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专题专题3胚胎工程胚胎工程考点一体内受精和早期胚胎考点一体内受精和早期胚胎发育发育1精子和卵子发生的比较精子和卵子发生的比较高频考点深度剖析高频考点深度剖析名称名称精子的发生精子的发生卵子的发生卵子的发生场所场所睾丸的曲细精管睾丸的曲细精管卵巢卵巢时期时期从初情期开始从初情期开始胚胎在性别分化以后胚胎在性别分化以后是否需是否需变形变形需变形需变形不需变形不需变形分裂情分裂情况况均等分裂均等分裂不均等分裂不均等分裂结果结果形成形成4个精子细胞个精子细胞形成形成1个卵子和个卵子和3个极个极体体M和和M是是否连续否连续是是否否2.受精作用受精作用(1)场所：输卵管中。场所：输卵管中。(2)过程过程受精前的准备受精前的准备a精子获能：成熟的精子必须在雌性精子获能：成熟的精子必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间，发生相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，应的生理变化后，才能获得受精能力，此过程叫获能。此过程叫获能。b卵子的准备：卵子都要在输卵管卵子的准备：卵子都要在输卵管中进一步成熟，到减数第二次分裂中中进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力。期时，才具备受精能力。受精四步曲受精四步曲第一步：精子穿越放射冠和透明带。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间的物质，透解放射冠内的卵丘细胞间的物质，透明带反应是防止多精入卵受精的第一道明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。屏障。第二步：精子进入卵黄膜。卵黄膜的封第二步：精子进入卵黄膜。卵黄膜的封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障。障。第三步：原核形成。雄原核和雌原核形第三步：原核形成。雄原核和雌原核形成。成。第四步：配子结合。雌雄原核融合形成第四步：配子结合。雌雄原核融合形成合子合子(受精卵受精卵)。即时应用即时应用1(2012罗源一中月考罗源一中月考)下列关于受下列关于受精过程的叙述错误的是精过程的叙述错误的是()A获能后的精子与卵子相遇后，释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子入卵的第透明带反应是防止多精子入卵的第一道屏障一道屏障C精子与卵黄膜相互融合，精子入精子与卵黄膜相互融合，精子入卵卵D雄原核形成的同时，卵子完成第雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂二次减数分裂解析：选解析：选A。本题主要考查精子、卵。本题主要考查精子、卵子的发生及体内受精过程的知识。哺子的发生及体内受精过程的知识。哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核结合。获能后的精子与卵子相遇后核结合。获能后的精子与卵子相遇后,首先释放顶体酶穿过放射冠进入透明首先释放顶体酶穿过放射冠进入透明带，当精子接触卵黄膜的瞬间，会产带，当精子接触卵黄膜的瞬间，会产生透明带反应，阻生透明带反应，阻止多个精子进入透止多个精子进入透明带。精子与卵黄膜相互融合，精子明带。精子与卵黄膜相互融合，精子入卵后，形成雄原核，此时卵子完成入卵后，形成雄原核，此时卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核减数第二次分裂，形成雌原核,二者相二者相互融合形成受精卵互融合形成受精卵,受精过程完成。受精过程完成。3早期胚胎发育早期胚胎发育(1)过程：受精卵过程：受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚原肠胚。原肠胚。(2)图示：图示：特别提醒特别提醒(1)成熟的精子并不代表具有受精能力成熟的精子并不代表具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。必须获能后才具备受精能力。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。是指卵泡从卵巢中排出。(3)卵子受精完成的标志是在透明带和卵子受精完成的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。卵黄膜之间观察到两个极体。即时应用即时应用2.高等哺乳动物受精后不久高等哺乳动物受精后不久,受精卵开受精卵开始进行细胞分裂。经桑椹胚、囊胚、始进行细胞分裂。经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化原肠胚和组织器官的分化,最后发育成最后发育成一个完整的幼体，完成胚胎发育的全一个完整的幼体，完成胚胎发育的全过程。如图为该过程中的某一时期示过程。如图为该过程中的某一时期示意图意图,下列有关叙述错误的是下列有关叙述错误的是()A图中图中依次为透明带、滋养依次为透明带、滋养层、内细胞团层、内细胞团B高等哺乳动物的细胞分化开始于图高等哺乳动物的细胞分化开始于图示时期，终止于生命结束示时期，终止于生命结束C胚胎从胚胎从中伸展出来的过程叫做中伸展出来的过程叫做孵化孵化D进行胚胎分割时，应选择图示时进行胚胎分割时，应选择图示时期之后的胚胎进行期之后的胚胎进行解析：选解析：选D。本题考查早期胚胎发育。本题考查早期胚胎发育的有关知识。本题图示为囊胚期，高的有关知识。本题图示为囊胚期，高等哺乳动物的细胞分化开始于囊胚期等哺乳动物的细胞分化开始于囊胚期,终止于生命结束。后来囊胚进一步扩终止于生命结束。后来囊胚进一步扩大，会导致大，会导致透明带破裂，胚胎从其透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫孵化。所以中伸展出来，这一过程叫孵化。所以A、B、C均正确。进行胚胎分割时，均正确。进行胚胎分割时，应选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行，应选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行，所以所以D错误。错误。考点二考点二试管动物技术和胚胎分割试管动物技术和胚胎分割1试管动物技术试管动物技术(1)概念：通过人工操作使卵子和精子在体概念：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代。早期胚胎后，再经移植产生后代。(2)过程如下：过程如下：即时应用即时应用3. 试管婴儿之父试管婴儿之父爱德华兹因体外爱德华兹因体外受精技术获得受精技术获得2010年诺贝尔生理学或年诺贝尔生理学或医学奖。体外受精技术又称试管婴儿技医学奖。体外受精技术又称试管婴儿技术术,包括超数排卵、取卵、体外受精、包括超数排卵、取卵、体外受精、胚胎培养、胚胎移植等相关技术。下列胚胎培养、胚胎移植等相关技术。下列有关叙述有关叙述,不正确的是不正确的是()A使用一定的激素才能实现超数排使用一定的激素才能实现超数排卵卵B采集的卵母细胞经培养后才能完成采集的卵母细胞经培养后才能完成受精受精C卵母细胞达到减数第二次分裂中卵母细胞达到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力期时，才具备受精能力D受精卵需要导入抗病毒基因才能受精卵需要导入抗病毒基因才能正常发育正常发育解析：选解析：选D。本题主要考查体外受精。本题主要考查体外受精和早期胚胎培养的相关知识。为了获和早期胚胎培养的相关知识。为了获得更多的卵母细胞，常用促性腺激素得更多的卵母细胞，常用促性腺激素处理供体动物，使其超数排卵，故处理供体动物，使其超数排卵，故A正确。采集的卵母细胞，要在体外培正确。采集的卵母细胞，要在体外培养成熟后才能与获能的精子在获能溶养成熟后才能与获能的精子在获能溶2胚胎分割胚胎分割(1)基本程序基本程序选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入空透明带中，或其中的半个胚胎，注入空透明带中，或直接将裸半胚移植入受体。直接将裸半胚移植入受体。(2)理论基础：细胞的全能性。理论基础：细胞的全能性。(3)存在问题存在问题刚出生的动物体重偏低、毛色和斑刚出生的动物体重偏低、毛色和斑纹等性状方面存在差异。纹等性状方面存在差异。采用胚胎分割技术产生同卵多胚的采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的。可能性是有限的。 特别提醒特别提醒(1)试管婴儿的培育过程和试管动物技试管婴儿的培育过程和试管动物技术流程相似。术流程相似。(2)试管动物的性状和性别由父本、母试管动物的性状和性别由父本、母本决定，而克隆动物的性状和性别均本决定，而克隆动物的性状和性别均与供体与供体(提供细胞核的个体提供细胞核的个体)相同。相同。(3)胚胎分割一般是将胚胎切割成胚胎分割一般是将胚胎切割成2等份，获得同卵双胎，而同卵多胎等份，获得同卵双胎，而同卵多胎成功的比例都很小。成功的比例都很小。即时应用即时应用4胚胎分割是一种现代生物技术，下胚胎分割是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述，正确的是列关于这一技术的叙述，正确的是()A可以将早期胚胎任意分割成多份可以将早期胚胎任意分割成多份B可以分割任意时期的胚胎可以分割任意时期的胚胎C可以获得同卵双胎或多胎可以获得同卵双胎或多胎D属于有性生殖方式，不属于克隆属于有性生殖方式，不属于克隆解析：选解析：选C。胚胎分割要选择发育良好。胚胎分割要选择发育良好的桑椹胚或囊胚，一般分割成的桑椹胚或囊胚，一般分割成2等份或等份或4等份。该方式属于无性生殖方式，属于等份。该方式属于无性生殖方式，属于克隆。克隆。考点三考点三干细胞培养与应用分析干细胞培养与应用分析1概念：概念：ES细胞细胞,是由早期胚胎是由早期胚胎(囊胚囊胚)的内细胞团分离出来的一类的内细胞团分离出来的一类细胞。细胞。2特点特点(1)形态形态:体积小、细胞核大、核仁明体积小、细胞核大、核仁明显。显。(2)功能：具有发育的全能性，可分化功能：具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。为成年动物体内任何一种组织细胞。(3)体外培养体外培养ES细胞可以增殖而不分细胞可以增殖而不分化。对它可以进行冷冻保存化。对它可以进行冷冻保存,也可以进也可以进行遗传改造。行遗传改造。3种类种类类别类别来源或举例来源或举例特点特点全能干细胞全能干细胞桑椹胚或囊胚及桑椹胚或囊胚及以前以前能发育成完整个体能发育成完整个体多能干细胞多能干细胞(胚胎干细胞胚胎干细胞)内细胞团细胞、内细胞团细胞、原始性腺细胞分原始性腺细胞分离离能分化出动物体内能分化出动物体内的任何组织的任何组织专能干细胞专能干细胞(成体干细胞成体干细胞)骨髓干细胞、皮骨髓干细胞、皮肤生发层细胞肤生发层细胞能分化出特定的组能分化出特定的组织织4.培养关键：培养关键：需要一种能促进胚胎干需要一种能促进胚胎干细胞的生长，但抑制其分化的一种培细胞的生长，但抑制其分化的一种培养体系，这种体系就是胚胎成纤维细养体系，这种体系就是胚胎成纤维细胞。胞。5培养过程培养过程6胚胎干细胞的主要用途胚胎干细胞的主要用途(1)将胚胎干细胞核移植到去核的卵细将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物，操移植后直接由受体完成克隆动物，操作流程如下：作流程如下：(2)基因敲除，获得移植器官。基因敲除，获得移植器官。(3)培育出人造组织器官，用于器官移培育出人造组织器官，用于器官移植。植。(4)改良创造动物新品种。改良创造动物新品种。即时应用即时应用5(2012福州八中月考福州八中月考)哈佛大学的哈佛大学的科学家从怀孕妇女胎盘的羊水中提取科学家从怀孕妇女胎盘的羊水中提取了干细胞了干细胞,并在实验室培养后生成了多并在实验室培养后生成了多种人体组织和器官种人体组织和器官,如骨骼、肌肉、肝如骨骼、肌肉、肝脏等。下列有关叙述正确的是脏等。下列有关叙述正确的是(多选多选)()A该研究说明干细胞具有发育的全该研究说明干细胞具有发育的全能性能性B这些干细胞与由其生成的肌肉细胞这些干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体组成相同的染色体组成相同C这些干细胞在器官移植上将有较这些干细胞在器官移植上将有较好的医学用途好的医学用途D这些骨骼、肌肉等的形成与细胞这些骨骼、肌肉等的形成与细胞分裂和分化有关而与细胞凋亡无关分裂和分化有关而与细胞凋亡无关解析：选解析：选ABC。由细胞培养得到了各。由细胞培养得到了各种组织和器官体现了干细胞具有发育种组织和器官体现了干细胞具有发育的全能性，是胚胎干细胞分裂与分化的全能性，是胚胎干细胞分裂与分化的结果，但是细胞分化没有改变遗传的结果，但是细胞分化没有改变遗传物质，各种细胞的染色体组成还是一物质，各种细胞的染色体组成还是一样的。胚胎干细胞能形成不同的组织样的。胚胎干细胞能形成不同的组织和器官，可用于器官的移植。组织和和器官，可用于器官的移植。组织和器官的形成与细胞分裂和分化及细胞器官的形成与细胞分裂和分化及细胞凋亡都有关。凋亡都有关。6现在有一个婴儿在出生后医院为他现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治就可以通过血液中的干细胞来为其治病，关于这个实例说法正确的是病，关于这个实例说法正确的是()A用干细胞培育出人体需要的器官用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性全能性B用脐带血中的干细胞能够治疗这个用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病孩子所有的疾病C如果要移植用他的干细胞培育出如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术的器官，需要用到细胞培养技术D如果要移植用他的干细胞培育出如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物药物解析：选解析：选C。用干细胞培育出人体需。用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，不需要激发要的器官用来移植治病，不需要激发细胞的所有全能性。用脐带血中的干细胞的所有全能性。用脐带血中的干细胞只能培育出人体的许多器官，用细胞只能培育出人体的许多器官，用来移植，但不是所有疾病都能治疗，来移植，但不是所有疾病都能治疗，如流行性疾病。如果要移植用他的干如流行性疾病。如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用细胞培养细胞培育出的器官，需要用细胞培养技术；如果要移植用他的干细胞培育技术；如果要移植用他的干细胞培育出的器官，由于是自身的细胞培育成出的器官，由于是自身的细胞培育成的，没有免疫排斥反应，所以不用长的，没有免疫排斥反应，所以不用长期给他使用免疫抑制药物。期给他使用免疫抑制药物。命题视角把脉高考命题视角把脉高考洞察高考热点洞察高考热点基因工程和胚胎工程的相关知识基因工程和胚胎工程的相关知识 (2011福建理综福建理综)一对表一对表现型正常的夫妇现型正常的夫妇,生了一个镰刀型生了一个镰刀型细细胞贫血症胞贫血症(常染色体隐性遗传病常染色体隐性遗传病)患儿。患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞双侧输卵管完全堵塞,不能完成体内受不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如下图。产前基因诊断，过程如下图。请回答：请回答：(1)过程过程是指在体外进行的是指在体外进行的_处理，从而使精子与卵子结合形成受处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程精卵；过程称为称为_。(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质儿细胞提取物质_进行进行PCR扩增，然后用扩增，然后用Mst 对扩增产物进行对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，此判断，Mst 是一种是一种_酶。酶。(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如分析的电泳带谱如，据此判断该胎，据此判断该胎儿为儿为_(正常正常/患者患者/携带者携带者)。【解析解析】(1)体外受精时精子要经过体外受精时精子要经过获能处理，卵子要培养到减数第二次获能处理，卵子要培养到减数第二次分裂的中期时才能受精。受精后形成分裂的中期时才能受精。受精后形成的受精卵在体外培养到的受精卵在体外培养到816个细胞个细胞的早期胚胎，再移植到母体的子宫内的早期胚胎，再移植到母体的子宫内进一步发育。进一步发育。(2)基因诊断时首先要从基因诊断时首先要从细细胞中提取胞中提取DNA，切割，切割DNA分子的酶为分子的酶为限制性核酸内切酶。限制性核酸内切酶。(3)按题意分析，按题意分析，双亲都是杂合子，各含一个正常基因双亲都是杂合子，各含一个正常基因和一个致病基因，患儿中两个基因都和一个致病基因，患儿中两个基因都为致病基因，比较电泳带谱，可知胎为致病基因，比较电泳带谱，可知胎儿中含的都是正常基因。儿中含的都是正常基因。【答案答案】(1)精子获能精子获能胚胎移植胚胎移植(2)DNA限制性核酸内切限制性核酸内切(3)正常正常对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清模糊不清(1)卵裂阶段的细胞分裂方式卵裂阶段的细胞分裂方式有丝分有丝分裂。裂。突破易错疑点突破易错疑点(2)受卵膜制约，从受精卵到囊胚阶段受卵膜制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，所以每个细总体积不变或略有减小，所以每个细胞体积减少。胞体积减少。(3)伴随细胞分裂，细胞数目增多，总伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中含量增多，但每个细胞中DNA含含量保持相对稳定。量保持相对稳定。(4)该过程中有机物总量减少，因为一该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。直呼吸消耗但不从外界吸收。自我挑战自我挑战下图表示蛙的受精卵发育至囊胚的过下图表示蛙的受精卵发育至囊胚的过程中，程中，DNA总量、每个细胞体积、所总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势趋势(横坐标为发育时间横坐标为发育时间)。其中正确。其中正确的是的是()ABC D【解析解析】蛙的受精卵发育至囊胚过蛙的受精卵发育至囊胚过程是受精卵持续进行有丝分裂的过程程是受精卵持续进行有丝分裂的过程,其间其间DNA不断复制不断复制,总含量必然增加；总含量必然增加；这一过程中虽然细胞数量不断增多这一过程中虽然细胞数量不断增多,但但细胞生长却并不明显细胞生长却并不明显,因此随着细胞的因此随着细胞的分裂，每个细胞的体积却在下降；由分裂，每个细胞的体积却在下降；由于蛙的胚胎发育是在水中，该阶段还于蛙的胚胎发育是在水中，该阶段还无法摄取环境中的有机物无法摄取环境中的有机物,胚内有机物胚内有机物却随呼吸作用等生理过程不断消耗。却随呼吸作用等生理过程不断消耗。由此，由此，4个坐标图中个坐标图中,DNA总量和总量和,每个细胞体积的表示正确。每个细胞体积的表示正确。【答案答案】A
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