1、專題3 胚胎工程 胚胎工程胚胎工程 胚胎工程是指對動物早期胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子胚胎或配子 所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胚 胎移植胎移植、體外受精體外受精、胚胎分割胚胎分割、胚胎干細胚胎干細 胞培養(yǎng)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎胚胎， 還需要還需要移植到雌性動物體內(nèi)移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以生產(chǎn)后代，以 滿足人類大各種需求。滿足人類大各種需求。 操作對象操作對象：早期胚胎或配子：早期胚胎或配子 技術(shù)手段技術(shù)手段：體外受精、胚胎移植、：體外受精、胚胎移植、 胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等 理

2、論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)：哺乳動物受精和早期胚胎哺乳動物受精和早期胚胎 發(fā)育的規(guī)律發(fā)育的規(guī)律 胚胎工程胚胎工程 下列不屬于胚胎工程技術(shù)的是：下列不屬于胚胎工程技術(shù)的是： A.體外受精體外受精 B.胚胎分割、胚胎移植胚胎分割、胚胎移植 C.胚胎干細胞培養(yǎng)胚胎干細胞培養(yǎng) D.轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育 一、精子和卵子的發(fā)生 1.精子的發(fā)生 (1)場所：睪丸的_。 (2)時期：_開始，直到生殖機能 衰退。 (3)過程： 第一階段：精原細胞 _。 第二階段：初級精母細胞 精子細胞。 第三階段：精子變形： 細胞核_的主要部分。 高爾基體_。 中心體_。 線粒體聚集在尾基部形成_ 。與尾運動耗能相適應(yīng)。 曲細

3、 精管 初 情 期 有絲分裂 大量精原細 胞，進一步 形成初級精 母細胞 ()減數(shù)分裂 精子頭 頭部頂體 精子尾 線粒體鞘 (3)過程(如圖)： 胎兒期 初情期后 卵原 細胞 2N 有絲 分裂 初級卵母細胞 2N 初級卵母細胞生長， 透明帶形成 透明 帶 卵黃膜 初級卵 母細胞 次級卵母細胞 N MI + 第一極體 + 2N M 受精 合子 第二極體 2.卵子的發(fā)生 (1)場所：主要在卵巢。 (2)時期：_和初情期后。 胎兒期 (4)兩次分裂的時間：減數(shù)第一次分 裂是在雌性動物_前 后完成的，減數(shù)第二次分裂是在 _ 中完成的。 排卵 精子和卵子結(jié)合的過程 【點撥】 精子的形成開始于初情期，而卵

4、子 形成開始于胎兒時期。 卵子形成過程中就開始了受精作用 ，與精子結(jié)合的不是成熟的卵細胞而 是卵母細胞。 受精作用發(fā)生在輸卵管內(nèi)，胚胎發(fā) 育在子宮內(nèi)。 要變形。成熟的精子和卵細胞經(jīng)過減 數(shù)分裂形成，都含有相當于親本體細 胞一半的染色體數(shù)目。 所也是輸卵管。 (2)為防止其他精子進入，受精過 程中一共形成兩道屏障，第一道屏障 為透明帶生理反應(yīng)，第二道屏障為卵 黃膜的封閉作用。 1、卵子受精的標志是（ ） A、雌、雄原核形成 B、精卵相遇，發(fā)生頂體反應(yīng) C、精子接觸透明帶 D、卵黃膜和透明帶間出現(xiàn)兩個 極體 2、受精作用完成的標志是（） A、釋放第二極體 B、雌、雄原核形成 C、兩原核融合形成合子

5、 D、第一次卵裂 只是“受精作用”是名詞，而“受精”勉強算一個動詞 D、 C 1、家畜每次射精排出的精子數(shù) 以億計，但通常只有一個精子 能夠與卵子結(jié)合，這能說是一 種浪費嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象 ？ 不是。1.這是動物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生 理保障機制。2.在自然條件下，精子從射精部位運行 到受精部位，將對精子進行篩選，并致使大量精子途 中死亡，被分解或排除，造成精子大量損耗。最后到 達受精部位（輸卵管）的只有百余個，與卵子完成受 精作用的只有一個。 提示：細胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制 的場所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性 與細胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是有 氧呼吸產(chǎn)生能量的場所

6、。精子的線粒體集中于 尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和 運動能量的“動力工廠”或“發(fā)動機”。 2、精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多 結(jié)構(gòu)會消失，而細胞核和線粒體都保留下來， 對這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體 集中在尾的基部？ (3)過程： 準備階段 精子獲能: 卵子的準備: 受精階段 頂體反應(yīng)(穿越放射冠) 透明帶反應(yīng)(穿越透明帶) 卵黃膜封閉作用(進入卵黃膜) 原核形成,配子結(jié)合成受精卵 發(fā)育到M中期才有 受精能力 在生殖道內(nèi)獲能 3.受精 (1)概念：精子與卵子結(jié)合形成合子的過程。 (2)場所：_。 輸卵管 (3)過程： v感悟拓展 v(1)動物精子的大小與動物的體型大

7、小無關(guān)。精子 和卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別是哺乳動物卵泡的形成 和在卵巢內(nèi)的貯備是在胎兒出生前完成。 v(2)判斷卵子是否受精的重要標志是在卵黃膜和透 明帶的間隙可以觀察到兩個極體，說明卵子已完成 了受精。 v(3)受精完成的標志是雌雄原核融合。此時，兩組 核染色體組合為一組，形成一個含二倍染色體的合 子。 v(4)受精過程中的三大反應(yīng)的作用：頂體反應(yīng)形成 精子穿越放射冠的通道；透明帶反應(yīng)和卵黃膜的封 閉作用是為了阻止多精入卵。 4.胚胎發(fā)育 受精卵 卵裂期：細胞數(shù)量_，胚胎總體積_ 桑椹胚：細胞數(shù)目為32個左右,這階段之前每個細胞都屬于全能細胞 囊胚：細胞開始出現(xiàn)_。 （內(nèi)含囊胚腔） 原腸胚（內(nèi)

8、含原腸腔） 增加不增加 分化 _發(fā)育成外胚層和內(nèi)胚層 _發(fā)育成胎兒的_ 內(nèi)細胞團 滋養(yǎng)層胎膜和胎盤 滋養(yǎng)層 外胚層 內(nèi)胚層 原腸腔 內(nèi)細胞團表層的細胞 內(nèi)細胞團下方的細胞 內(nèi)胚層包圍的囊腔 幼體 v我國首例“虎獅獸”2002年在“南京紅山動物園 誕生”，利用了雄虎的精子和獅子的卵細胞“體 外受精”而產(chǎn)生，完成這一過程需要解決的問 題是 () vA精子在體外作獲能的處理 vB用化學物質(zhì)處理掉卵黃膜便于精子進入 vC抽取精子、卵子的細胞核進行融合 vD精子入卵后進行人工處理防止多精入卵 解析解析精子獲能后才具有受精能力，因此體外受精精子獲能后才具有受精能力，因此體外受精 要給予獲能處理；精子入卵后

9、自然會形成兩道屏障防止多要給予獲能處理；精子入卵后自然會形成兩道屏障防止多 精入卵，入卵后的另一變化是分別形成雄原核和雌原核，精入卵，入卵后的另一變化是分別形成雄原核和雌原核， 二者融合成合子后受精完成，而不是二者原有細胞核的融二者融合成合子后受精完成，而不是二者原有細胞核的融 合，因此合，因此B、C、D沒有必要。沒有必要。 A v要點歸納 v體外受精良種牛早期胚胎胚胎移植 健康牛受體良種犢牛成熟期牛 v感悟拓展 v早期胚胎一般指可用于移植的胚胎，在 原腸胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的階 段。 v體外受精技術(shù)水平最高的動物為牛。 v胚胎早期培養(yǎng)液成分與動物細胞培養(yǎng)液 成分基本相同，除無機鹽、營

10、養(yǎng)成分和調(diào) 節(jié)物質(zhì)外，還需要血清，兩者都是液體培 養(yǎng)基，但植物組織培養(yǎng)為固體培養(yǎng)基，其 中加入瓊脂，所需植物激素主要是生長素 和細胞分裂素兩大類。 v典例導(dǎo)悟 v 2采集的卵母細胞，都要在體外經(jīng)人工 培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。以 下原因不正確的是 () vA卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)歷類似精 子獲能的過程 v B動物排出的卵子成熟程度不同 vC體外人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期 時，才算成熟 vD沖出的卵子還需要培養(yǎng)一段時間由小 變大 v解析沖出的卵子還不成熟，只有培養(yǎng)至 減數(shù)第二次分裂中期時，才具有與精子受 精的能力。在此之前，也要經(jīng)歷類似精子 獲能的處理。 v答案D v以下關(guān)于“試管嬰

11、兒”生產(chǎn)技術(shù)過程不存 在的是 v() vA體外受精B細胞培 養(yǎng) vC胚胎移植 D基因重 組 v答案D v解析“試管嬰兒”先經(jīng)過體外受精形成 受精卵，然后進行有絲分裂和細胞培養(yǎng)， 至4個細胞階段進行胚胎移植。整個過程 中不存在減數(shù)分裂，也無基因重組。 v自主梳理 v一、胚胎移植 v1胚胎移植過程 v2胚胎移植的生理學基礎(chǔ) v(1)哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠， 在一段時間內(nèi)，同種動物的供、受體生殖 器官的生理變化是相同的，這就為供體的 胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。 v(2)哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定 時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系， 而是處于游離狀態(tài)，這就為胚胎收集提供 了

12、可能。 v(3)受體對移入子宮的外來胚胎其本上不 發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的 存活提供了可能。 v(4)供體胚胎可與受體子宮建立正常的生 理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的 遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。 v3胚胎移植的意義 v(1)加速育種工作和品種改良。 v(2)大量節(jié)省購買種畜的費用。 v(3)一胎多產(chǎn)。 v(4)保存品種資源和瀕危物種 v(5)可充分發(fā)揮雌性優(yōu)秀個體的繁殖潛力。 v大大縮短了供體本身的繁殖周期。 v增加供體一生繁殖后代的數(shù)量。 v二、試管動物技術(shù)的環(huán)節(jié)及意義 v1試管動物技術(shù)含有以下幾個技術(shù)環(huán)節(jié) v(1)體外受精 v(2)早期胚胎的培養(yǎng) v(3)胚胎移

13、植 v2產(chǎn)生后代的生殖方式：有性生殖。 v3體外受精、早期胚胎的培養(yǎng)階段在體 外，培養(yǎng)合格的胚胎還要移植到母體的子 宮內(nèi)，在母體子宮里完成胚胎發(fā)育。 v4試管動物技術(shù)的意義 v(1)充分發(fā)揮雌性優(yōu)秀個體的繁殖潛力。 v(2)加速育種工作和品種改良。 v(3)節(jié)省購買種畜的費用。 v三、胚胎干細胞的分類研究進展及應(yīng)用前 景 v1干細胞分類 v干細胞分為三類：全能干細胞、多能干細 胞、專能干細胞。胚胎干細胞為全能干細 胞。 v2胚胎干細胞的應(yīng)用前景 vES細胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中 的重大成就之一，在基礎(chǔ)生物學、畜牧學 和醫(yī)學上都具有十分重要的應(yīng)用價值。 v(1)ES細胞可用于治療人類的某些

14、頑癥。 v利用ES細胞可以被誘導(dǎo)分化形成新的組 織細胞的特性，移植ES細胞可以使壞死 或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。 v(2)培育成組織器官，用于器官移植 v(3)對ES細胞的培養(yǎng)和誘導(dǎo)，為揭示細胞 分化和細胞凋亡的機理提供了有效手段。 v(4)ES細胞可用于對哺乳動物個體發(fā)生和 發(fā)育規(guī)律的研究。 v3人ES細胞研究的前沿進展 v目前，ES細胞的分離、培養(yǎng)體系的研究 以及ES細胞的選擇、檢測和全能性的維 持，不僅是胚胎工程的前沿課題之一，也 是當前生命科學研究的熱門課題之一。 v典例導(dǎo)悟 v 3表現(xiàn)型不同的母牛生育出基因型完全 相同的小牛。產(chǎn)生這一結(jié)果最可能的原因 是() vA試管動物培

15、養(yǎng) vB胚胎移植 vC胚胎分割移植 vD受精卵移植 v解析考查動物細胞工程的內(nèi)容和胚胎分 割。表現(xiàn)型不同的母牛，其基因型一定不 同，生育出基因型完全相同的小牛，根據(jù) 題目給出的選項，很可能是將胚胎分割移 植，因為由一個胚胎分割開的細胞的基因 型完全相同。 v答案C v胚胎干細胞是從哺乳動物或人的早期胚胎 中分離出來的一類細胞，具有發(fā)育的全能 性，它可進一步分化發(fā)育成各種不同的組 織細胞。如下圖所示為干細胞的培養(yǎng)過程， 請問圖中哪一段的細胞是干細胞( ) vA囊胚 vB內(nèi)細胞群 vC血液組織干細胞 vD各種血細胞 v答案B v解析哺乳動物的胚胎干細胞是由早期胚 胎或原始性腺中分離出來的一類細胞，

16、它 具有發(fā)育的全能性，可進一步分化形成造 血干細胞和神經(jīng)干細胞等各種不同的專能 干細胞。因此胚胎干細胞又叫全能干細胞。 v要點歸納 v一、轉(zhuǎn)基因生物的安全性和倫理問題 v1轉(zhuǎn)基因生物的應(yīng)用 v應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)藥生 產(chǎn)、基因治療等方面。 v2轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論 v感悟拓展 v理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù) v(1)認識到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用前景是非常 廣闊的，以基因工程為代表的一大批生物 技術(shù)成果，進入人類的生產(chǎn)和生活，特別 是在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了極大的作用。 v(2)重視轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來的安全性問題， 切實認識到個別有害轉(zhuǎn)基因生物的危害性， 要趨利避害。 v(3)制定相應(yīng)的法令法規(guī)，利用

17、法制手段 確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。 v(4)提高科學家的法制意識，提高科學家 的研究道德水平。 v典例導(dǎo)悟 v 4建立有關(guān)生物技術(shù)安全性和倫理問題 的法律法規(guī)，能夠 () v規(guī)范生物技術(shù)研究 v防止生物技術(shù)濫用 v規(guī)范科學家的研究行為 v對生物技術(shù)產(chǎn)生負面影響 vA B vC D v解析建立有關(guān)生物技術(shù)安全性和倫理問 題的法律法規(guī)，是規(guī)范生物研究、防止生 物技術(shù)濫用的有力武器；還可規(guī)范科學家 的研究行為，對生物技術(shù)產(chǎn)生負面影響有 抑制作用。 v答案A v目前我國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物() vA在研究、農(nóng)田試種階段要進行嚴格的 安全性評價 vB在研究、農(nóng)田試種和商品化階段要進 行嚴格的安全性評價 vC在研

18、究、農(nóng)田試種、大面積種植和商 品化等各階段都要進行嚴格的安全性評價 vD有的階段需核發(fā)批準證書后才允許進 入下一階段 v答案C v解析目前我國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在研究、農(nóng) 田試種、大面積種植和商品化等各階段都 要進行嚴格的安全性評價，在各階段需核 發(fā)批準證書后才充許進入下一階段。 v要點歸納 v感悟拓展 v克隆人技術(shù)的不足表現(xiàn)在：重構(gòu)胚胎成功 率低；移植入母體子宮胚胎著床率低、流 產(chǎn)率高、胎兒畸形率高；出生后死亡率高， 正常個體少。 v典例導(dǎo)悟 v 5試管嬰兒是指( ) vA在試管內(nèi)把受精卵培育成足月的嬰兒 vB成熟的卵和精子在試管內(nèi)完成受精過 程 vC把精子移植到母體內(nèi) vD將發(fā)育的胚胎移植到母體

19、發(fā)育 v解析試管嬰兒是指人的卵細胞和精子在 體外完成受精作用，發(fā)育到早期胚胎的一 定階段，再移入到母體子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育到 足月誕生的嬰兒。由于受精過程和早期胚 胎通常在試管中完成，所以叫試管嬰兒。 v答案B v下列哪項不是哺乳動物克隆實驗的缺點 v() vA重構(gòu)胚胎成功率低 vB流產(chǎn)率高 vC胎兒畸形率高 vD克隆后的胚胎著床率高 v答案D v解析重構(gòu)胚胎受細胞核和細胞質(zhì)的相互 影響，生活力不如受精卵，所以克隆后胚 胎著床率低。 v要點歸納 v1生物武器的危害特點： v第一、致病力強，傳染性大。 v第二、有潛伏期，潛伏期最短的至少也有 3至6小時，一般是3至4天，一般潛伏期 的癥狀不明顯，難以及

20、時發(fā)現(xiàn)。 v第三、污染面積大，危害時間長。 v第四、傳染途徑多。生物戰(zhàn)劑可通過多種 途徑使人感染發(fā)病，如從口食入，經(jīng)呼吸 道吸入，昆蟲叮咬，污染傷口，接觸皮膚、 黏膜感染等等。生物氣溶膠無色、無味， 又多在黃昏、夜間、清晨、多霧時秘密施 放。所投帶菌的昆蟲、動物也易和當?shù)卦?有種類相混，不易發(fā)現(xiàn)。 v第五、生物武器造價低，技術(shù)難度不大， 隱秘性強，可以在任何地方研制和生產(chǎn)。 v隨著科學技術(shù)的發(fā)展，生物武器又發(fā)展出 了新品種。它們將更精確、更有針對性、 有更大的殺傷力。 v2對待生物武器的態(tài)度 v堅決禁止生物武器，對于轉(zhuǎn)基因生物安全 性問題，可以有兩種不同立場，然后通過 討論，形成自已的觀點。而

21、關(guān)于生物武器， 必須形成明確的立場不論在何種情況下， 生物武器的生產(chǎn)、儲存和使用都將對受害 國的民眾，以及所有愛好和平的人們造成 極度的恐慌和致死危害。 v 6初期出現(xiàn)高燒、疲累、頭痛、背痛， 繼而在臉部、手臂和腿部出現(xiàn)紅疹。由此 癥狀可以判斷是由下列哪種病毒引起 () vA天花病毒 B波特淋菌 vC肉毒桿菌 D炭疽桿菌 v解析高燒、疲累、頭痛繼而在明顯部位 出現(xiàn)紅疹是天花患者的癥狀。 v答案A v以下各項不是炭疽桿菌的傳播途徑的是 v() vA皮膚接觸 B老鼠 vC呼吸道吸入 D腸道感染 v答案B v解析炭疽桿菌的傳播途徑有皮膚接觸、 呼吸道吸入和腸道感染。 v命題熱點1關(guān)于試管動物的考查

22、v【例1】以下是師生共同制定并研究設(shè) 計的“試管牛”工廠化生產(chǎn)技術(shù)的流程， 其中正確順序應(yīng)是 () v卵母細胞的采集和培養(yǎng) v精子的受精和獲能 v畫出“試管牛”工廠化生產(chǎn)的技術(shù)流程 圖 v受精 v胚胎的早期培養(yǎng) vA B vC D v答案B v解析考查“試管牛”等體外受精和早期 胚胎培養(yǎng)的程序。一般流程是先取卵母細 胞和精子并處理，再經(jīng)受精后，進行早期 胚胎培養(yǎng)，并畫出流程圖。 v方法點擊 v“試管動物”為有性生殖的過程，因為產(chǎn) 生的個體仍然由受精作用產(chǎn)生的受精卵發(fā) 育而來，只是早期胚胎發(fā)育在體外進行。 v命題熱點2胚胎工程的基本程序及應(yīng)用 v【例2】胚胎移植的基本程序如圖所示， 據(jù)圖回答下列問題： v(1)對供體母牛、供體公牛的要求是 v_。 v(2)同期發(fā)情處理的方法是 _，它可以促進 _的分泌和 _的生成。 v(3)一次給受體轉(zhuǎn)入多個胚胎，產(chǎn)生多 個后代，其基因型相同嗎？為什么？ v_ _ _。 v如果是用一個胚胎分割得到多個胚