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,第三章,胚胎工程,第一节动物的胚胎发育和胚胎工程,自主学习新知突破,1睾丸的曲细精管是产生精子的部位，每个初级精母细胞经过减数分裂形成4个_，再经过_形成精子。在此过程中，需要_提供营养，精子形成后进入曲细精管的管腔中。,一、哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用,精细胞,成熟过程,支持细胞,2雌性动物的卵巢中，_被一层扁平的细胞所包围，形成初级卵泡，其发育在动物出生后暂停，直至_时才继续发育。发育时经过_，形成一个_的第一极体和一个次级卵母细胞。人类的次级卵母细胞停留在_期，并从卵泡中排出。在_时，才会完成减数分裂，形成一个大的卵细胞和一个第二极体。,初级卵母细胞,雌性动物性成熟,减数第一次分裂,几乎不含细胞质,减数第二次分裂,完成受精作用,3成熟的精子必须在雌性动物的生殖管道中经历一段时间才能获得受精能力，叫做获能。_等液体可使精子获能。受精的第一步是精子的头部和卵细胞膜接触，2个细胞的_融合，精子的_进入卵细胞，此时，要触发一系列的反应：_发生变化，阻止其他精子进入；激活次级卵母细胞继续完成_。第二步是_。,卵泡液、输卵管分泌物、血清,细胞膜,头部,细胞膜内物质,减数第二次分裂,卵子的细胞核与精子的细胞核,融合,思考探讨1.精子形成的主要特点是什么？2精子和卵子发生上的重要区别是什么？提示：1.精子的形成过程中，M和M是连续的，精子细胞要经过变形，细胞质均等分裂。2卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前期(胎儿期)完成的。,1哺乳动物的胚胎发育是指受精卵发育成幼体的过程，包括_、_、_、中胚层及体腔形成、_等主要阶段。2人体的胚胎发育从受精卵开始到胎儿出生，在子宫内经过约_，整个胚胎发育过程可分为_、_、_三个阶段。从受精至_周末胚胎开始着床为胚卵期；从_周至_周为胚胎期；从_周开始，进入胎儿期。,二、哺乳动物胚胎发育的基本过程,卵裂,囊胚,原肠胚,胚层分化,38周,胚卵期,胚胎期,胎儿期,第1,第2,第8,第9,思考探讨3.根据卵裂的特点分析卵裂期每个细胞体积、相对表面积、DNA数目、有机物总量、有机物种类如何变化。4胚胎发育过程中，哪个时期开始细胞分化？提示：3.每个细胞体积减小，相对表面积增大，DNA数目不变，有机物总量减少，有机物种类增加。4囊胚期开始细胞分化。,1体外受精的基本原理是_，包括_等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子_，最终完成_，并有计划地保存胚胎等。此技术可用于研究哺乳动物_发育机制。2胚胎移植技术是指将良种母畜配种后，从其生殖道取出_，移植到_的同种母畜体内，使之继续发育成为新个体的技术。,三、胚胎工程的主要技术与应用,人工模拟体内环境,营养、温度、pH,获能,受精作用,生殖细胞的发生、受精和早期胚胎,受精卵或早期胚胎,生理状态相同,3胚胎分割技术是用_的方法将一枚胚胎分割成_，经_后植入受体，以得到_或_的技术。4胚胎冷冻保存技术是将动物的早期胚胎，通过特殊的_和_，使其长期保存在_环境下。,显微手术,二分胚、四分胚甚至八分胚,体内或体外培养,同卵双生,同卵多生后代,保护剂,降温措施,超低温,思考探讨5.胚胎移植中的胚胎有哪些来源？6冲卵是把卵子冲出来吗？7胚胎移植成功的标志是什么？提示：5.雌性动物体内的早期胚胎、体外受精、转基因、核移植、胚胎分割得到的胚胎。6不是，是将供体母畜体内的早期胚胎冲出来。7移植的胚胎在供体内能正常发育并分娩。,1精子的发生(1)过程精原细胞通过有丝分裂的方式增加数目，精原细胞通过减数分裂产生精子细胞或精子。,一、生殖细胞的发生和受精作用,2卵子的发生过程：(注：N表示染色体数，C表示DNA分子数)卵原细胞有丝分裂更多的卵原细胞染色体复制初级卵母细胞,3受精作用的过程(1)准备阶段准备阶段1精子获能准备阶段2卵子在输卵管内达到减数第二次分裂中期,归纳拓展(1)对于受精的标志和受精完成的标志应该区分开，受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌雄原核融合成合子。(2)雌雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。(3)将从卵巢中取出的卵母细胞用于体外受精时，应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。,(4)阻止多精入卵的屏障透明带反应：精子触及卵黄膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。卵黄膜封闭作用：精子入卵后，卵黄膜立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵黄膜封闭作用，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。,1关于受精过程的叙述，错误的是()A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B透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C精子与卵黄膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂答案：A,1概念：是指受精卵发育成幼体的过程，包括卵裂、桑葚胚、囊胚、原肠胚、胚层分化等主要阶段。2场所：胚胎发育初期在输卵管，以后移向子宫，并在子宫内发育成为成熟的胎儿。,二、胚胎发育,3胚胎发育的过程,(1)卵裂期分裂方式：有丝分裂。特点：卵裂速度快，细胞未生长即进入下次分裂。DNA、细胞数目不断增加，每个细胞体积越来越小，总体积基本不变或略有缩小，有机物的种类增加而含量降低。(2)桑葚胚卵裂形成的含有32个细胞左右的胚，每个细胞都属于全能细胞。,(3)囊胚：细胞开始分化，其中个体较大的细胞叫做内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织；而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；胚胎内部逐渐出现囊胚腔，囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。(4)囊胚组成：内细胞团(内部细胞)、滋养层细胞(外部细胞)、囊胚腔。特点：细胞已分化，内细胞团将发育成胎儿的各种组织。,2以下关于桑葚胚的说法不正确的是()A胚胎细胞达到32个左右，形似桑葚B每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性C良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性D是由受精卵经有丝分裂产生的,解析：当胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑葚，叫做桑葚胚。实验证实，这一阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。这些细胞都是由受精卵经有丝分裂产生的。良种母牛体内桑葚胚是由受精卵发育而成的，受精卵经有丝分裂形成的各细胞基因型相同，由它们克隆而成的小牛性别也相同，但不一定都是“母牛”或者说是雌性，这要看一开始此受精卵的情况。若受精卵为XY型，则全为雄性；若受精卵为XX型，则全为雌性。答案：C,1胚胎移植(1)概念分析对于胚胎移植的概念，可从以下几个方面掌握：胚胎的来源：雌性动物体内的早期胚胎。通过体外受精和早期胚胎的培养得到。其他方式，如通过哺乳动物体细胞核移植及培养而得到的。,三、胚胎工程的主要技术,对受体的要求：同一物种。与供体处于相同的生理状态。雌性动物。,(2)胚胎移植的生理学基础,(3)胚胎移植的基本程序(以牛为例),2胚胎分割技术(1)操作手段：用显微手术的方法分割胚胎。(2)目的：同卵双生或同卵多生后代。(3)特点：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。(4)选择的胚胎：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。,(5)分割注意事项：在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，一定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。(6)意义：可为转基因技术、性别控制技术、家畜育种提供有价值的材料。,3胚胎冷冻保存技术(1)保存对象：动物的早期胚胎。(2)保存环境：196的液氮。(3)意义：可以使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种过程。,3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。以下说法不正确的是()A这里说的同“种”是指同一“物种”B加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷坦斯坦奶牛，可以移植成功C同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功D不管是否妊娠，同种动物生殖器官的生理变化都是一样的,解析：雌性哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物生殖器官的生理变化是一样的。此处必须强调是在一段时间内。答案：D,记知识纲要,1卵子的发生时期是胎儿期和初情期。2哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(即胎儿期)完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。3精子获能是指精子必须在雌性动物的生殖道内发生相应的生理变化后，才能获得受精能力的生理现象。4防止多精入卵有两道屏障，一是透明带反应，是在精子触及卵黄膜时发生；二是卵黄膜封闭作用，是在精子入卵后发生。,背关键语句,5受精的标志是在卵黄膜与透明带的间隙能观察到两个极体。受精作用完成的标志是雌雄原核融合形成合子。6受精卵卵裂期的特点是，细胞进行有丝分裂，细胞的数量不断增加，胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。7胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。,8胚胎移植的理论基础(1)早期胚胎处于游离状态，为胚胎收集提供可能。(2)受体对移植胚胎基本不发生免疫排斥是早期胚胎在受体内存活的理论基础。(3)供体胚胎可与受体子宫建立生理和组织上的联系，为胚胎在受体内发育提供了可能。9胚胎移植过程中，应用促性腺激素进行超数排卵处理；一般选取孕激素对供、受体进行同期发情处理。10胚胎分割的对象是桑葚胚或囊胚，在对囊胚分割时，应注意将内细胞团均等分割。,合作探究课堂互动,如图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答有关问题：,精子和卵细胞的发生,(1)图中A是_，B是_，E(过程)是指_，阶段C是指个体发育的_(时期)，阶段D是指个体发育的_(时期)。(2)当观察到第二极体时，可以表明_。(3)图中、分别表示的过程是_、_、_、_，其中有染色体着丝点分裂的是_。(填序号)。(4)排卵是指_从_中排出，刚排出的卵子尚未完全成熟，需要在_内进一步成熟。自主解答_,解析：解答本题首先应根据图示判断出是卵子发生中的哪一过程，然后再分析各过程所发生的具体变化。(1)图中为有丝分裂，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；是初级卵母细胞的生长；、为减数分裂，次级卵母细胞的减数第二次分裂是在受精过程中完成的，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期开始的，因此阶段C为胎儿期；阶段D为初情期后；(2)当观察到第二极体时，表明卵子已经受精；(3)着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，即、过程中；(4)排卵是指卵子从卵泡中排出，需在输卵管内进一步成熟。,答案：(1)第一极体合子受精胎儿期初情期后(2)卵子已经受精(3)有丝分裂初级卵母细胞生长减数第一次分裂减数第二次分裂(4)卵子卵泡输卵管,(1)卵子形成的三个阶段：初级卵母细胞形成胎儿期；减数第一次分裂排卵前后；减数第二次分裂受精后。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵子从卵巢中排出。,1以下对精子形成过程的说法，不正确的是()A精细胞中的细胞核变为精子头的主要部分B高尔基体发育为头部的顶体C线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘D细胞内的其他物质浓缩为球体，叫做原生质滴。原生质滴中存在中心体,解析：在精细胞演变为精子的过程中，细胞发生一系列的变化，其中，中心体演变为精子的尾，细胞内的其他物质浓缩为原生质滴。答案：D,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丙乙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自主解答_,受精作用及胚胎早期发育,解析：图中甲是桑葚胚，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,解析：高等动物的早期胚胎发育是指从受精卵发育到原肠胚的过程，而胚胎发育通常是指从受精卵起到胚胎脱离卵膜或从母体产出之前的一段过程。答案：B,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(),胚胎移植,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B从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精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，可通过胚胎分割技术获得同卵双胎自主解答_,解析：为了获得更多的卵母细胞，需用促性腺激素对雌羊进行处理，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞，都需要在体外经人工培养成熟后才能与获能的精子受精，B错误；代孕绵羊与供体绵羊为同种动物，所以代孕绵羊对移入子宫的同种外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，C错误；胚胎分割技术可提高胚胎的利用率，扩大繁殖规模，D正确。答案：D,3下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是()A对供体、受体要进行选择B要用激素对供体进行超数排卵处理C供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D胚胎移植常采用手术法和非手术法两种方法解析：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，没有必要进行免疫检查。答案：C,下图是牛胚胎分割示意图。请据图回答问题：,胚胎分割,(1)进行胚胎分割时，应选择发育到_时期的胚胎进行操作。(2)指的是_。(3)通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的特点是_。(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_。自主解答_,解析：(1)胚胎分割的时期应在细胞分化以前，所以，所选的时期为桑葚胚或囊胚。(3)由于经分割产生的个体来源于同一个受精卵，其遗传物质相同，遗传性状也相同。(4)胚胎分割要将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育。答案：(1)桑葚胚或囊胚(2)囊胚腔(3)遗传性状相同(4)对内细胞团均等分割,4关于胚胎分割技术的说法，错误的是()A被分割的胚胎应该是发育良好的桑葚胚或囊胚B可对胚胎进行任意数目的等分，移植后均可正常发育C来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质D胚胎分割是进行动物克隆的方法之一解析：一般是将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，目前成功率最高的是二分胚胎。答案：B,高效测评知能提升,1初级卵母细胞的减数第一次分裂完成于()A排卵前后，在卵巢内B受精前，在卵巢内C排卵前后，在输卵管内D受精时，在输卵管内解析：雌性动物的减数第一次分裂发生在动物排卵前后，在卵巢内进行，其结果是生成一个次级卵母细胞和一个第一极体，然后进入输卵管，准备受精。答案：A,2下列关于人早期胚胎发育过程中桑葚胚和囊胚的叙述中，正确的是()A囊胚与桑葚胚相比，每个细胞内DNA总量增加B囊胚与桑葚胚相比，细胞数目较多C组成囊胚和桑葚胚的细胞，都是全能细胞D桑葚胚的形成在卵巢，囊胚的形成在输卵管,解析：由桑葚胚发育到囊胚进行的是有丝分裂，形成的每个细胞内DNA总量不变；囊胚期开始出现分化，其中的滋养层细胞不是全能细胞；受精卵是在输卵管中形成的，故其发育形成早期胚胎的过程不可能在卵巢。答案：B,3下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，几项指标的变化趋势，其中正确的是()ABCD,解析：随受精卵的发育，DNA不断复制，呈指数增加，故正确；蛙细胞在卵裂时，随着有丝分裂的进行，细胞数量增加，所以细胞核的总质量不断增加，但是胚胎的体积并不增大，所以核质比将不断上升，故、错；在该发育过程中，有机物总量不断减少，正确。答案：D,4关于受精过程的叙述错误的是()A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B透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C精子与卵黄膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂,解析：精子与卵子相遇后，首先释放顶体酶穿越放射冠，而后通过自身运动穿越透明带，并产生透明带反应。防止多精入卵的屏障有两道，透明带反应是第一道屏障，卵黄膜反应是第二道屏障。精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，形成新的核膜，最后形成雄原核。被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。雄原核和雌原核彼此接触，并融合为合子，即受精卵。答案：A,5下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述，错误的是()A对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理B人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割C利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎D一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例,解析：胚胎移植前应对供体与受体进行同期发情处理。原肠胚的细胞已出现细胞分化，不再是全能干细胞，因此原肠胚不能用于胚胎分割。胚胎分割属于克隆技术，分割后得到的胚胎的基因型相同。一次给受体母畜植入多个胚胎，可增加产生双胞胎或多胞胎的比例。答案：B,解析：若a是核移植技术，表示克隆动物，反映了动物细胞细胞核的全能性，A错误；若c为胚胎分割技术，理论上中个体的基因型和表现型相同，但应考虑突变及环境影响，B错误；作为胚胎移植过程中的受体是健康的、有正常繁殖能力的同种普通雌性个体，C错误。答案：D,7如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是(),A图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘B胚胎干细胞的体积和细胞核都较小C胚胎干细胞可以增殖而不发生分化D利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用解析：图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官。胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大。在体外培养情况下，可以只增殖而不发生分化。利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。答案：C,8既能进行胚胎性别鉴定，又能进行胚胎移植的最佳示意图是()解析：进行胚胎移植的最佳时期是囊胚期；取细胞进行胚胎性别鉴定时只能取滋养层的细胞，而不能取内细胞团中的细胞。答案：A,9现代生物科技在畜牧业生产中有着广泛的应用，以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程。请据图回答下列有关问题：,(1)为提高良种奶牛的繁殖能力，在获取卵细胞之前需用_对奶牛进行处理，使其_。(2)“转基因牛”D培育过程中，常用受精卵作为外源基因的受体细胞，主要原因是_，过程h常用的方法是_。(3)图中数字代表的结构是_，未来发育成_。图中数字标号代表的结构为_，cd过程需对其均等分割的目的是_。A、B牛基因型是否相同？_。,(4)在培育良种牛的过程中，都运用了动物细胞培养技术。在动物细胞培养过程中，为防止杂菌的污染而要加入一定量的_。(5)A、B牛的生产属于_生殖，C牛的生产属于_生殖。该技术可以大大缩短_本身的繁殖周期。,解析：为提高良种奶牛的繁殖能力，在获取卵细胞之前需用促性腺激素对奶牛进行超数排卵处理；选受精卵作为受体细胞是因为受精卵的全能性易于表达，将外源基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法；在胚胎分割技术中要注意对早期胚胎均等分割有利于胚胎的恢复和进一步发育，经胚胎分割产生的后代遗传物质相同；胚胎分割技术所获得的后代属于无性生殖，而经精卵结合繁殖的后代属于有性生殖。,答案：(1)促性腺激素超数排卵(2)受精卵的全能性易于表达显微注射法(3)滋养层胎膜和胎盘内细胞团有利于胚胎的恢复和进一步发育相同(4)抗生素(5)无性有性良种,
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