高考生物一轮复习课件：选修3 专题3 胚胎工程

欢迎进入生物课堂 专题3胚胎工程 一 体内受精和早期胚胎发育 1 胚胎工程的概念 早期胚胎 对动物 或配子所进行的多种显微操作和处理技术 如体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞培养等技术 2 精子和卵子的发生 1 精子的发生 1 场所 睾丸的 曲细精管 2 时间 生殖机能衰退 初情期 2 卵子的发生 卵巢 1 场所 输卵管 2 时间 3 受精作用 1 场所 输卵管 2 过程1 准备阶段 精子获能 卵子的准备 2 受精阶段 透明带反应 卵黄膜封闭作用 顶体反应 穿越放射冠 屏障1 穿越透明带 屏障2 进入卵黄膜 原核形成 配子结合成受精卵 始于性别分化后 胚胎时期 4 胚胎发育 桑椹胚 原肠胚 受精卵 卵裂 囊胚 内细胞团 组织器官的分化 1 成熟的精子并不代表具有受精能力 必须获能后才具 备受精能力 2 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是指卵泡从卵巢中排 出 二 体外受精和早期胚胎培养 1 体外受精 超数排卵 1 卵母细胞的采集和培养 用促性腺激素进行 借助超声波探测仪 内窥镜等从活体动物卵巢中吸取卵母细胞 2 精子的采集和获能1 采集 假阴道法 手握法 电刺激法 2 获能 化学诱导法 培养法 3 受精 获能的精子和培养成熟的卵子发生作用 2 早期胚胎培养 发育培养液 将受精卵移入 中 发育到适宜阶段 将 其取出向受体移植或冷冻保存备用 受精卵 原肠胚 1 个体发育的起点是 终点是性成熟的个体 2 细胞分化贯穿于整个个体发育的过程中 阶段是个体发育中分化程度最高的阶段 三 胚胎工程的应用和前景 1 胚胎移植 生理状态 1 概念将雌性动物的早期胚胎 或通过体外受精及其他方式得到的胚胎 移植到同种的 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 意义 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 3 生理基础1 动物发情排卵后 在一段时间内同种动物的供 受体生 殖器官的生理变化是 2 早期胚胎处于 游离状态 相同的 3 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生 免疫排斥 不受任何影响 4 供体胚胎的遗传特性在孕育过程中 4 基本程序 对供 受体的选择和处理 配种或人工授精 对胚胎的收集 检查 培养或保存 胚胎移植 检查 2 胚胎分割 机械 桑椹胚或囊胚 1 概念 采用 方法将早期胚胎分割成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 定位 动物无性繁殖或克隆的方法之一 3 材料 发育良好 形态正常的 反应 3 胚胎干细胞 ES或EK细胞 1 来源 早期胚胎或原始性腺 全能性 2 特点 体积小 核大 核仁明显 具有发育的 可分化成任何组织 在体外培养条件下可以增殖而不分化 3 应用 治疗人类的某些顽症 培育移植用人造组织器官 研究体外细胞分化等 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 考点 精子 卵子的发生 1 比较 续表 2 特点分析 1 哺乳动物精子发生的主要特点 精子的变形过程 细胞核 精子头的主要部分 精子 包括头 颈 尾 高尔基体 头部的顶体精子细胞中心体 精子的尾线粒体 精子尾基部的线粒体鞘其他物质 原生质滴 最后脱落 动物精子的大小与动物体型的大小无关 2 哺乳动物卵子发生的主要特点 初级卵母细胞的减数第一次分裂发生在排卵前后 产生 一个次级卵母细胞和一个第一极体 当精子与卵子结合时 次级卵母细胞进行减数第二次分 裂形成卵细胞和第二极体 卵细胞具有只允许同种单个精子完成受精的保障a 第一道屏障 透明带反应 b 第二道屏障 卵黄膜封闭作用 3 受精的标志和受精完成的标志 受精的标志 在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体 受精完成的标志 雌 雄原核的融合 典例1 下列不是精子 卵子发生过程的区别的是 A 初级精母细胞 初级卵母细胞的形成时间B M 和M 的时间连续性C 成熟生殖细胞是否经过变形D 成熟生殖细胞中染色体的数量 解题思路 初级精母细胞的形成是在雄性动物初情期开始后 由精原细胞分裂形成的 而初级卵母细胞的形成是在胎儿期完成的 精子的产生在M 和M 是连续的 而卵细胞的产生通过M 形成次级卵母细胞 在精子与卵子的结合过程中才完成M 精子细胞形成后变形为蝌蚪状 卵细胞不需要变形 成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成 都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目 答案 D 考点对应练 1 关于高等动物受精作用的叙述 错误的是 D A 受精作用发生在输卵管B 精子和卵子结合的过程中 卵子完成减数第二次分裂C 精子细胞膜与卵子细胞膜融合体现了细胞膜的结构特点D 精子与卵子相遇后 会发生顶体反应 防止多精入卵解析 顶体反应是使卵丘细胞之间的物质溶解 便于精子进入 而防止多精入卵的有透明带反应和卵黄膜封闭作用 考点 个体发育的过程 1 早期胚胎的发育 1 早期胚胎发育所经历的几个重要阶段 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 这些细胞都是全能细胞 囊胚出现了细胞分化 聚集于一端 个体较大的细胞为内细胞团 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 2 胚后发育 1 直接发育 幼体的身体长大 生殖器官成熟 形成成体 2 变态发育 幼体在发育过程中 形态结构和生活习性在短时间内发生显著的变化 形成成体 如蛙 昆虫等 3 影响发育的因素 1 内因 遗传信息 2 外因 环境 温度 水 氧气 营养等 典例2 2011年浙江联考 有科学家在实验室里实现了 将人体的卵细胞培育成囊胚 的实验 则在以下推测中 有 可能正确的是 如果该囊胚真能发育成成体 则其遗传特性和母本完全 相同1 2 如果该囊胚真能发育成成体 其性别是男性的概率为 如果使囊胚的染色体数目加倍 得到的将是一个纯合的 二倍体 如果该囊胚真能发育成成体 该个体患遗传病的概 率会大大增加 A B C D 解题思路 卵细胞是生殖细胞 培育成囊胚再发育成成体 其含有发育成人的一整套遗传信息 但遗传特性和母本不完全相同 且不会出现男性性别 该囊胚只含一组染色体组 发育成的个体是单倍体 由于没有其等位基因 所以该个体患遗传病的概率会大大增加 当将该囊胚染色体加倍后则得到纯合二倍体 答案 D 考点对应练2 2011年温州联考 下列有关生物工程的 叙述 错误的是 D A 进行胚胎移植时 可选用图中所示时期的胚胎或卵裂球或桑椹胚B 高等动物的胚胎发育是指从受精卵发育到幼体的过程C 图中是胚胎发育过程中囊胚示意图 其中 为内细胞团细胞 具有发育全能性D 进行胚胎分割时 应选择原肠胚期的胚胎进行解析 进行胚胎分割时 应选择囊胚期或桑椹胚期的胚胎进行 考点 早期胚胎培养和胚胎移植 1 胚胎工程中早期胚胎的培养 1 培养液成分 除一些无机盐和有机盐类外 还需添加维生素 激素 氨基酸 核苷酸和血清等物质 2 胚胎去向 向受体移植 冷冻保存 2 胚胎移植 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 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 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 胚胎移植的意义 大大缩短了供体本身的繁殖周期 充 分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 4 胚胎分割 材料选择 发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 囊胚期分割的要求 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 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 1 影响胚胎移植成功率的两个重要条件 1 要在同种动物之间进行移植 这里的 同种 是指 同 一物种 2 供 受体生理状态要相同 供 受体母畜的发情时间一致 胚胎移入受体子宫的位置应该与其在供体内的位置相同 或相似 2 胚胎移植的时间 1 不同动物其胚胎移植的时间不同 2 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8 16个细胞阶段移植 3 几乎所有动物不能在原肠胚阶段移植 因为此时分化程 度高 移植成功率很低 3 胚胎分割的时间及原因 1 桑椹胚以前的细胞均未分化 细胞全能性最高 是胚胎 分割的最佳时期 2 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 也可用于胚胎分割 典例3 2011年宁波统考 下列有关动物胚胎移植的叙述 中 错误的是 A 受孕母畜体内的早期胚胎能够移植B 受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态C 超数排卵时不需要激素处理母畜D 试管婴儿的受精过程在试管内完成 解题思路 受孕母畜体内的早期胚胎处于游离状态 不与母体建立组织上的联系 所以能够移植 受体母畜只有处于与供体母畜同步发情的状态 供 受体生殖器官的生理变化才相同 超数排卵时需要用促性腺激素来处理母畜 试管婴儿的受精和早期胚胎发育在试管内完成 之后再进行胚胎移植 答案 C 考点对应练3 早期胚胎培养是指将雌性动物的早期胚胎 或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 加拿大荷斯坦奶牛的胚胎移植给我国黄牛 可以成功地生出荷斯坦奶牛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 同种动物生殖器的生理变化都是一样的 解析 哺乳动物在发情排卵后 生殖器官的生理状态会发生相适应的变化 因此 在选择好了供 受体牛后 要用激素处理 使它们同期发情 为供体的胚胎植入受体提供相同的生理环境 答案 D 考点 胚胎干细胞的移植 1 胚胎干细胞的特性 1 形态 体积小 细胞核大 核仁明显 2 功能 具有发育的全能性 可分化为成年动物体内任何一种组织细胞 3 在体外培养的条件下 可以增殖而不发生分化 可进行冷冻保存 也可进行遗传改造 2 胚胎干细胞的主要用途 1 可用于研究哺乳动物个体的发生和发育规律 2 是在体外条件下研究细胞分化的理想材料 3 可以用于治疗人类的某些顽疾 如帕金森综合征 少年 糖尿病等 4 利用其可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性 移植胚胎干细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能 5 通过胚胎干细胞体外诱导分化 定向培育出人造组织器官 用于器官移植 解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题 典例4 科学家研究发现 从怀孕妇女子宫内的羊水中发现的干细胞在实验室培养后生成了多种人体器官组织 如骨骼 血管 肌肉 神经以及肝脏等 以下有关说法不正确的是 A 这个实验证明了干细胞具有全能性B 从羊水中提取的干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体组成不一样C 这些骨骼 肌肉 血管 神经等的形成是细胞分裂与分化的结果D 这些干细胞可以生成更多种类 更有价值的人体细胞 将有助于更多的医学用途 解题思路 羊水中的干细胞属于胚胎干细胞 将发育成整个个体 干细胞与其他体细胞一样都来自于受精卵的有丝分裂 所含的染色体一样 答案 B 考点对应练4 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 A 移植用的胚胎一般发育到桑椹胚或囊胚B 滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在囊胚期C 胚胎干细胞具有体积大 细胞核小 核仁不明显等特点D 卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加解析 桑椹胚或囊胚的细胞可用于胚胎移植 1 2012年东莞调研 下列有关生物工程的叙述 不正确的 是 A 基因工程的核心步骤是构建基因表达载体B 蛋白质工程可通过直接改造蛋白质的结构从而改变其功能C 克隆羊的培育涉及细胞核移植 早期胚胎培养和胚胎移植等技术D 牛胚胎发育的历程是 受精卵 桑椹胚 囊胚 原肠胚 幼体 解析 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 通过基因修饰或基因合成 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质 答案 B 2 2011年广东 华南虎是国家一级保护动物 可采用试管 动物技术进行人工繁殖 该技术包括的环节有 D 转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆 胚 胎移植 A B C D 解析 试管动物技术的核心环节就是体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 3 2011年中山统考 下列有关胚胎工程的叙述 正确的是 C A 囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的B 采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵C 成熟卵子与收集来的精子相遇形成的受精卵 需培养到一定阶段才可移植D 哺乳动物早期胚胎在一定时间内与母体子宫建立组织上的联系 便于胚胎的存活解析 细胞分化是基因选择性表达的结果 其遗传物质没有发生突变 卵母细胞应立即与精子共同放入培养液培养并且获能才能形成受精卵 4 2011年梅州模拟 下图是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 A A细胞不一定是受精卵细胞B 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解析 胚胎分割也可选择发育好 形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割 5 2011年佛山二模 双选 我国科学家培育 荧光猪 的技术流程如下图所示 图中字母表示有关技术或原理 匹配正确 的是 CD A 农杆菌转化法B 体外受精C 有丝分裂D 胚胎移植解析 A是显微注射法 B是核移植 6 2011年广州二模 肝脏是机体物质代谢的主要场所 请 回答 内环境稳态 1 肝脏对大部分激素具有灭活和降解作用 此作用有助于机体维持 从而保证机体正常的生命活动 2 慢性肝病患者的肝细胞膜上的胰岛素受体数目减少 导致患者血糖浓度升高 其主要原因是 血糖浓度升高使机体的细胞外液渗透压升 抗利尿激素 高 从而刺激垂体释放 肝细胞摄取葡萄糖减慢 肝糖原合成减少 3 肝脏内多种免疫细胞受神经支配 神经末梢释放的 能调节这些细胞的免疫效应 神经 4 下图表示利用细胞工程技术治疗肝病患者的流程图 请回答下列问题 递质 图中的细胞甲应是取自 填 患者父母 患者 或 患者的兄弟姐妹 的正常体细胞 早期胚胎细胞的分裂方式是 胚胎干细胞可以分化为成年个体的任何一种组织细胞的原因是 图中a b所涉及的生物工程技术分别是 患者 有丝分裂 胚胎干细胞 具有 发育的 全能性 核移植 细胞核 移植 早期胚胎培养 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全