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观考情 考纲考频 1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()3年4考 2.胚胎干细胞的移植()3年6考 3.胚胎工程的应用()3年2考,专题3 胚胎工程,一、体内受精和早期胚胎发育 1精子与卵子的发生,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_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，到 时期，才具备与精子受精的能力。 (3)受精过程主要包括：精子穿过 ，进入卵细胞膜，原核形成融合。,雌性动物生殖道,减中期,放射冠和透明带,3胚胎发育过程：受精卵卵裂 原肠胚组织器官分化幼体。 (1)哺乳动物的早期胚胎发育是在 中进行的，一般到桑椹胚期进入子宫，囊胚期着床。 (2)卵裂：细胞分裂方式是 。 (3)囊胚：由滋养层细胞和内细胞团构成， 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：出现了 个胚层和原肠腔。,囊胚,输卵管,有丝分裂,内细胞团,三,二、体外受精和早期胚胎培养 1体外受精 (1)精子的采集与获能：采集方法有 法、手握法和电刺激法等；获能方法有 法和化学诱导法。 (2)卵母细胞的采集和培养：给哺乳动物注射 激素，使其超数排卵，然后从 中冲出；也可从废弃的卵巢或活体卵巢中采集，但需要培养到 时，才可受精。 (3)体外受精：获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精。 2早期胚胎培养 (1)培养液成分：无机盐、有机盐(两盐)； (两素)； (两酸)，另外还有水、血清等。 (2)胚胎去向： 。,假阴道,获能培养液,促性腺,输卵管,减中期,维生素、激素,氨基酸、核苷酸,向受体移植或冷冻保存,三、胚胎工程的应用及前景 1胚胎移植 (1)地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。 (2)过程： (3)意义：充分发挥 。,雌性优良个体的繁殖潜能,2胚胎分割 (1)材料：发育良好，形态正常的 。 (2)实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是_。 (3)注意：对囊胚分割时，注意将 均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。,桑椹胚或囊胚,动物的无性繁殖或克隆,内细胞团,3胚胎干细胞 (1)来源： 。 (2)特点：形态上，体积小、核大、核仁明显；功能上具有_；体外培养条件下可以 。 (3)培养过程,早期胚胎或原始性腺,发育的全能性,增殖而不分化,(4)应用 可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律。 是在体外条件下研究 的理想材料。 可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合征等。 移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 定向培育出人造组织器官，用于 ，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。,细胞分化,器官移植,1判断下列关于受精作用及胚胎发育说法的正误。 (1)采集的卵母细胞要在体外培养成熟后，才能与获能的精子受精() (2)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力() (3)胚胎移植时对供体和受体母牛都要进行相同激素处理(2012年高考江苏卷)() (4)卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的() (5)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障() (6)判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体(),2判断下列关于胚胎工程应用说法的正误。 (1)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性(2012年高考浙江卷)() (2)胚胎分割的份数越多，操作技术的难度会越大，移植的成功率也越低() (3)在胚胎移植中，对供体母羊要做超数排卵处理，对供、受体要做同期发情处理() (4)胚胎分割移植应选取发育良好的、形态正常的囊胚或原肠胚() (5)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点() (6)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(),1体内受精与胚胎发育 (1)受精作用 受精作用的场所：输卵管。 受精前的准备阶段 a精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得 。 原因解释：精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。,受精与胚胎发育,受精能力,b卵子的准备：在输卵管中发育到减数 的中期，才具有与精子受精的能力。 受精阶段四步曲 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解放射冠内的卵丘细胞之间的物质， 是防止多精入卵受精的第一道屏障。 第二步：精子进入卵细胞膜。 是防止多精入卵受精的第二道屏障。 第三步：原核形成。雄原核形成和雌原核形成。 第四步：合子形成。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。,第二次分裂,透明带反应,卵细胞膜反应,(2)胚胎发育过程,起点是 分裂，在输卵管内完成受精作用时即已开始，直至发育成为成熟的胎儿。 卵裂期的特点：细胞有丝分裂使细胞数目增加，但胚胎总体积并不增加或略缩小，因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小，但核内遗传物质并未减少。 桑椹胚以前的细胞均未分化，细胞 最高，是_的最佳时期。 桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于 。,受精卵,全能性,胚胎分割,胚胎分割,2体外受精与胚胎的早期培养 (1)体外受精的原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使 成熟和 ，最终完成受精和胚胎保存。 (2)体外受精主要操作步骤 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。 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。,初级卵母细胞,精子获能,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)胚胎的早期培养 培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。 培养液的成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及 等。 胚胎去向：冷冻保存、移植到受体动物子宫内培养。,动物血清,1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：,(1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于_，细胞B的名称是_。 (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_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_(至少答出2种)等。 (3)应用3中细胞C、D分别取自_、_。 (4)应用4中通过_技术获得二分胚和，同时，可以通过取样_进行分子水平的早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞水平上通过对_的分析进行性别鉴定。,解析：本题主要考查胚胎工程的应用。(1)由图示可看出应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于供体1和供体2，细胞B为处于M期卵母细胞。(2)体内受精的场所为输卵管。胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚进行移植，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，试管牛应用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术手段。(3)(4)细胞C来自生殖腺，而细胞D来自早期胚胎，利用胚胎分割可获得多胚，利用滋养层的细胞可进行早期胚胎性别鉴定，也可通过对染色体的分析进行性别鉴定。 答案：(1)供体1和供体2 M期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞) (2)输卵管 桑椹胚或囊胚 胎盘 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植 (3)原始性腺(或生殖腺) 早期胚胎(囊胚的内细胞团) (4)胚胎分割 滋养层 染色体(或性染色体),1胚胎工程的操作流程分析,胚胎工程,2胚胎移植 (1)概念：是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。 (2)胚胎移植的生理学基础 哺乳动物排卵后，同种动物 的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础。 早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于_，这是胚胎收集的生理基础。 受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生 反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。 供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理基础。,供受体生殖器官,游离状态,免疫排斥,(3)实质：是早期胚胎在相同生理环境条件下 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。 (4)优势：充分发挥 的繁殖潜力，从而大大缩短了供体本身的繁殖周期，大大推动了畜牧业的发展。 (5)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用 对受、供体进行同期发情处理；第二次用 处理供体使其超数排卵。 (6)胚胎移植过程中有两次检查：第一次对 进行检查；第二次对 是否妊娠进行检查。 (7)胚胎移植的意义：加速育种工作和品种改良；大量节省购买种畜的费用；一胎多产；保存品种资源和濒危物种；可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。,空间位置,雌性优良个体,孕激素,促性腺激素,收集的胚胎,受体母畜,3胚胎分割 (1)概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 (2)理论基础：细胞的 。 (3)使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。 (4)材料选择：发育良好、形态正常的 。 (5)囊胚期分割要求： 均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 (6)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。 (7)特点：后代具有相同的 。,全能性,桑椹胚或囊胚,内细胞团,遗传物质,4试管动物与克隆动物的比较,2(2015年郑州模拟)下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究，请据图分析回答。,(1)上图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从_和_中分离获取。,(2)过程将胚胎干细胞置于射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的_，加入抗生素是为了_。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。 (3)过程将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有_的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是_。 (4)过程是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体，目的是_。 将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是_。,(5)过程得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是_，该过程研究的意义在于解决_问题。 (6)该研究中，包含的生物技术有_(至少写出两种)。,解析：(1)胚胎干细胞(ES细胞)可以从早期胚胎和原始性腺中分离获取。(2)胚胎干细胞培养时所用的饲养层上可以提供干细胞增殖所需的营养物质，加入抗生素是为了防止杂菌污染。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是原肠胚。(4)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。将基因表达载体导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。(5)去除小鼠的胸腺，不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植的组织细胞不会被排斥。利用去除胸腺的小鼠培养人类器官和组织的过程对于解决临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等问题有重要意义。(6)题中的研究过程包括动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植等生物技术。,答案：(1)早期胚胎 原始性腺 (2)营养物质 防止杂菌污染 (3)发育的全能性 原肠胚 (4)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用 显微注射法 (5)去除胸腺，不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等 (6)动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植,1概念：(ES细胞)，是由早期胚胎(囊胚)的内细胞团分离出来的一类细胞。 2特点 (1)形态：体积小、细胞核大、核仁明显。 (2)功能：具有发育的 ，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。 (3)体外培养ES细胞可以增殖而不分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。,干细胞培养与应用分析,全能性,3种类,4.培养关键：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养体系，这种体系就是胚胎成纤维细胞。 5胚胎干细胞的主要用途 (1)将胚胎干细胞核移植到 的卵细胞中，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。 (2)培育出人造组织器官，用于器官移植。 (3)改良创造动物新品种。,去核,3下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：,(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的内细胞团或胎儿的_中分离得到的一类细胞。 (2)图中分化程度最低的干细胞是_。在体外培养条件下，培养液中加入_因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 (3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因_的结果。 (4)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将上图中的_细胞移植到患者体内。 (5)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的_，其原因是_。 (6)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的_期。,解析：(1)囊胚的内细胞团具全能性。 (2)胚胎干细胞分化最低，在培养液中加入诱导因子可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。 (3)基因的选择性表达实现了细胞分化。 (4)造血干细胞能分化成各种血细胞，使患者血液中血细胞正常。 (5)成熟红细胞无细胞核。 (6)间期DNA分子进行复制。 答案：(1)囊胚 原始性腺细胞 (2)胚胎干细胞 分化诱导 (3)选择性表达 (4)造血干 (5)红细胞 红细胞中无细胞核 (6)间,例1 下面是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答：,体外受精与早期胚胎发育,(1)方法和方法均用到的生物技术有_和_。 (2)用激素处理的目的是使B牛_，从B牛体内获得的卵子需要培养到_(时期)才能与精子结合。 (3)A牛的精子必须在B牛的生殖道中经过相应的生理变化后，才能与B牛的卵子结合，完成受精作用，这个过程叫_。卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到_。 (4)生产上常用_期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得多个性状相同的家畜个体，可以使用_技术。,解析 图示方法中为利用胚胎移植的方法培育试管牛，为克隆牛技术，两者均用到动物细胞培养和胚胎移植技术；进行体外受精前，要用促性腺激素处理促使B牛超数排卵，采集卵子后，应培养到减数第二次分裂中期；精子在受精前要经过获能过程，受精后卵子即可完成分裂进程，排出第二极体，所以在透明带和卵细胞膜的间隙中可以看到两个极体；为保证移植胚胎的成活率，应在囊胚期或桑椹胚期移植，经胚胎分割还可获得多个性状相同的个体。 答案 (1)动物细胞培养 胚胎移植 (2)超数排卵 减数第二次分裂中期 (3)精子获能 两个极体 (4)桑椹胚(或囊胚) 胚胎分割,例2 以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，ah为操作过程，请据图回答有关问题：,胚胎工程的应用,(1)图中c的操作名称是_，d、f的操作名称是_。 (2)图中用到的激素是_，其目的是获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；图中早期胚胎属于胚胎发育的_期，其中胚胎干细胞来源于_(填数字标号)。 (3)过程h常用的方法是_。采用_技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。 (4)图中A、B牛的性别_(填“相同”、“不相同”或“不一定相同”)。,解析 (1)分析题图可知，a过程是体外受精，b过程是早期胚胎培养，c操作是胚胎分割，d、f操作是胚胎移植。(2)用促性腺激素处理母畜，可获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；胚胎移植时宜选用桑椹胚期或囊胚期胚胎；囊胚的内细胞团细胞具有全能性，胚胎干细胞可来源于此。(3)常用显微注射法将外源基因导入动物受体细胞，采用DNA分子杂交技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。(4)A、B牛由同一个胚胎分割而来，二者遗传物质相同，性别相同。 答案 (1)胚胎分割 胚胎移植 (2)促性腺激素 桑椹胚或囊胚 (3)显微注射法 DNA分子杂交 (4)相同,
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