江苏省徐州市高考生物总复习专题三胚胎工程.docx

专题三 胚胎工程第1课时 动物胚胎发育的发育的基本过程生殖细胞的形成过程学习目标：动物胚胎发育的基本过程：简述生殖细胞的形成过程；一、哺乳动物生殖细胞的发生1精子的发生 （1）场所：睾丸 (曲细精管)。 （2）时期：初情期到生理机能衰退。（3）过程 2卵子的发生 （1）场所：卵巢、输卵管。（2）时期：胎儿期（从性别分化以后到出生时停止）和初情期后。（3）过程：（下图以人类卵子的产生过程为例） 注意：初级卵泡：初级卵母细胞被一层扁平的卵泡细胞所包围。雌性哺乳动物卵泡的发育在出生后暂停，直到性成熟时才继续发育。例如，女性的许多初级卵母细胞中，性成熟后，只有约400个卵泡能发育成熟并被排出。次级卵泡：次级卵母细胞被卵泡细胞所包围，其体积比初级卵泡大。排卵：是指卵子从（次级）卵泡中排出，（并不是卵泡从卵巢中排出）。人类排出的是次级卵母细胞（MII中期），马、犬等排出的是初级卵母细胞；猪、羊等排出的是次级卵母细胞。3精子和卵子发生的比较名称精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢时期从初情期开始胚胎在性别分化以后是否变形需变形无需变形分裂情况均等分裂不均等分裂结果形成4个精子细胞形成1个卵子和3个极体M和M是否连续是否第2课时 受精作用学习目标：简述受精作用的概念含义。受精作用：1.概念：精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程2.场所：输卵管中3.条件（1）精子的成熟和获能精子在附睾中成熟。成熟后的精子必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间，才能获得受精能力，称获能。卵泡液、输卵管分泌物、血清 等可使精子获能。补充：圆形的精细胞经过变形成为精子过程：细胞核成为精子头的主要部分。高尔基体发育为头部的顶体。中心体演变为精子的尾。线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘。细胞内的其他物质浓缩为原生质滴，最后消失。（2）卵子的成熟动物排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。4.过程（1）精子穿越放射冠和透明带精子与卵子相遇发生顶体反应，释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质精子穿越放射冠，与透明带接触顶体酶将透明带溶出一条孔道精子穿越透明带，接触卵黄膜立即发生透明带反应，这是防止多精入卵受精的第一道屏障。（2）进入卵黄膜精子与卵黄膜接触，立即被微绒毛抱合精子外膜和卵黄膜相互融合，精子头部入卵立即发生卵黄膜封闭作用，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。（3）原核形成和配子结合精子入卵尾部脱离，原有核膜破裂形成一个更大的雄原核；同时，激活卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核和第二极体，充分发育后，雌雄原核合并形成受精卵。注意：受精标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体（一个是没有进行减数第二次分裂的第一极体，另一个是第二极体）时。受精完成的标志：雌、雄原核的融合。第3课时 哺乳动物胚胎发育的基本过程学习目标：简述动物早期胚胎发育的基本过程胚胎发育：1概念：胚胎发育是指受精卵发育成幼体的过程，包括卵裂、囊胚、原肠胚、胚层分化等主要阶段。例如，鸡的胚胎发育：从受精卵到雏鸡的过程；蛙的胚胎发育：从受精卵到蝌蚪的过程。2过程（1）卵裂：在输卵管中，进行有丝分裂分裂。特点：细胞数目不断增加；胚胎总体积并不增加，或略有减少，胎每个细胞体积减小；胚胎DNA总数目增加，每个细胞DNA含量不变；有机物总量减少，有机物种类增加。（2）桑椹胚：胚胎细胞数量达到32个以上；细胞都是全能细胞，都具有发育成完整个体的能力。（3）囊胚：出现囊胚腔；开始出现细胞分化，形成滋养层（发育成胎膜和胎盘）和内细胞团（发育成各种组织）。 （4）原肠胚：具有三个胚层，外胚层、中胚层、内胚层；两个空腔，囊胚腔和原肠腔。此时细胞分化最显著。第4课时 哺乳动物体外受精和早期胚胎培养学习目标：简述哺乳动物体外受精的主要步骤及其原理；简述动物早期胚胎培养常用的方法及其基本原理；（一）理论基础 胚胎发育学（二）操作对象 生殖细胞、受精卵、早期胚胎（三）技术手段1体外受精技术（1）概念：哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。（2）过程卵母细胞的采集和培养方法一：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。从输卵管内获取的卵子已经成熟，不需要再培养成熟。方法二：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞。此卵母细胞还未成熟，需培养至成熟。方法三：借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞，要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。精子的采集和获能采集精子的方法：假阴道法、手握法、电刺激法。精子获能的方法：a.培养法：对于啮齿动物、家兔和猪等动物，将取自附睾的精子放入人工配制的获能液中，培养一段时间后，就可获能。b.化学法：对于牛、羊等家畜，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。受精获能的精子和培养成熟的卵子，在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。（3）意义在家畜品种改良中，为胚胎生产提供了廉价而高效的手段，对充分利用优良品质资源，缩短家畜繁殖周期，加快品种改良速度等有重要价值。也是哺乳动物胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术和性别控制技术等不可缺少组成部分。（4）实例：试管动物试管动物技术：指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。例如，试管牛，试管婴儿等。注意：试管动物仍是通过有性生殖产生的，只是受精的过程发生的体外，而克隆动物属于无性繁殖。胚胎发育的场所仍是雌性动物的子宫内，而不是试管内。体外受精与人工授精不同。人工授精的受精场所是体内，而体外受精的场所是体外。第5课时 胚胎移植技术简述胚胎移植技术的概念含义及其应用胚胎移植：（1）概念：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，使其继续发育为新个体的技术。 （2）生理基础动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。早期胚胎在一定时间内处于游离状态。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不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。（3）基本技术 同期发情处理：用促性腺激素进行同期发情处理。 超数排卵技术：是指将供体母牛经促性腺激素处理并能排出数量较多的发育成熟的卵子。注意：胚胎移植的过程中两次使用促性腺激素的目的不同。（4）基本程序 选择供、受体动物供体:具有人类所需要的优良遗传性状的个体；受体:具有正常孕育、生殖后代的能力的个体。 同期发情处理 对供体母牛进行超数排卵处理 选择优秀公牛配种或人工受精胚胎的收集（冲卵）冲卵，指用冲卵装置将早期胚胎冲出来。 检查动物的胚胎选择发育优良的早期胚胎（桑椹胚或囊胚）。 胚胎移植妊娠检查，并产生后代。（5）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。由于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。（6）胚胎移植的地位胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。（7）胚胎移植的意义 加速育种工作和品种改良。 大量节省购买种畜的费用。 保存品种资源和濒危物种。 胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。第6课时 胚胎工程的技术及应用学习目标：胚胎分割技术的概念、理论基础、操作过程；胚胎干细胞的移植：说出胚胎干细胞的主要特点；举例说出胚胎干细胞的移植在基础生物学研究、医疗、畜牧业等方面的广泛应用及其发展前景；关注胚胎干细胞的研究对人类社会发展所带来的影响一、胚胎分割技术（1）概念是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。（2）理论基础：细胞的全能性。（3）取材发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚（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）。（4）操作过程选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入空透明带中，或直接将裸半胚移植入受体。注意：对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。（5）意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。（6）存在问题刚出生的动物体重偏低、毛色和斑纹等性状方面存在差异。采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性是有限的。4胚胎冷冻保存技术（1）概念：将动物早期胚胎，通过特殊的保护剂和降温措施，使其长期保存在低温环境下。（2）意义：胚胎冷冻保存技术可以使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种过程。5性别控制技术（1）概念：通过人为干预，使动物按照人们的愿望繁衍所需性别的后代的技术。（2）方法：家畜的性别是由性染色体决定的。通过分离含X染色体的精子（简称X精子）与含Y染色体的精子（简称Y精子）以及鉴别胚胎性别的方法，可以有效地控制家畜后代的性别比例。质量：X精子质量和体积Y精子。嗜酸碱性：X精子嗜酸性，Y精子嗜碱性。电荷：电泳时，阳极一侧多为X精子，阴极一侧多为Y精子。（3）意义通过分离精子与体外单精注射技术相结合，可以避免与性别有关的遗传病胎儿的出生。畜牧业生产上，可按照生产需求控制动物的性别以提高动物生产的经济价值。二、胚胎干细胞的研究及其应用：1干细胞：指动物（包括人）胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的种子细胞。按照分化潜能的大小，干细胞可以分为专能干细胞、多能干细胞、全能干细胞三类。（1）全能干细胞：可以分化为全身200多种细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官，如胚胎干细胞。（2）多能干细胞：具有分化成多种细胞或组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力，如造血干细胞。（3）专能干细胞：只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞。2胚胎干细胞：哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞。（1）来源：早期胚胎或原始性腺。（2）特性：在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，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。另外，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。（3）主要用途：可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律。是在体外条件下