胚胎工程胚胎工程

胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養等技術。經過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。操作對象：早期胚胎和配子技術手段：體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養等理論基礎：哺乳動物受精和早期胚胎發育的規律胚胎工程一、體內受精和早期胚胎發育二、體外受精和早期胚胎培養三、胚胎工程及應用高考例題課時訓練知識點一體內受精和早期胚胎發育一、精子的發生細胞核頭部主要部分高爾基體頭部的頂體中心體尾線粒體：尾基部線粒體鞘細胞內其他物質原生質滴消失精細胞變形為精子知識點一體內受精和早期胚胎發育一、卵子的形成場所：卵巢、輸卵管時間：開始于性別分化（胚胎時期）過程卵原細胞有絲分裂卵原細胞初級卵母細胞第一極體次級卵母細胞MⅡ第二極體卵子2個第二極體MⅠ胎兒期初情期后在完成被包圍，形成卵泡一般不進行MⅡ遺傳物質復制MⅠ卵原細胞卵子發生過程胎兒時期第一極體MⅡ卵子第二極體退化消失受精初級卵母細胞次級卵母細胞合子卵泡細胞受精過程排卵前后在中，場所為。輸卵管

（1）.相似點：最初階段均進行有絲分裂，不斷增加生殖原細胞的數量；經過減數分裂（MⅠ和MⅡ）才能形成精子或卵子。

3.精子和卵子的發生異同

（2）.不同點：發生時間場所子細胞數目變形形狀精子卵子重要區別兩次分裂連續，在睪丸曲細精管兩次分裂不連續，在卵巢和輸卵管初情期以后胎兒時期4個精子細胞1個卵細胞2個極體是否蝌蚪形圓形哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內的儲備是在出生前完成的；精子是從初情期開始的1.以下說法不正確的是A.雄性動物從初情期開始產生精子B.1個精原細胞可以形成4個精子C.對多數家畜來說，精子在睪丸內形成的時間為兩個月左右D.動物體型大的產生的精子多且大2.一個卵泡可以形成的卵子數目是A.1個B.2個C.3個D.4個練習：知識點一體內受精和早期胚胎發育三、受精作用1、概念:指精子和卵子結合形成合子(即受精卵

)的過程。2、場所:受精是在輸卵管內完成的3、過程：準備階段：精子獲能即精子必須在雌性動物生殖道內發生相應生理變化后，才能獲得受精能力的現象。卵子的準備即卵子在輸卵管內進一步成熟達到減數第二分裂中期（MⅡ）時，才具備受精能力。知識點一體內受精和早期胚胎發育三、受精作用3、過程：準備階段：精子獲能、卵子的準備受精階段①精子穿越放射冠和透明帶頂體發應：精子釋放頂體酶，溶解卵丘細胞間的物質，形成穿越放射冠的通路。

接觸透明帶，同樣由頂體酶溶解透明帶，精子借自身運動穿越透明帶。透明帶反應：知識點一體內受精和早期胚胎發育三、受精作用3、過程：準備階段：精子獲能、卵子的準備受精階段①精子穿越放射冠和透明帶頂體發應：精子穿越放射冠、透明帶透明帶反應：當第一個精子進入后，透明帶的穿透性就立即發生變化，從而阻止其他精子穿越透明帶。

這是防止多精入卵的第一道屏障。知識點一體內受精和早期胚胎發育三、受精作用3、過程：準備階段：精子獲能、卵子的準備受精階段①精子穿越放射冠和透明帶②進入卵黃膜③雌雄原核形成和配子結合。雄原核形成：精子入卵后，頭部膨脹，尾部脫離，原核膜破裂，形成新核膜，形成雄原核。雌原核形成：卵激活，完成減數第二次分裂，排出第二極體，形成雌原核。知識點一體內受精和早期胚胎發育三、受精作用（歸納）3、過程：準備階段：精子獲能、卵子的準備受精階段：①精子穿越放射冠和透明帶②進入卵黃膜③雌雄原核形成和配子結合。三個反應：頂體反應、透明帶反應、卵黃膜封閉作用二個標志：受精作用標志、受精作用完成標志2、場所:受精是在輸卵管內完成的【訓練1】?關于受精過程的敘述錯誤的是(

)。A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過透明帶進入放射冠B．透明帶反應是防止多精入卵的第一道屏障C．精子與卵黃膜相互融合，精子入卵D．雄原核形成的同時，卵子完成減數第二次分裂解析受精時精子依次穿越放射冠和透明帶；阻止多精入卵的屏障依次是透明帶反應和卵黃膜封閉作用；卵子完成減數第二次分裂是在雄原核形成時進行的。答案A知識點一體內受精和早期胚胎發育四、早期胚胎發育1、場所：輸卵管（卵裂期）、子宮2、胚胎發育的過程：卵裂期的特點：場所：細胞分裂方式為_______細胞數目____胚胎總體積______或略有____每個細胞體積_____DNA數目_____有機物總量_____有機物種類_____知識點一體內受精和早期胚胎發育四、早期胚胎發育1、場所：輸卵管（卵裂期）、子宮2、胚胎發育的過程：受精卵卵裂期桑椹胚當胚胎細胞數目達到32個左右時，胚胎形成致密的細胞團，形似桑椹，叫做桑椹胚。桑椹胚中的每個細胞都屬于全能細胞。知識點一體內受精和早期胚胎發育四、早期胚胎發育1、場所：輸卵管（卵裂期）、子宮2、胚胎發育的過程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚細胞開始分化內細胞團細胞：即胚胎干細胞，是一種未分化的細胞，具有全能性，能發育成完整的胎兒的各種組織滋養層：發育成胎膜和胎盤，胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發育所需的氧氣和營養物質囊胚腔：孵化：胚胎從透明帶中伸展出來的過程受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（內含囊胚腔）原腸胚（內含原腸腔）胎兒形成：在透明帶內進行有絲分裂，細胞數量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。：由具有全能性細胞構成，細胞數在32個左右，排列緊密，形似桑椹內細胞團：發育成胎兒各組織滋養層細胞：發育成胎膜和胎盤：最初發育在輸卵管進行有絲分裂胚胎發育小結：滋養層外胚層中胚層內胚層原腸腔知識點一體內受精和早期胚胎發育早期胚胎發育-----胎兒發育6周胎兒8周胎兒20周胎兒知識點二體外受精和早期胚胎培養一、體外受精(1)精子、卵子的獲取與培養：(2)受精：獲能的精子和培養成熟的卵子可以在_________或專用的受精溶液中完成受精作用。二.胚胎的早期培養(1)培養液成分：無機鹽、有機鹽、_______、_____、氨基酸、核苷酸、_____等。(2)胚胎處理：當胚胎發育到適宜的階段時，可將其取出向_________，或冷凍保存。【點撥】不同動物胚胎移植的時間不一樣，如牛、羊的胚胎要培養到桑椹胚階段或囊胚階段才能進行移植，小鼠和家兔等實驗動物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎，即試管胚胎，可在8～16個細胞階段移植。獲能溶液維生素激素血清受體移植(1)概念：將雌性動物體內的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎移植到同種的、生理狀態

相同的其他雌性動物的體內，使之繼續發育為新個體的技術。知識點三胚胎工程的應用及前景(2)意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發揮_雌性優良個體的繁殖潛力。實質是_早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。而胚胎本身的遺傳物質并不發生改變，因此各種性狀能保持其原來的優良特性。1.胚胎移植（3）生理學基礎：胚胎移入的基礎哺乳動物發情排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是_____的胚胎收集的基礎哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯系，而是處于_____狀態移入胚胎存活的基礎受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生____________保留遺傳特性的基礎供體胚胎可與受體子宮建立正常的_______________，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中____________相同游離免疫排斥反應生理和組織聯系不受任何影響1.胚胎移植知識點三胚胎工程的應用及前景(4)基本程序:

A、對供、受體的選擇和同期發情處理知識點三胚胎工程的應用及前景1.胚胎移植供體：遺傳性能和生產性能優秀的個體(供精、供卵）受體：有健康的體質和正常繁殖能力的個體（代孕母體，提供胚胎發育場所和營養）

三個個體屬于同物種同期發情處理：促性腺激素處理是指對良種供卵雌性和受體雌性做同期發情處理，以使其生殖器官的生理變化相同，便于胚胎移植時生理狀況相同。B、配種或人工授精處理：促性腺激素，要對供體雌性做超數排卵處理，以促其多產生卵子。注射一定量的性激素后會抑制下丘腦和垂體的活動,從而導致相關激素分泌量下降,進而引起自身性激素分泌量減少,影響排卵(4)基本程序:知識點三胚胎工程的應用及前景1.胚胎移植C、對胚胎的收集、檢查、培養或保存沖卵：是指將早期胚胎從良種母牛子宮內沖洗出來，而不是沖洗出卵子。檢查：用顯微鏡檢查胚胎質量（發育良好、形態正常）。胚胎要求發育到的桑椹胚或囊胚。保存：低溫液氮B、配種或人工授精A、對供、受體的選擇和同期發情處理(4)基本程序:知識點三胚胎工程的應用及前景1.胚胎移植C、對胚胎的收集、檢查、培養或保存B、配種或人工授精A、對供、受體的選擇和同期發情處理D、胚胎移植方法：手術法：引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創口非手術法：用移植管將胚胎送入受體子宮相應位置E、移植后檢查對受體進行是否妊娠檢查(1)概念：采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。知識點三胚胎工程的應用及前景2.胚胎分割(2)操作簡述：將發育良好、形態正常的桑椹胚或囊胚，借助顯微操作儀和實體顯微鏡，用分割針或分割刀將胚胎分割。注意事項：在對囊胚階段的胚胎進行分割時，將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。(3)意義：加快繁殖速度，是動物無性繁殖或克隆的方法之一，其他克隆方法還有核移植。【點撥】①早期胚胎培養過程中存在細胞分化，得到早期胚胎；而細胞培養過程中沒有細胞分化，得到細胞群。②胚胎的產生過程一般是有性生殖，但胚胎分割是無性生殖方式。有關胚胎工程的三個操作流程1．試管動物生產流程2．克隆動物的培育流程有關胚胎工程的三個操作流程3．胚胎移植的培育流程（以牛胚胎移植為例）有關胚胎工程的三個操作流程【遷移應用】胚胎移植的基本程序如圖(以牛胚胎移植為例),請據圖回答:(1)對供體母牛、供體公牛的要求是

。

(2)同期發情處理的方法是

,沖卵中的“卵”是指

。

(3)哺乳動物受精過程有下列中的

機制阻止多精子入卵受精(多選)。

A.精子獲能具有差異性B.精子穿越卵子透明帶觸及卵黃膜,導致透明帶反應C.精子觸發卵黃膜表面微絨毛的抱合反應D.精子入卵后,觸發卵黃膜封閉作用(4)與受精有關的過程有:①第一次卵裂開始,②釋放第二極體,③頂體反應,④穿越透明帶,⑤雌、雄原核的形成,⑥核膜消失,雌、雄原核融合。其正確的順序為

(填序號),受精的標志是

。

(5)若供體母牛具有許多優良性狀,可利用體細胞克隆技術加速遺傳改良進程,請回答下列有關問題:①目前核移植技術中普遍使用的去核方法是

。

②用于核移植的體細胞一般選用

代以內的細胞,原因是

。

具優良性狀的同種牛注射促性腺激素早期胚胎BD)③④②⑤⑥①卵黃膜和透明帶間出現兩個極體顯微操作去核法1010代以內的細胞一般能保證正常的二倍體核型【典例1】?(2011·浙江卷)培育“試管山羊”的基本過程如下圖所示。若要培育成功，下列敘述正確的是(

)。A．甲過程中可通過給母山羊注射有關激素使其超數排卵B．乙過程的目的之一是促進卵母細胞和精子的成熟C．丙過程與乙過程中應采用相同成分的培養液D．丁過程中早期胚胎須移植到與供體性狀相同的代孕母羊子宮內A【訓練2】?(2011·濟寧期末)胚胎分割要將內細胞團均等分割的原因是(

)。A．以免影響胚胎的恢復和進一步發育B．保證遺傳物質的平均分配C．確保胚胎發育后期營養物質的供應D．防止分割而來的兩個體性狀差異大解析在胚胎分割中要注意將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。答案A【訓練3】?世界衛生組織解釋克隆為“遺傳上同一的機體或細胞系(株)的無性繁殖”。相對于植物克隆而言，動物尤其是高等動物的克隆比較困難，下圖表示哺乳動物克隆的幾種方法的主要步驟，據圖回答下列問題：(1)方法2獲得的小牛的遺傳物質來源于__________。方法3中①和②發育成的小牛的遺傳物質__________(相同/不同)。(2)細胞B取自囊胚的__________，具有全能性，稱為__________細胞。囊胚__________(已經/尚未)出現分化。供體1和供體2及供體3相同內細胞團胚胎干已經(3)應用圖示方法__________得到的小牛與供體1的遺傳物質最相似。(4)克隆也可以理解為復制、拷貝，結合世界衛生組織的定義，你認為還有哪些現代生物技術也屬于克隆？__________。(5)美國總統奧巴馬簽署行政令，決定解除對使用聯邦政府資金支持胚胎干細胞研究的限制。對此，各界反應不一，你的態度及理由是________________________________________________。1制備單克隆抗體、植物組織培養、PCR技術等支持，胚胎干細胞的研究，有利于治療人類某些頑癥(治療性克隆)，以及揭示細胞分化和細胞凋亡的機理等；反對，胚胎干細胞取自胚胎，胚胎也是生命，另外可能被用于克隆人的研究，引起倫理問題知識點三胚胎工程的應用及前景3.胚胎干細胞（ES或EK細胞）(1)來源：是由早期胚胎（囊胚）或原始性腺中分離出來的。(2)特點①形態：體積小、細胞核大、核仁明顯;②功能：具有發育的全能性;③體外培養：可增殖而不發生分化。(3)應用①治療人類某些頑癥；②培育人造組織器官；③研究體外細胞分化的理想材料。【訓練4】?(2011·安徽安慶四校聯考)現在有一個嬰兒在出生后醫院為他保留了臍帶血，在以后他生長發育過程中如果出現了某種難治療的疾病，就可以通過血液中的干細胞來為其治病，關于這個實例說法正確的是(

)。A．用干細胞培育出人體需要的器官用來移植治病，需要激發細胞的所有全能性B．用臍帶血中的干細胞能夠治療這個孩子所有的疾病C．如果要移植用他的干細胞培育出的器官，需要用到細胞培養技術D．如果要移植用他的干細胞培育出的器官，應該長期給他使用免疫抑制藥物答案C【典例2】?(2009·遼寧、寧夏理綜)下圖為哺乳動物的胚胎干細胞及其分化的示意圖。請回答下面的問題。(1)胚胎干細胞是從動物胚胎發育至________期的內細胞團或胎兒的________中分離得到的一類細胞。囊胚原始性腺(2)圖中分化程度最低的干細胞是________。在體外培養條件下，培養液中加入________因子，可誘導該種干細胞向不同類型的組織細胞分化。胚胎干細胞分化誘導(3)在機體內，皮膚干細胞分化成皮膚細胞是機體細胞中基因________的結果。(4)某患者不能產生正常的白細胞，通過骨髓移植可以達到治療的目的，骨髓移植的實質是將上圖的________細胞移植到患者體內。(5)若要克隆某種哺乳動物，從理論上分析，上述紅細胞、白細胞、神經細胞中不能選用作為供體的細胞是成熟的________，其原因是______________________________。選擇性表達造血干紅細胞細胞中無細胞核(6)若某藥物可抑制肝腫瘤細胞DNA分子的復制，使用該藥物可使肝腫瘤細胞停留在細胞周期的________期。(7)在制備單克隆抗體過程中的細胞融合階段，用________細胞與骨髓瘤細胞融合，經多次篩選最終得到能分泌________________的雜交瘤細胞。間效應B淋巴特異性抗體1.(2011年山東高考)人類疾病的轉基因動物模型常用于致病機理的探討及治療藥物的篩選。利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉基因模型大鼠的流程如圖所示。(1)卵母細胞除從活體輸卵管中采集外,還可從已處死的雌鼠

中獲取。

(2)圖中的高血壓相關基因作為

,質粒作為

,二者需用

切割后連接成重組載體,該過程與質粒上含有

有關。

(3)子代大鼠如果

和

,即可分別在分子水平和個體水平上說明高血壓相關基因已成功表達,然后可用其建立高血壓轉基因動物模型。

(4)在上述轉基因大鼠的培育過程中,所用到的主要胚胎工程技術是

、早期胚胎培養和胚胎移植。卵巢目的基因載體同種限制酶限制酶切割位點檢測到體內有關蛋白質出現高血壓)體外受精2.(2011年福建高考)一對表現型正常的夫婦,生了一個鐮刀型細胞貧血癥(常染色體隱性遺傳病)患兒。在他們欲生育第二胎時,發現妻子的雙側輸卵管完全堵塞,不能完成體內受精。醫生為該夫婦實施了體外受精和產前基因診斷,過程如圖。請回答:(1)過程①是指在體外進行的

處理,從而使精子與卵子結合形成受精卵;過程②稱為

。

(2)在對胎兒進行鐮刀型細胞貧血癥的產前基因診斷時,要先從羊水中的胎兒細胞提取物質③

進行PCR擴增,然后用MstⅡ對擴增產物進行切割,產生多個片段的酶切產物。據此判斷,MstⅡ是一種

酶。

(3)不同長度的酶切產物在電泳時移動的速率不同。形成不同的電泳條帶。該家庭成員的鐮刀型細胞貧血癥基因分析的電泳帶譜如④。據此判斷該胎兒為

(正常/患者/攜帶者)。

答案:(1)精子獲能胚胎移植(2)DNA限制性核酸內切(3)正常3.(2010年海南高考)請回答胚胎工程和基因工程方面的問題:(1)應用胚胎工程技術可以培育出“試管牛”。試管牛的培育需經過體外受精、

、

以及在母體中發育和產出等過程。

(2)在“試管牛”的培育過程中,要使精子和卵母細胞在體外成功結合,需要對精子進行處理,使其

。另外,培養的卵母細胞需要發育至減數第二次分裂的中期,該時期在顯微鏡下可觀察到次級卵母細胞和

。

(3)通常奶牛每次排出一枚卵母細胞,采用激素處理可使其一次排出多枚卵母細胞,常使用的激素是

。

早期胚胎培養胚胎移植獲能第一極體促性腺激素(4)利用基因工程可以獲得轉基因牛,從而改良奶牛的某些性狀。基因工程的四個基本操作步驟是

、

基因表達載體的構建、

和

。若要獲得的轉基因牛分泌的乳汁中含有人干擾素,則所構建的基因表達載體必須包括:某種牛乳腺分泌蛋白基因及其啟動子、

、

、

和復制原點等。將該基因表達載體導入受體細胞所采用的方法是

(顯微注射法、農桿菌轉化法),為獲得能大量產生人干擾素的轉基因牛,該基因表達載體應導入的受體細胞是

(受精卵、乳腺細胞)。

(2011·廣東卷)華南虎是國家一級保護動物，可采用試管動物技術進行人工繁殖，該技術包括的環節有(

)。①轉基因②核移植③體外受精④體細胞克隆⑤胚胎移植A．①③

B．①④

C．②⑤

D．③⑤解析本題考查胚胎工程的應用，屬于對識記、理解層次的考查。試管動物技術是指把經過體外受精獲得的早期胚胎移植到代孕動物子宮發育而產生的動物。答案D2．(2011·江蘇卷)下列關于胚胎工程的敘述，錯誤的是(

)。A．體外受精是指獲能的精子和成熟的卵子在相應溶液中受精B．受精卵發育到原腸胚階段才能進行胚胎移植C．早期胚胎培養與動物細胞培養的培養液通常都需要加入血清D．試管嬰兒技術主要包括體外受精、早期胚胎培養和胚胎移植技術解析受精卵發育到桑椹胚階段就可以進行胚胎移植，所以B選項的敘述是錯誤的。答案B3．(2010·江蘇卷)下列關于利用胚胎工程技術繁殖優質奶羊的敘述，錯誤的是(

)。A．對受體母羊與供體母羊進行同期發情處理B．人工授精后的一定時間內，收集供體原腸胚用于胚胎分割C．利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎D．一次給受體母羊植入多個胚胎，可增加雙胞胎和多胞胎的比例解析本題考查了胚胎工程及考生理解問題的能力。進行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎，B項錯誤。答案B4．(2010·江蘇卷，17)老年