1、选修部分选修3 现代生物科技专题专题3 胚胎工程一、动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础二、胚胎工程的应用1.趋势分析：以最新的胚胎工程、干细胞培养的研究成果为背景考查胚胎工程的应用。2.备考指导：图解分析法理解胚胎发育的过程和胚胎移植的程序。研考点破疑难02 课时作业练真题明考情03研考点破疑难 02 考点高频聚焦 核心响鼓重锤考点一 受精、早期胚胎发育和培养核心突破重难点1精子和卵子的发生：(1)精子的发生。场所：睾丸的曲细精管。时间：初情期生殖机能衰退。过程第一阶段：初级精母细胞的形成第二阶段：精子细胞的形成第三阶段：精子变形细胞核精子头的主要部分高尔基体头部顶体中心体精子尾线粒体
2、聚集在尾的基部形成线粒体鞘(2)卵子的发生。场所：卵巢。时间：胎儿期和初情期后。过程减数第一次分裂：排卵前后完成减数第二次分裂：精、卵结合的过程中完成2受精作用的过程：3早期胚胎发育：4体外受精：(1)卵母细胞的采集和培养。采集：促性腺激素处理后冲卵，在活体或屠宰体的卵巢内直接采集。培养：人工培养到减数第二次分裂中期。(2)精子的采集和获能。采集：假阴道法、手握法、电刺激法。获能：培养法和化学诱导法(在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187 溶液中获能)。(3)受精：在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。5胚胎的早期培养：(1)培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清
3、等物质。(2)胚胎处理：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。【误区警示】关于体内受精的几点提醒(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(2)动物排出的卵子成熟程度不同，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、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，才具备与精子受精的能力。(3)受精的标志受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。(4)受精卵遗传物质的来源：核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细
4、胞核(即精卵各提供 1/2)，而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。典题演练强化点1下图是某科研小组设计的用“精子介导基因转移法”培育转基因山羊(2n)的流程图。据图回答下列问题：标记的外源基因 精子 卵母细胞受精卵早期胚胎代孕母羊转基因羊(1)“精子介导基因转移法”是利用精子易于与外源基因结合的能力，通过图中的过程，将精子作为外源基因的_，由_的精子经过过程，将外源基因送入卵母细胞。(2)进行过程的卵母细胞应处于_期，此时细胞中含_个染色体组。受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和_。(3)过程需要在_(写出两点)等条件下进行。(4)胚胎工程是指对动物的早期胚胎或_所进行的多种显微操
5、作和处理技术。过程涉及的胚胎工程技术是_。【解析】图中过程为将外源基因导入精子，为体外受精，为早期胚胎培养，为胚胎移植。“精子介导基因转移法”就是先将外源基因导入精子，以精子作为外源基因的载体，通过体外受精将外源基因导入卵母细胞。卵母细胞需培养至 M中期才能进行受精作用，此时细胞中只有一个染色体组。动物细胞培养需要满足的条件有：无菌无毒的环境、营养充足、适宜的温度和 pH、气体环境等。【答案】(1)载体 获能(2)减数第二次分裂中 1 卵细胞膜反应(3)无菌无毒、适宜的温度和 pH、营养充足、含 95%空气加5%CO2的混合气体(答出两点即可)(4)配子 胚胎移植2试管婴儿之父爱德华兹因体外受
6、精技术获得 2010 年诺贝尔生理学或医学奖。体外受精技术又称试管婴儿技术，第一代试管婴儿的操作流程如图所示。请分析回答：(1)将收集的精子放在一定浓度的肝素溶液中进行培养，其目的是_。(2)超数排卵技术的处理措施是对母体注射_。从母体内获得的卵母细胞需要培养到_(时期)才能与精子结合。(3)受精过程中防止多精入卵的生理反应包括_反应和_反应。(4)在整个实验过程中，要强调所用的器械的灭菌和实验人员的无菌操作，这是为了防止_。(5)进行早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加激素和_。(6)一般将受精卵培养至_时期进行胚胎移植。【解析】(
7、1)精子在一定浓度肝素溶液中培养后可以获得受精能力。(2)超数排卵处理一般需向母体注射促性腺激素。从母体内获得的卵母细胞不能立即用于受精，要在体外经人工培养至减数第二次分裂中期才能进行受精作用。(3)防止多精入卵的生理反应包括透明带反应和卵细胞膜反应。(4)实验过程需要在严格的无菌条件下进行的原因是杂菌感染可能导致培养物迅速死亡，使实验失败。(5)早期胚胎体外培养时，加入血清可模拟人体的内部环境。(6)体外受精得到的受精卵一般需培养至囊胚或桑椹胚时期才能进行胚胎移植。【答案】(1)诱导精子获能(2)一定的激素(促性腺激素)减数第二次分裂中期(M中期)(3)透明带 卵细胞膜(位置可互换)(4)微
8、生物感染(答案合理即可)(5)人的血清(6)囊胚或桑椹胚【解题归纳】卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。(2)细胞体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。(3)细胞中 DNA 含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总 DNA含量增多，但每个细胞中核 DNA 含量保持相对稳定。考点二 胚胎工程的应用及前景核心突破重难点1胚胎移植：(1)生理基础：胚胎移入的基础哺乳动物发情排卵后，一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的胚胎收集的基础哺乳动物的早期胚胎形成后，在
9、一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态移入胚胎存活的基础受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应保留遗传特性的基础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(2)受体：同种的、生理状态相同的其他雌性动物。(3)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(4)基本程序：(5)胚胎移植的几个关键环节。胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。移植胚胎 来源及 生殖方式核移植早期胚胎培养无性繁殖体外受精早期胚胎培养有性生殖体内受精冲卵移植有性生殖基因工程转入目的基因的受精卵早期胚胎
10、培养胚胎移植转基因动物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。两次检查：a.收集胚胎进行质量检查；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。2胚胎分割：(1)理论基础：细胞的全能性。(2)材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(3)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。(4)意义：加快繁殖速度，是动物无性繁殖或克隆的方法之一。3胚胎干细胞(ES 或 EK 细胞)：(1)来源：早期胚胎或原始性腺。(2)特点形态：体积小、细胞核大、核仁明显功能：具有发育的全能性体外培养：可增殖而不发生分化【误区警示】
11、(1)滋养层饲养层。滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。(2)不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段。小鼠、家兔在桑椹胚前。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。典题演练强化点3(2017江淮十校联考)我国科学家通过 Dazl 基因的异位表达，最终在体外将小鼠胚胎干细胞同时诱导出了游动的精子和卵子。请回答：(1)精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入_继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。受精
12、卵的早期分裂过程中，细胞的表面积与体积的比值变化趋势是_。(2)根据分裂潜能，干细胞可分为全能干细胞(可发育成完整个体)、多能干细胞(可发育成多种组织和器官)和专能干细胞(可发育成专门的组织和器官)，则这些干细胞在发育中的分化前后顺序是_。(3)胚胎干细胞可用于治疗性克隆，需要把胚胎干细胞在一定的条件下，通过_和_形成不同的组织和器官，然后才能进行移植。【解析】(1)精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。受精卵的早期分裂过程中，细胞的数量不断增加，细胞的表面积增大，体积不变或减小，因此细胞的表面积与体积的比值变化趋势是逐渐增大。(2)全能干
13、细胞可发育为多能干细胞，多能干细胞可发育为专能干细胞。(3)胚胎干细胞可用于治疗性克隆，需要把胚胎干细胞在一定的条件下，通过离体培养和诱导分化形成不同的组织和器官，然后才能进行移植。【答案】(1)发育培养液 逐渐增大(2)全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞(3)离体培养 诱导分化4下图为牛胚胎移植示意图，请据图回答：(1)牛胚胎移植程序中，通常采用_进行同期发情处理，然后用_激素使供体母牛超数排卵。(2)对 胚 胎 进 行 质 量 检 查 时，胚胎 应 发 育到 _或_阶段。(3)胚胎移植过程一般有_和_两种方法。(4)过程产生的犊牛的遗传物质与的遗传物质是否相同？_，为什么？_。(5)进行胚
14、胎移植的优势是：_。(6)冲卵的生理基础是：_。(7)移植的胚胎，也可以是来源于体外受精或者核移植，体外受精形成的胚胎发育成的个体可以称为_(填“试管”或“克 隆”)动 物，核 移 植 形 成 的 胚 胎 发 育 成的 个 体 可 以 称 为_(填“试管”或“克隆”)动物。【解析】(1)胚胎移植时供、受体牛必须处在相同的发情期，通常用激素进行处理，然后用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。(2)对胚胎进行质量检查时，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。(3)胚胎移植方法一般有：手术法，引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口；非手术法，将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。(
15、4)受体母牛只是提供胚胎发育的场所。(5)进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(6)冲卵的生理基础是早期胚胎形成后，未与母体子宫建立组织上的联系，仍处于游离状态。(7)体外受精获得试管动物，核移植获得克隆动物。【答案】(1)激素 促性腺(2)桑椹胚 囊胚(3)手术 非手术(4)不相同 犊牛的遗传物质来源于供体母牛和公牛，且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响(5)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力(6)早期胚胎形成后，处于游离状态，未与母体子宫建立组织上的联系(7)试管 克隆【解题归纳】克隆动物和试管动物的异同(1)试管动物和克隆动物的性状不同：前者由父本和母本共同决定，后者一般与核供体相同。(2)试管动物和克隆动物的生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是无性生殖。(3)试管动物和克隆动物的产生过程不同：前者经过了体外受精过程，后者经过了核移植过程。(4)试管动物和克隆动物细胞核遗传物质来源不同：前者细胞核遗传物质来自于母本和父本两个个体，后者细胞核遗传物质仅来自一个个体。(5)获得试管动物和克隆动物相同之处：二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节。温示提馨请 做：练真题明考情03（点击进入）温示提馨请 做：课时作业 43（点击进入）
