2019-2020年高三生物总复习 第50讲胚胎工程教案.doc

2019-2020年高三生物总复习 第50讲胚胎工程教案【考纲要求】微生物的利用考纲要求具体内容(1)动物胚胎发育的基本过程(2)胚胎工程的理论基础(3)胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用(4)胚胎分割的应用与意义(5)胚胎干细胞的概念、分离途径和研究的意义III【考点分析】考点试卷类型题型胚胎工程的理论基础及过程xx宁夏理综非选择题xx江苏生物非选择题xx江苏生物选择题xx广东生物非选择题xx辽宁、宁夏生物非选择题xx海南生物非选择题【考点预测】从近几年的高考尸体的情况分析，体内受精、早期胚胎的培养、胚胎工程的应用等内容是命题的素材。早期胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割是本专题的重点内容，今年高考命题可能会从下面三个方面展开：1胚胎移植的生理学基础、实质和优点。 2胚胎分割的选材和注意事项。 3胚胎发育和早期胚胎的培养。 4卵子的产生和体内受精。【知识梳理】1. 配子的 形成过程2. 受精作用3. 体外受精和早期胚胎的培养4. 胚胎工程的应用前景【重点解析】考点一 体内受精和早期胚胎发育1精子、卵子的发生与受精作用(1)精子、卵子的发生比较 项目 精子发生 卵子发生场所睾丸的曲细精管(场所惟一)卵巢(M工)、输卵管(M)(场所不惟一)区别 时期 初情期后性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(胎儿时期)完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中(即受精过程中)完成的过程特点Ml和是连续的，需变形细胞质均等分配Ml和M是不连续的，不需要变形细胞质不均等分配 结果形成4个精子细胞 形成l个卵细胞和3个极体 相同点(1)原始生殖细胞的增殖为有丝分裂(2)生殖细胞的成熟为减数分裂(3)成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半(4)染色体的行为和数目变化的过程是一样的，表现在：染色体均在减数第一次分裂的间期进行复制；减数第一次分裂时期都有同源染色体联会、均分；减数第二次分裂时期都有着丝点分裂，姐妹染色单体分开；(5)产生的子细胞数目都是四个(2)受精作用 精子获能成熟的精子并不代表具有受精能力，须在雌性生殖道内获能后才具备受精能力。 卵子的准备动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。 卵子完成受精的标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。 受精过程的三大反应与防止多精入卵的两道屏障： a顶体反应顶体反应可使顶体内的酶释放出来，以溶解放射冠卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。 b透明带反应(第一道屏障)透明带反应是精子借顶体酶作用穿越透明带后与卵黄膜接触瞬间产生的，阻止后来精子进入透明带的生理反应，为防止多精子进入卵受精的第一道屏障。 C卵黄膜封闭作用(第二道屏障)卵黄膜封闭作用则是精子入卵后卵黄膜发生的拒绝其他精子入卵的生理反应，此为防止多精子入卵的第二道屏障。 精子入卵后变化：a精子尾部脱离，原核膜解体形成比原细胞核大的雄原核；b次级卵母细胞完成减数第二次分裂形成雌原核；C最后两核经充分发育相互融合，形成合子。 2早期胚胎发育 (1)过程：受精卵一卵裂期一桑椹胚一囊胚一原肠胚 (2)图示l例1如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答问题： (1)写出各个阶段的名称： A： ， 8： ，C： 。 (2)写出图中各标号的名称： 2 ，4 ，5 ，7 ，8 。 (3)A时期的细胞具有发育上的 性，B时期开始出现 ，C时期开始出现 。 (4) 2将来发育成 。 (5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子由一个精子和卵子结合的生理基础是 、 。 解析：(1)图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。 (2)图B中1是滋养层细胞，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔；图B中5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。 (3)桑椹胚细胞具全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团细胞；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层。 (4)内细胞团细胞将发育为胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘。 (5)受精时的透明带反应和卵黄膜封闭作用是防止多精子入卵的第二道屏障。 答案：(1)桑椹胚囊胚原肠胚 (2)内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔 内胚层 (3)全能细胞分化胚层分化 (4)胎儿的各种组织 (5)透明带反应 卵黄膜封闭作用考点二 体外受精与早期胚胎培养及胚胎工程的应用 1体外受精 (1)卵母细胞的采集和培养动物种类 卵母细胞的采集方法采集后的培养实验动物，如小鼠；家畜，如猪、羊等超数排卵用促性腺激素处理雌性动物，使其排出更多的卵子，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，如牛、马等从屠宰后母畜卵巢中采集卵母细胞从刚屠宰的母畜体内摘出卵巢，经洗涤、保温后，在无菌条件下用注射器或真空泵抽吸卵巢表面一定直径卵泡中的卵母细胞。也可对卵巢进行切片，收集卵母细胞在体外经人工培养成熟后才能与获能的精子受精从活体卵巢中采集卵母细胞借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞 (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胚胎的早期培养 培养液的成分：两盐：无机盐、有机盐；两素：维生素、激素；两酸：氨基酸、核苷酸等营养成分和血清等物质。 当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。 3胚胎工程的应用及前景 (1)胚胎移植 胚胎移植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。 胚胎移植的四大生理基础： a哺乳动物排卵后，同种供受体生殖器官的生理变化是相同的这是胚胎能够移入受体的生理基础。 b早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态这是胚胎收集的生理基础。 C受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。 d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。 胚胎移植的基本程序胚胎移植的意义a加速育种工作和品种改良。b大量节省购买种畜的费用。C一胎多产。d保存品种资源和濒危物种。e充分发挥优良个体的繁殖潜能。(2)胚胎分割概念：胚胎分割是指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。 所需仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。 基本程序：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中，然后，用分割针或分割刀进行分割。 (3)胚胎干细胞 来源：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 特点：a形态方面：体积小、细胞核大、核仁明显。 b功能方面：具有全能性。 C体外培养：可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。 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。 aES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。 b培育成人造组织器官，用于器官移植。 C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。 dES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。例2如图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程，请据图回答： (1)超数排卵技术就是对供体母牛注射 (2)冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的 冲洗出来。 (3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期有 。 (4)图中标号3为 ，它将来可发育为胎膜和胎盘。 (5)若一次给受体移人多个胚胎，产生多个后代，其基因型 都相同吗?(要求说明理由 解析：(1)超数排卵技术即对供体母牛注射促性腺激素。 (2)冲卵实质是将供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。 (3)桑椹胚和囊胚期的胚胎适于进行胚胎移植。 (4)图中标号3为滋养层，1为内细胞团，2为囊胚腔。 (5)若一次给受体移入多个胚胎，则由于这些胚胎可能来自多个受精卵，故基因型可能相同也可能不同。答案：(1)促性腺激素 (2)胚胎(3)DE(4)滋养层(5)不一定相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来，它们的基因型可能相同，也可能不同稠，髓视角1 7夺农受蟪托早期胚胎发育【实战训练】（09江苏卷）1下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是A卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 B胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 C胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点D胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取答案：D解析：本题考查胚胎干细胞的知识。A选项卵裂期细胞不断分裂但胚胎体积不变，故细胞数目增多但有机物逐渐消耗而减少;B选项中内细胞团是囊胚时期的，不是原肠胚时期的;C选项胚胎干细胞具有细胞核大、核仁比较大而明显的特点。D选项，胚胎干细胞是全能干细胞，是未分化细胞。（09广东卷）2（10分）现代生物科技专题（1）饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的 ，然后改变植酸酶的 ，从而得到新的植酸酶。（2）培育转植酸梅基因的大豆，可提高其作为饲料原料磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是 。请简述获得转基因植株的完整过程。（3）为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过 转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过 方法，从而一次得到多个转基因猪个体。（4）若这些转基因因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？答案：（1）空间结构 氨基酸序列（2）农杆菌介导的转化法 外源植酸酶基因农杆菌大豆细胞大豆植株再生鉴定（3）显微注射法 胚胎分割移植（4）减少环境中磷的污染，但该基因可能扩散到环境中。解析：本题考查了基因工程，蛋白质工程，胚胎工程，生态工程的基本技术，并且深入考察基础知识，对蛋白质改造时，首先要知道蛋白质的结构，有氨基酸序列构成的一级结构和折叠组装成的空间结构。转基因技术有四个基本步骤，经常采用农杆菌介导法，因为农杆菌容易侵染植物细胞，重组质粒被导入受体细胞时，经常用到显微注射法，而胚胎分割移植能快速繁育优良种畜，基因工程能够使个体表现出人们所需要的性状，减少环境中磷的污染，但可能会随个体的杂交。扩散到环境中去，造成基因污染。（09辽宁、宁夏卷）3【生物选修3现代生科技专题】（15分） 右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，骨髓的治疗的实质是将上图的_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NDA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的_期。（7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用_细胞与骨髓细胞融合，经多交筛选最终得到能分泌_的杂交瘤细胞。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 细胞中无细胞核 （6）间 （7）B淋巴 特异性抗体解析：（1）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，囊胚阶段细胞开始分化分为内细胞团和滋养层细胞。（2）图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，全能性最高， 在体外培养条件下，该种干细胞可诱导分化形成不同类型的组织细胞，培养液中加入分化诱导因子。（3)细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。（4 ) 骨髓是人体的造血组织，存在造血功能干细胞， 骨髓的治疗的实质是将上图的造血干细胞移植到患者体内。（5）克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。（6）细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。（7）单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用B淋巴细胞与骨髓细胞融合， 交筛选最终得到能分泌一种特异性抗体的杂交瘤细胞。（09海南卷）4.（18分）（选修模块3：现代生物科技专题）请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：（1）精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。（2）某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于 卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂 期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明 过程已完成。（3）动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用 激素对供体进行处理，其目的是获得更多的 ，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜 。（4）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑葚期或囊胚期阶段的早期胚胎进行 处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于 条件下。答案：（1）顶体酶（2分，其他合理答案也给分）（2）初级 中 受精（每空1分，共3分）（3）生理状态（2分） 促性腺（2分，其他合理答案也给分） 卵母细胞（2分） 对物质的吸收具有选择透过性（2分）（4）胚胎分割（2分） 冷冻（或液氮）（3分，其他合理答案也给分）【名师点拨】1受精过程中的三大反应和两道屏障 受精过程的三大反应是顶体反应、透明带反应、卵黄膜的封闭作用。两道屏障是透明带反应和卵黄膜的封闭作用。 三大反应的作用不同：顶体反应可使顶体内酶释放出来，以溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路；透明带反应是精子借顶体酶作用穿越透明带后与卵黄膜接触瞬间产生的阻止后来精子进入透明带的生理反应，为防止多精子进入受精卵的第一道屏障；卵黄膜封闭作用则是精子入卵后卵黄膜发生的拒绝其他精子入卵的生理反应，此为防止多精子入卵的第二道屏障。2哺乳动物桑椹胚和囊胚的主要特点 桑椹胚的细胞数在32个左右，细胞排列致密，形似桑椹，由具有发育全能性的细胞构成。囊胚则出现了细胞分化，聚集于一端个体较大的细胞为内细胞团(ICM)，将发育为胎儿本身；沿透明带内壁扩展和排列的个体小的细胞为滋养层细胞，将发育为胎膜和胎盘，为胎儿发育提供营养。