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第39课时胚胎工程,考点122借图比较法精子和卵子的发生及受精作用,1哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别，但不是唯一的区别，如发生场所、过程及结果也不相同。2精子的发生中两次减数分裂是连续的，是在睾丸的曲细精管内进行的。卵子的发生中两次减数分裂是不连续的，减数第一次分裂在卵巢内完成，产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，在与精子的结合过程中完成减数第二次分裂，产生一个成熟的卵子和第二极体。当雌雄原核融合时，第一极体完成分裂，形成两个第二极体。有的哺乳动物的第一极体不再分裂。,3不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，但与动物的体型大小无关。4哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系：卵巢是卵子形成、卵泡存在的场所，内部包含许许多多不同发育阶段的卵泡，而成熟的卵泡中可释放出卵子，其中卵子的外面有辅助结构透明带，由卵丘细胞(卵泡细胞)形成放射冠，而卵子外面的胞膜即卵黄膜。排卵指卵子从卵泡中排出，而非卵泡从卵巢中排出。5受精的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体，而受精完成的标志为雌雄原核的融合。,【对位训练】1(2014开平质检)下列有关受精作用及胚发育的说法中，不正确的是()A观察卵子是否受精的重要标志是卵细胞膜和透明带之间是否出现两个极体B防止多精入卵的两道屏障是顶体反应和卵细胞膜反应C标志着受精作用完成的是两原核融合形成合子D胚胎从透明带内伸展出来的过程称为孵化【答案】B【解析】哺乳动物防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。,1体外受精(1)卵母细胞的采集和培养实验动物以及家畜猪、羊等：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。大家畜或大型动物：从刚被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取，然后在体外进行人工培养成熟后，才能与获能精子受精。,考点123关注新技术手段体外受精和早期胚胎培养,(2)精子的采集和获能收集精子的方法：主要有假阴道法、手握法和电刺激法等。精子体外获能的方法：主要有培养法(啮齿动物、家兔、猪等)和化学诱导法(牛、羊等家畜的精子常采用化学法，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能)。(3)体外受精获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精过程。,2早期胚胎发育(1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚(2)图示,【特别提醒】1体外受精时，精子与卵子在体外结合前，需要对精子进行获能处理，并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期。2胚胎发育的起点是受精卵，发育过程中的细胞分裂均为有丝分裂。3桑椹胚细胞仍具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。,4囊胚是开始分化的阶段，分化为滋养层细胞发育成胎膜和胎盘等结构和内细胞团细胞发育成胎儿，该阶段还可进行胚胎分割。5孵化囊胚后期，透明带破裂，胚胎伸展出来；原肠胚早期还保留缩小的囊胚腔，最后消失。,【对位训练】2(2015湛江质检)下图利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是(),A胚胎移植可以定向改造动物遗传性状，需移植到发情的母牛子宫内发育BA细胞不一定是受精卵细胞C两个胚胎具有不同遗传物质D图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段【答案】B,考点124关注生物科技新技术胚胎工程的应用及前景,【特别提醒】,3促性腺激素两次使用：同期发情处理；超数排卵。4两次检查：收集胚胎检查；移植后是否妊娠检查。5冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。6对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。,【对位训练】3(2014五邑月考)牛胚胎移植的基本程序如下图所示，请据图回答：,(1)图中a、b、c过程分别是指_、_、_。(2)供体母牛的主要职能是_，受体母牛必须具备_。(3)为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是_，处理的时期是_，理由是_。(4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞，这类细胞的形态特征是_。(5)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些？_。,【答案】(1)超数排卵冲卵胚胎移植(2)产生具有优良遗传特性的胚胎健康的体质和健康的繁殖能力(3)胚胎分割移植桑椹胚和囊胚期此时还未出现细胞分化或分化程度低(4)体积小、细胞核大、核仁明显(5)胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度，迅速推广新品种,【解析】(1)a过程是良种母畜在激素刺激下的超数排卵。b是用人工方法将母畜体内已经开始发育的受精卵取出的冲卵过程，c是将符合移植要求的早期胚胎移植到受体母畜子宫内的胚胎移植过程。(2)供体母牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，受体母牛则是提供胚胎发育的场所，所以受体母牛应具有健康的体质和健康的繁殖能力。(3)因在桑椹胚和囊胚期的细胞还未开始分化或分化程度低，所以应在此时期进行胚胎分割。(4)因受精卵早期的分裂速度很快，细胞来不及生长，下一次分裂就开始，所以形成的胚胎干细胞(ES或EK细胞)的特点是细胞体积小、细胞核大、核仁明显。,考纲能力利用所学知识解决生产实践的能力【考题1】(2013东莞模拟)如图所示为科学家培育荧光鼠的设计思路。,1.胚胎工程及其实践应用,依据设计程序，回答下列问题。(1)科学家在过程A中对天然质粒做的修饰改造是_，基因X与水母基因组文库中的荧光基因相比，碱基的数量和排列顺序是否完全相同？_。B过程用到的工具酶有_。(2)E过程为体外受精，卵子的状态应达到_期才能与获能后的精子完成受精。G过程应用的技术称为_，该过程要用激素处理代孕成鼠，目的是让代孕成鼠_。,(3)检测荧光小鼠细胞内是否含有基因X，在分子水平上通常用_作探针；判断转基因荧光鼠荧光基因的成功表达在个体水平上应检测_。(4)如果想一次繁殖多只转基因鼠，则需要在过程G中实施_技术，该操作一般在胚胎发育至_期进行。【答案】(1)添加终止子不完全相同限制性核酸内切酶、DNA连接酶(2)减数第二次分裂中(M)胚胎移植达到同期发情(3)荧光标记的基因X小鼠身体是否有荧光(4)胚胎分割移植桑椹胚或囊胚,【解析】(1)基因工程最常用的载体是质粒。但是天然质粒往往不能满足作为载体必须具备的各项要求，因此需要根据不同的目的和需要，对质粒进行人工改建，如题中所给的天然质粒缺少终止子。获取目的基因的方法之一是从基因文库中提取cDNA文库属于部分基因文库，其中的基因与基因文库中的基因相比缺乏内含子等结构，所以二者的碱基数量和排列顺序不完全相同。在基因表达载体构建的过程中需要用到的工具酶包括限制酶和DNA连接酶。,(2)E过程为体外受精，卵子应达到减数第二次分裂中期才能与获能后的精子完成受精。受精卵经过培养形成早期胚胎，经G过程(胚胎移植)被植入代孕成鼠子宫内发育。该过程要用激素处理代孕为鼠，目的是让代孕成鼠达到同期发情状态。(3)在基因工程中检测目的基因的导入是否成功，需要检测荧光大小鼠细胞内是否含有基因X，在分子水平上常用DNA分子杂交技术进行检测，通常用荧光标记的基因X作探针。判断转基因荧光鼠身体是否有荧光。(4)如果想一次繁殖多只转基因鼠，则需要利用胚胎分割移植技术，对发育到桑椹胚或囊胚时期的早期胚胎进行切割和移植。,2.胚胎工程与基因工程综合考查,考纲能力知识之间横向联系能力【考题2】一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如图。,请回答；(1)过程是指在体外进行的_处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程称为_。(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质_进行PCR扩增，然后用Mst对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，Mst是一种_酶。(3)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。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如，据此判断该胎儿为_(填“正常”“患者”或“携带者”)。,【答案】(1)精子获能胚胎移植(2)DNA限制性核酸内切(3)正常【解析】分析题中过程图可发现：过程指的是精子获能处理，代表胚胎移植；在产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取DNA进行PCR扩增，然后用限制性核酸内切酶Mst进行切割，以得到多种不同长度的酶切产物(基因)；分析电泳带谱可判断，胎儿不含致病基因，表现应该正常。,【典例1】下图表示蛙的受精卵发育至囊胚的过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的是(),1.对卵裂过程中物质的量变化及胚胎工程中知识点模糊不清,ABCD【答案】A,【解析】蛙受精卵发育至囊胚的过程中，由于细胞不断分裂，故DNA的总量逐渐增多；又因细胞分裂所需的营养全部来自卵黄，并非来自外界，故分裂后的细胞体积越来越小。事实上，由于细胞分裂等生命活动的消耗，其有机物总量会减少。,错因分析对卵裂过程中总体积基本不变和不能从外界吸收营养物质这两个知识点不清楚。,纠错笔记(1)对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清卵裂阶段的细胞分裂方式有丝分裂。受卵膜制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，所以每个细胞体积减小。伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定。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。,(2)对胚胎工程中一些说法辨析不清精子发生场所睾丸曲细精管；卵子发生场所卵巢和输卵管；受精场所输卵管；发育场所输卵管和子宫。精子发生时间及特点初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生时间及特点胚胎性别分化以后，两次分裂不连续。,受精的标志和受精完成的标志不是一回事。胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚，可以移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚。防止多精入卵的两道屏障的名称透明带反应和卵黄膜封闭作用。体外受精易怱视“精子获能”和“卵子成熟”问题。,【典例2】(创新预测题)自然情况下，牛的生育率很低，通过现代生物科技手段，可以实现良种牛的快速繁殖。请根据提示，回答下列问题：(1)使一头良种雄性黄牛在一年内繁殖数百头后代，最简便的方法是_。,2.对试管婴儿、设计试管婴儿与克隆技术辨析不清,(2)现有一头良种雌性黄牛，采用胚胎移植的方法，可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。其操作过程中需要用激素对该良种母牛(供体)和代孕母牛(受体)进行_处理，还要用激素使供体母牛_。胚胎收集的过程也叫做_。用于移植的胚胎应发育到_或_阶段。(3)采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和_。体外受精主要包括_、_和_等几个主要步骤。,【答案】(1)人工授精(2)同期发情超数排卵冲卵桑椹胚囊胚(3)早期胚胎的培养卵母细胞的采集精子的采集和获能(精子的获取)受精【解析】(1)通过人工授精的方法，可以在短时间内大量繁殖优良品种。(2)胚胎移植进行前，首先要对供体母牛和代孕母牛进行同期发情处理，同时还要用激素处理供体母牛使其超数排卵；人工收集发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎进行移植。(3)试管动物技术包括体外受精和胚胎早期培养，体外受精又包括精子的采集和获能、卵母细胞的采集和受精三个阶段。,纠错笔记(1)试管婴儿技术与克隆技术的区别：试管婴儿技术的生物学原理是有性生殖(又称为体外受精技术)，克隆技术的生物学原理是无性生殖(又称为体细胞核移植技术)。(2)试管婴儿与设计试管婴儿的区别上述过程是试管婴儿的培育过程，是设计试管婴儿的过程，后者比前者多了胚胎移植前的遗传学诊断：,(3)克隆技术流程图：(4)以上三项技术都用到胚胎移植，发育场所先体外培养后母体孕育。,
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