1、第三章胚胎工程一、动物胚胎发育的基本过程1.受精作用(1)场所:_。(2)精子的准备：成熟与_。成熟：在_中完成。获能：成熟的精子必须在雌性动物的生殖管道(_和_)中经历一段时间才能获得_的过程。输卵管获能附睾子宫输卵管受精能力(3)过程：精、卵细胞膜融合：获能的精子穿过次级卵母细胞的_，两细胞的_融合，精子的遗传物质进入卵细胞。两个重要反应：_发生变化，不再接受其他精子进入，阻止多个精子受精；激活次级卵母细胞继续完成_分裂。核融合：卵子的_与精子的_融合便形成一个单细胞_。透明带细胞膜卵细胞膜减数第二次细胞核细胞核受精卵2.哺乳动物的胚胎发育受精卵襄胚原肠胚胎儿二、胚胎工程的主要技术与应用1
2、.胚胎工程(1)技术手段：_技术、_技术、_技术、胚胎冷冻保存技术和性别控制技术等。(2)操作的主要对象：_、_和早期胚胎细胞。(3)理论基础：_。2.体外受精技术人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)促使_成熟，同时使_，最终完成_，并有计划地保存胚胎等。体外受精胚胎移植胚胎分割生殖细胞受精卵胚胎发育学初级卵母细胞精子获能受精作用3.胚胎移植技术(1)含义：将良种母畜配种后，从其生殖道取出_或_，移植到_相同的同种母畜体内，使之继续发育成为新个体的技术。受精卵胚胎早期生理状态发情同期发情普通母牛子宫普通母牛(2)实例(牛胚胎移植过程)：(3)意义：发挥_的潜能，产生大量优质后代。优良种畜
3、繁殖4.胚胎分割技术(1)含义：用_的方法将一枚胚胎分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经_培养后植入受体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。(2)应用：可为_、_技术以及家畜育种提供材料。显微手术体内或体外转基因技术性别控制5.动物性别控制技术(1)含义：通过人为干预，使动物按照_繁衍所需性别的后代的技术。(2)应用：防止与_有关的遗传病的发生。控制动物的_以提高动物生产的经济价值。人们的愿望性别性别三、胚胎干细胞的移植及应用1.干细胞(1)概念：动物(包括人)胚胎及某些器官中具有_和_潜能的原始细胞，是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的种子细胞。(2)分类：专能干细胞、_、全能干细胞。向分
4、化多多能干细胞自我复制2.胚胎干细胞的应用(1)为新药的_等细胞水平的研究提供材料，大大减少了新药研究所需动物的数量，降低了成本。(2)将给人类带来全新的医疗手段。(3)结合_等技术培育生长快、抗病力强、高产的家畜品种等。药理、药效、毒理基因工程【点拨】(1)早期胚胎培养过程中存在细胞分化，得到早期胚胎；而细胞培养过程中没有细胞分化，得到细胞群。(2)早期胚胎的获得过程中存在减数分裂，是有性生殖，但胚胎分割过程中不存在减数分裂，是无性生殖。体内受精和早期胚胎发育1.精子和卵子的发生的比较名 称精 子 的 发 生卵 子 的 发 生场所时期是否需变形形状分裂情况结果减数和减数是否连续睾丸的曲细精管
5、卵巢从初情期开始胚胎在性别分化以后需变形无需变形蝌蚪状球形均等分裂不均等分裂1个精原细胞可形成4个精子1个卵原细胞只能形成1个卵子和3个极体连续不连续2.受精作用(1)精子获能：刚刚排出的精子，必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间，发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，此过程叫精子获能。(2)卵子的准备：动物排出的卵子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)受精阶段：获能精子穿过次级卵母细胞的透明带使两细胞的细胞膜融合。次级卵母细胞膜发生透明带反应，阻止多精受精，并完成减数第二次分裂。两细胞核融合，成为一个单细胞受精卵。3.胚胎发育受精卵胚卵期桑
6、椹胚囊 胚原肠胚个体发育的起点分裂方式：有丝分裂细胞体积：缩小细胞数目：增加胚胎总体积：不变或略有缩小细胞性质：细胞未分化，全能性较高囊胚中出现内细胞团,细胞开始分化三个胚层：外胚层、中胚层、内胚层【高考警示钟】1.精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。2.排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。3.胚胎发育过程中，细胞开始出现分化的阶段是囊胚。4.判断卵子是否受精的重要标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时,说明卵子已经完成了受精。【典例训练1】高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂，经桑葚胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体。如
7、图是胚胎发育过程中某阶段示意图，有关叙述不正确的是()A.依次为滋养层、内细胞团B.高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期桑葚胚期囊胚期原肠胚期幼体，其中最关键的时期是原肠胚期C.高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束D.进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行【解题指南】1.考查实质：早期胚胎发育的过程和各时期细胞的特点。2.解题关键：通过内细胞团可判断为囊胚期。【解析】选D。图示为囊胚期结构，图中依次为滋养层、内细胞团；高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期桑葚胚期囊胚期原肠胚期幼体，其中原肠胚分化形成三胚层，将来分化成不同的器官，是最关键的时期。分化发生
8、于整个生命过程，在胚胎时期达到最大程度。胚胎分割应选择在囊胚或桑葚胚期。胚胎工程的主要技术与应用1.胚胎移植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、形态正常的桑葚胚或囊胚。(3)流程：(4)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。(5)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。【高考警示钟】1.胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。2.同期发情处理用的是雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。3.试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和性状与核供体相同。【典例训练2】(2011威海模拟)如图
9、为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程，请据图分析回答：(1)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射_；超数排卵的母牛发情后，既可以通过配种或人工授精获得胚胎，也可以通过体外受精的方法获得胚胎。若要通过体外受精获得胚胎，则在体外受精前，要对精子进行_处理。(2)A到E中，牛胚胎移植的适宜时期是_。(3)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对早期胚胎进行_处理，再植入受体内。【解题指南】1.考查实质：胚胎移植的操作流程、胚胎发育的各个阶段。2.解题关键：(1)明确图中D、E所处的时期，判断桑葚胚的依据是细胞数量达到32个左右。(2)明确胚胎分割可获得完全相同的个体。【解析】(1)
10、超数排卵处理就是指用促性腺激素处理雌性动物使其排出较多卵子；精子需要进行获能处理之后才具有与卵子受精的能力。(2)牛胚胎移植的适宜时期为桑葚胚或囊胚时期，即图中的D和E两个时期。(3)通过一个受精卵获得两个遗传物质完全相同的新个体只能通过将其胚胎分割后再移植。答案：(1)促性腺激素获能(2)D、E(3)胚胎分割有关干细胞的理解1.依据干细胞分化潜能的大小进行分类：干细胞分化潜能举例全能干细胞能发育成机体的所有组织、器官及发育成完整个体的细胞受精卵、胚胎干细胞等多能干细胞能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体的细胞造血干细胞等专能干细胞发育成专门的组织成肌细胞等2.获得干细胞的主要途径：(
11、1)从体外培养的胚胎中获得。(2)从早期流产的胎儿中获得。(3)从克隆的胚胎中获得。(4)从成体中获得。3.胚胎发育过程中干细胞的发育分化过程：受精卵全能干细胞多能干细胞专能干细胞。胚胎干细胞简称ES细胞，从胚胎中提取干细胞这项技术备受伦理争议，但重组成体细胞却不涉及制造或摧毁胚胎，通过细胞培养、诱导可以克隆器官。如图是克隆器官的技术路线图，请回答下列有关问题：(1)哺乳动物的ES细胞是从_中分离出来的一类细胞；体外培养能不断增殖、自我更新，在功能上具有发育的_性。(2)运用_技术可以形成图中的重组细胞，对重组细胞的培养，其培养基与植物细胞培养的培养基主要不同点是含有_。(3)利用重组细胞培养
12、出的干细胞，也可以形成特定组织器官，这是_的结果，其根本原因_。(4)克隆动物与图中克隆器官的技术相比，通常还需运用_和_等胚胎工程技术。【解题指南】1.知识储备：胚胎干细胞、细胞分化、细胞核移植、胚胎工程操作技术。2.解题关键：(1)明确器官的形成是细胞分化的结果。(2)分析图形明确重组细胞的形成是核移植的结果。【解析】(1)哺乳动物的ES细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞；体外培养能不断增殖、自我更新，在功能上，具有发育的全能性。(2)图中运用体细胞核移植技术形成重组细胞，培养动物细胞的培养基与植物细胞培养的培养基主要不同点是含有动物血清或血浆。(3)利用重组细胞培养出的干细胞
13、，也可以形成特定的组织器官，这是细胞分化的结果，其根本原因是基因的选择性表达。(4)克隆动物的培养需要动物体细胞核移植技术、早期胚胎培养技术、胚胎分割技术和胚胎移植技术，与克隆器官相比还需要胚胎分割和胚胎移植技术。答案：(1)早期胚胎或原始性腺全能(2)核移植动物血清或血浆(3)细胞分化基因选择性表达(4)胚胎分割胚胎移植1.(2011广东高考)华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有()转基因 核移植 体外受精体细胞克隆 胚胎移植A.B.C.D.【解析】选D。试管动物技术利用了体外受精和胚胎移植，未涉及转基因、核移植以及体细胞克隆技术。2下列有关哺乳动物精
14、子和卵子的发生以及受精作用的叙述，正确的是()A采集到的精子和卵子相遇即可发生受精作用B排卵就是排出成熟卵子的过程C卵子形成时的分裂过程均在卵巢内完成D受精作用的完成标志着胚胎发育的开始【解析】选D。采集到的精子需经过获能处理后，才能与卵子发生受精作用；动物排卵排出的大多是次级卵母细胞，不是成熟卵子；卵子排出后需在输卵管中进一步完成成熟的过程才能受精，卵子形成时的分裂过程不全是在卵巢内完成的；卵子的细胞核与精子的细胞核融合便形成一个单细胞受精卵，受精过程的完成，标志着胚胎发育的开始。3.(2012杭州模拟)下列是有关胚胎工程的叙述，正确的是()A培养胚胎干细胞时需抑制胚胎干细胞的生长和分化B“
15、试管动物”的产生与动物细胞培养技术无关C将原肠胚的内细胞团均等分割，可以获得同卵双胞胎或多胞胎D体外受精时需要做卵母细胞的采集和培养【解析】选D。培养胚胎干细胞时需抑制胚胎干细胞的分化；“试管动物”需要通过动物细胞培养技术获得卵裂球或囊胚，然后进行胚胎移植；胚胎分割应对囊胚的内细胞团进行分割。4.(2011江苏高考)下列关于胚胎工程的叙述，错误的是()A.体外受精是指获能的精子和成熟的卵细胞在相应溶液中受精B.受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植C.早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清D.试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术【解析】选B。胚胎工程中的主要技术
16、有：体外受精技术、胚胎分割技术、胚胎移植技术等。其中，胚胎移植技术是最为突出的一项技术，要求较高，胚胎移植的时机应在受精卵发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚，此时，胚胎未着床，仍处于游离状态；若进入原肠胚，则因胚胎的着床而难以进行剥离。5.下列说法中正确的是(多选)()A.利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能B.在功能上，胚胎干细胞具有发育的全能性C.用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥反应D.异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变【解析】选A、B、D。胚胎干细胞体外培养，可以被诱导分化成人造组织、器官用于器官移植，也可移植胚胎干细胞修复坏死、退化的
17、组织细胞。骨髓移植必须进行配型实验，即使配型合适的骨髓，移植造血干细胞后也会有排斥反应，只是排斥反应较小而已。异体骨髓移植，受体的血细胞来自异体骨髓造血干细胞的增殖，血型有可能发生改变。6.胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。如图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是_；从良种公牛采集的精子需_后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供_气体以维持_。(3)图中过程A称为_，它在胚胎工程中的意义在于_。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器
18、，获得转基因母牛后，如果_即说明目的基因已经表达。【解析】(1)从良种母牛采集的卵母细胞，只是发育到减数第一次分裂或减数第二次分裂，不具备受精能力，需进行体外培养使卵母细胞继续发育至成熟。精子存在的精液中含有能抑制精子获能的物质，只有解除这种物质对精子获能的抑制，才能使精子获能。(2)细胞培养时给予一定量的CO2能调节培养液(基)的pH，因CO2溶于水呈酸性，而其本身对细胞没有危害。(3)A过程是胚胎植入受体母牛子宫的过程，叫胚胎移植。其意义在于提高优良母畜的繁殖率。(4)有相应基因产物产生，才说明目的基因已表达。人类白细胞介素是本题中目的基因的产物，牛奶中含有人类白细胞介素即说明目的基因已经
19、表达。答案：(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力)获能(2)CO2培养液(基)的pH(3)胚胎移植提高优良母畜的繁殖率(4)牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)7.人的血清白蛋白作为血浆容量扩充剂用途广泛，是当前的研究热点之一。如图是利用奶牛生产人类血清白蛋白的图解，请回答：(1)图中所涉及的生物技术中，属于细胞水平的是_、_。(2)获取基因的常用方法有_(举一例)，基因工程的核心是_。(3)一般需用_酶处理。为获取数量较多的未受精卵细胞，需用_处理母牛。(4)为_技术，操作的时期是_。【解析】()在获得能生产人类血清白蛋白的转基因奶牛的过程中主要应用到的
20、生物工程技术包括基因工程、动物细胞培养技术、动物细胞核移植技术、早期胚胎的培养和胚胎移植技术，其中动物细胞培养和动物细胞核移植技术属于细胞工程。()基因工程中获取目的基因的方法主要包括从基因文库中提取，人工化学方法合成等。目的基因表达载体的构建是基因工程的第二步，是基因工程的核心。()动物细胞培养中一般要用胰蛋白酶将动物组织分散成单个细胞后进行培养。在胚胎工程中要获得较多的未受精卵细胞，需要用促性腺激素对母牛进行超数排卵处理。(4)为胚胎分割移植，一般选用发育到桑葚胚或囊胚时期的早期胚胎。答案：(1)核移植技术动物细胞培养(2)从基因文库中提取(或人工化学合成)基因表达载体的构建(3)胰蛋白促性腺激素(4)胚胎分割移植桑葚胚或囊胚
