jīng)管、橫紋肌和骨骼等人類組織和器官。實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須用X射線照射去除胸腺的小鼠，獲得免疫缺陷小鼠，其目的是______________________________________________________________________________，該過(guò)程研究的意義在于解決______________________________________________問(wèn)題。去除胸腺，使其不能形成T細(xì)胞，不發(fā)生臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥等細(xì)胞免疫，使移植組織細(xì)胞不會(huì)被排斥解析：(1)培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞使用的物質(zhì)主要是滋養(yǎng)層和動(dòng)物血清等，說(shuō)明滋養(yǎng)層主要是給胚胎干細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；抗生素能殺死細(xì)菌，在細(xì)胞培養(yǎng)中加入抗生素能防止雜菌污染。(2)胚胎干細(xì)胞能發(fā)育成該動(dòng)物的各種器官，說(shuō)明具有發(fā)育的全能性。囊胚的后一個(gè)階段是原腸胚。(3)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞常用的方法是顯微注射法。(4)目前，器官移植面臨的難題主要是供體的短缺和免疫排斥。器官移植過(guò)程中產(chǎn)生的免疫是細(xì)胞免疫，細(xì)胞免疫主要和胸腺中發(fā)育成熟的T細(xì)胞有關(guān)。2．如圖為哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞及其分化的示意圖。請(qǐng)