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高考总复习生物,选修3 现代生物科技专题 学案44 胚胎工程,一、体内受精和早期胚胎发育,基础回顾,1精子和卵子的发生的比较。,睾丸的曲细精管,卵巢,从初情期开始,从胚胎出现性别分化后,需变形,不均等分裂和均等分裂,形成1个卵子和3个极体,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,基础回顾,2.受精。 (1)精子获能：刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物_内发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。 (2)卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，_期，才具有受精能力。 (3)受精过程：精子穿越_和_ 精子进入_雌、雄_形成合子形成。,生殖道,到减数第二次分裂中,放射冠,透明带,卵细胞膜,原核,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,3胚胎发育过程。 (1)哺乳动物的胚胎发育早期是在_中开始的，一般到桑椹胚期进入子宫，囊胚期着床。 (2)卵裂：卵裂方式是_。 (3)囊胚期：其内的_细胞具有发育全能性，能分化出幼体动物的所有组织器官。 (4)原肠胚期：出现了_个胚层和原肠腔。,基础回顾,输卵管,有丝分裂,内细胞团,三,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,解惑：区分顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应的方法。 (1)从发生时间看。 顶体反应发生在精子与卵子相遇时。 透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间。 卵细胞膜反应发生在精子入卵后。 (2)从生理作用看。 顶体反应是顶体内释放的酶直接溶解卵丘细胞间的物质，使精子穿越放射冠。,基础回顾,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,透明带反应是防止多个精子穿越透明带，是防止多精入卵的第一道屏障。 卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障。,基础回顾,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,二、体外受精和早期胚胎培养,基础回顾,促性腺激素,假阴道法,电刺激法,培养法,获能的精子,获能溶液,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,基础回顾,无机盐和有机盐,维生素和激素,氨基酸和核苷酸,血清,受体移植,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,三、胚胎工程的应用及前景,基础回顾,1胚胎移植。 (1)概念剖析： 供体：能提供早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到胚胎的雌性动物。 受体：_的其他雌性动物。 结果：产生新个体。 (2)意义：充分发挥_。,同种的、生理状态相同,雌性优良个体的繁殖潜力,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(3)生理学基础。 移入：排卵后，_的生理变化是相同的。 收集：早期胚胎处于_。 存活：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_。 遗传性：供体胚胎可与受体子宫建立正常的_联系，但移入受体的供体胚胎的_不受任何影响。,基础回顾,供、受体生殖器官,游离状态,免疫排斥反应,生理和组织,遗传特性,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(4)基本程序： 对供、受体的选择和处理_对胚胎的收集、检查、培养或保存_移植后检查。 2胚胎分割。 (1)概念： 方法：机械方法。 分割份数：将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等。 目的：获得_。,基础回顾,配种或进行人工授精,胚胎移植,同卵双胎或多胎,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(2)定位：动物_的方法之一。 (3)材料：发育良好、形态正常的_。 (4)要求：将_均等分割。 3胚胎干细胞(ES或EK细胞)。 (1)来源：_。,基础回顾,无性繁殖或克隆,桑椹胚或囊胚,内细胞团,早期胚胎或原始性腺,小,大,核仁,全能性,发生分化,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,解惑：胚胎工程中的几个易混点辨析。 (1)同种动物之间进行胚胎移植易成功。这里的“同种”是指“同物种”。 (2)作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种，供体则为优良品种。 (3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，在囊胚阶段分割时，要将内细胞团均等分割。 (4)试管婴儿技术为有性生殖，胚胎分割为无性生殖。,基础回顾,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(5)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖：胚胎是由受精卵形成的，属于有性生殖；由核移植技术形成的重组细胞发育而成的，属于无性生殖。,基础回顾,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,考点1 胚胎发育的过程及体外受精和早期胚胎的培养,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,2体外受精。 (1)原理：人工模拟体内环境（包括营养、温度、pH等），使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。 (2)主要操作步骤： 卵母细胞的采集： 方法一：对小型动物一般采用促性腺激素处理，排卵后直接从输卵管中冲取卵子直接与获能的精子在体外受精。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,方法二：对大型动物一般采用从活体的卵巢中吸取卵母细胞，经体外人工培养成熟后与获能的精子在体外受精。 精子的采集和获能： 采集方法：假阴道法、手握法和电刺激法等。 获能方法：培养法和诱导法。 受精：获能精子和成熟卵子在共同培养一段时间后便可受精。 3早期胚胎的培养。 (1)培养液成分：盐类，包括无机盐和有机盐；营养物质；蛋白质的组成单位氨基酸；DNA和RNA的组成单位核苷酸；调节,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,物质有维生素、激素；特有物质有血清。 (2)胚胎移植时间：不同动物其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，人胚胎可在4个细胞阶段移植。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。 (3)胚胎发育到适宜阶段时，既可向受体移植，也可冷冻保存。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,特别提醒 (1)受精过程中有三大反应（作用）：顶体反应、透明带反应，卵细胞膜反应。三大反应（作用）的作用不同：顶体反应主要是形成精子穿越放射冠的通路；透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障；卵细胞膜反应则是防止多精子入卵受精的第二道屏障。 (2)动物排出卵子的成熟程度不同，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，才具有与精子受精的能力。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(3)胚胎早期培养过程中有两次用到了显微镜进行检查：在进行卵母细胞成熟培养前，要抽取卵母细胞在显微镜下检查并挑选；胚胎培养前要用显徽镜检查受精卵。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,【例】下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，下列相 关描述正确的是 ( ) A图中3是透明带，7是原肠腔 B发育的先后顺序是甲一丙一乙 C1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织 D甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,解析：图中甲是桑椹胚，乙是囊胚，丙是原肠胚。图中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。 答案：A,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,名师点睛 有关体内受精与早期胚胎发育的辨析 (1)对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清。 误认为卵裂阶段的细胞分裂方式包括减数分裂，实际上只有有丝分裂。 误认为卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量要增多，细胞体积要增大。从受精卵到囊胚阶段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；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。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(2)对排卵理解不准确：排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵地从卵巢中排出。 (3)混淆受精标志与受精完成的标志。 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原棱的融合。 (4)不能对胚胎发育与胚胎工程中的有关概念进行正确区分。 对精子和卵子的发生、发育及结合场所不熟：精子发生场所睾丸的曲细精管；卵子的发生场所卵巢；受精场所输卵管受精卵发育场所输卵管和子宫；精子发生的时间及特点初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生的时间及特点胚胎性别分化以后，两次分裂不连续进行。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,对囊胚和桑椹胚在胚胎发育过程中昕处的阶段、特点和在胚胎工程中的应用没有完全掌握：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。 忽略“透明带反应”和“卵细胞膜反应”在受精过程中的生物学意义：两者构成了防止多精入卵受精的两道屏障。 体外受精易忽视“精子获能”和“卵子成熟”问题。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,考点2 胚胎工程的应用,要点探究,1胚胎移植借腹怀胎。 (1)胚胎移植的实质： 胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置 的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状 能保持其原来的优良特性。 (2)胚胎移植成功的保障（生理学基础）： 供、受体生殖器官的生理变化是相同的。 哺乳动物的早期胚胎形成后，在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，这就为胚胎的收集 提供了可能。,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应， 这为胚胎在受体内的存活提供了可能。 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移 入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。 (3)胚胎移植的培育流程。以牛胚胎移植为例：,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。,要点探究,(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)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(7)同期发情处理用雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。 (8)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。 (9)胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生殖方式。 2胚胎分割无性繁殖。 (1)实质： 胚胎分割技术是把一个胚胎的细胞分成两组或多组，经过短暂培养使其修复、发育后，再一同或分别移植到不同的代孕母体中妊娠并产生多胎的技术，这种技术又称做人工同卵多胎技术。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,胚胎分割可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖种畜的方法，属于动物无性繁殖或克隆的方法之一，其他方法还有核移植。 (2)要点： 材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。 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。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,过程图解：,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,3. 干细胞。 （1）干细胞分类：,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,(2)胚胎干细胞的应用前景： ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。 ES细胞可用于治疗人类的某些顽症。利用ES细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 培育成组织器官，用于器官移植。 对ES细胞的培养和诱导，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机 理提供了有效手段。 ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,【例】胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图回答下列问题：,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,（1）应用1的名称是_，利用该技术获得的小牛，其遗传物质来源于_ 。 （2）应用2中牛完成体内受精的场所是_ ，刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为 _ ，胚胎种植后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的营养，该构造由 _ 细胞发育而成。这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有 _ （至少答出2种）等。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,（3）应用3中细胞C取自牛胎儿的 或 细胞。 （4）应用4中通过 技术获得二分胚和，得到两只小牛，可以通过PCR技术进行小牛早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞结构水平上通过对 的分析进行性别鉴定。,解析：分析题图：应用1中：供体1提供细胞核，供体2提供细胞质，经过核移植技术形成重组细胞，并发育形成早期胚胎，再胚胎移植到受体子宫发育成小牛，称为克隆牛；应用2中：优良公牛和供体1配种形成受精卵，并发育成早期胚胎，再将胚胎移植到受体子宫发育成小牛，属于有性生殖；应用3中：从早期胚胎和原始性腺中获取胚胎干细胞，并进行体外干细胞培养；应用4中：采用了胚胎分割技术。（1）由以上分析可知应用1中获得的小牛为克隆牛，其细胞核遗传物质来源于供体1，细胞质遗传物质来源于供体2。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,（2）牛完成体内受精的场所是输卵管；一般发育到桑椹胚或囊胚时期时进行胚胎移植；胚胎种植后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有体外授精、早期胚胎培养、胚胎移植等。 （3）细胞C为胚胎干细胞，该细胞取自牛胎儿的原始性腺或早期胚胎细胞。 （4）应用4中通过胚胎分割技术获得二分胚和，得到两只小牛，可以通过PCR技术进行小牛早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞水平上通过对染色体的分析进行性别鉴定。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,答案：（1）核移植（技术） 供体1和供体2 （2）输卵管 桑椹胚或囊胚 滋养层 人工授精（或体外受精）、早期胚胎培养、胚胎移植（3）原始性腺 早期胚胎（内细胞团）（4）胚胎分割 染色体,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,名师点睛 胚胎分割时一定要将内细胞团均分 (1)内细胞团的细胞可以说都具有全能性（桑椹胚的每个细胞都有全能性），每个细胞内的遗传物质都是一样的。 (2)若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。,要点探究,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,高分秘笈,1(2014江苏卷)杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称 为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示，相关叙述正确的是 ( ) A为了获得更多的卵母细胞，需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理,D,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,高分秘笈,B从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精于进行体外受精 C为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂 D为了进一步扩大繁殖规模，可通过胫胎分割技术获得同卵双胎,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,高分秘笈,解析：超数排卵用促性腺激素而不是雌激素，A错误。根据采集部位而定，如果是从输卵管采集的卵细胞，已发育成熟，可直接与获能的精子在体外受精；如果是从卵巢是采集的卵细胞，未发育成熟，都要经过体外人工培养成熟后才能与获能的精子受精，B错误；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，C错误；为了进一步扩大繁殖规模，可通过胚胎分割技术获得同卵双胎或多胎，D正确。,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,提能演练,2.目前，精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物方法之一，该方法以精子作为外源基因的载体，使精子携带外源基因进入卵细胞受精。下图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。请据图回答：,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,提能演练,(1)获取外源基因用到的工具酶是_，为了提高实验成功率，通常利用_技术获得大量标记的外源基因。 (2)外源基因能够整合到精子的_上是提高转化率的关键，因为受精时只有精子的_才能进入卵细胞中。 (3)过程采用的是_技术，该过程中应对已经导入外源基因的精子进行_处理。,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,提能演练,(4)过程需要在_(至少写出两点)等条件下进行。由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚，因此在培养细胞时需在培养基中加入一定量的_。,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,高分秘笈,解析：(1)获取目的基因时，需要限制性核酸内切酶切割。为了提高实验成功率，可以通过PCR扩增技术，可以在短时间内大量扩增目的基因。 (2)精子与卵细胞受精时，将精子的头部进入卵细胞中，并释放其细胞核进入卵细胞，但细胞质未进入。为了提高转化率，必须将外源基因整合到精子的染色体中，才可以使外源基因进入受精卵中。 (3)过程是携带外源基因的精子与卵细胞发生体外受精，形成受精卵。精子必须获能才可以与卵细胞发生受精作用。,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,高分秘笈,答案：(1)限制性核酸内切酶 PCR (2)染色体 头部(细胞核) (3)体外受精 获能 (4)无菌无毒、适宜的温度和pH、营养充足、适宜气体环境 动物血清,基础回顾 要点探究 提能演练,栏目链接,
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