高考、复习与学科能力：生物-2012名师一号（精品课件）：3.3专题三胚胎工程.ppt

共 72 页,1,专题三 胚胎工程,共 72 页,2,考试大纲要求 热点问题透视 1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础 2.胚胎干细胞的移植 3.胚胎工程的应用 1.胚胎发育的基本过程与胚胎移植的时机 2.胚胎干细胞的特点及其实践应用 3.胚胎移植的生理基础及基本程序,共 72 页,3,教材基础回扣 一受精 1.准备阶段:包括1精子获能和2卵子的准备 2.受精阶段 (1)精子与卵子相遇时,首先发生3顶体反应, 以形成精子穿越放射冠的通路 (2)防止多精子入卵受精的两道屏障是4透明带反应和5卵黄膜封闭作用 (3)判断卵子是否受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙可观察到6两个极体,共 72 页,4,二胚胎发育 1.卵裂期特点 (1)细胞分裂为7有丝分裂 (2)细胞数量不断增加,但胚胎的总体积8不增加,或略有9缩小,共 72 页,5,2.早期胚胎发育的阶段 (1)桑椹胚:这一阶段的细胞都属于10全能细胞 (2)囊胚 内细胞团:将来发育成11各种组织 滋养层细胞:将来发育成12胎膜和胎盘 (3)原肠胚:具有13内胚层外胚层和14中胚层三个胚层,以及由内胚层包围的15原肠腔,共 72 页,6,三体外受精和早期胚胎培养 1.体外受精阶段 (1)16卵母细胞的采集和培养 (2)17精子的采集和获能 (3)受精,共 72 页,7,2.胚胎的早期培养 (1)培养液成分包括无机盐有机盐维生素激素氨基酸核苷酸以及18血清等物质 (2)牛羊一般培养到19桑椹胚或囊胚阶段;人的试管胚胎一般要培养到20816个细胞阶段,共 72 页,8,四胚胎工程 1.胚胎移植 (1)概念: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21同种的生理状态相同的其他雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术,共 72 页,9,(2)理论基础 排卵后,供受体22生殖器官的生理变化是相同的 早期胚胎形成后,在一定时间内处于23游离状态,未与母体子宫建立组织上的联系 受体对外来胚胎基本上不发生24免疫排斥反应 供体胚胎可与受体子宫建立正常的25生理和组织联系,而26遗传特性不受影响,共 72 页,10,(3)基本程序 a.对供受体的27选择和处理 b.配种或进行28人工授精 c.对胚胎的收集检查培养或保存 d.对胚胎进行29移植 e.移植后的检查,共 72 页,11,2.胚胎分割 (1)概念:采用机械方法将30早期胚胎切割成2等份4等份或8等份等,经移植获得31同卵双胎或32多胎的技术 (2)材料:应选择发育良好形态正常的33桑椹胚或34囊胚 (3)要求:在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将35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,共 72 页,12,五胚胎干细胞 1.来源:是由36早期胚胎或37原始性腺中分离出来的一类细胞 2.特点 形态上表现为体积小,38细胞核 大,39核仁明显 在功能上,具有发育的40全能性 在体外培养条件下,可增殖而不发生41分化,共 72 页,13,考点迁移互动 考点1 体内受精和早期胚胎发育 1.精子卵子的产生与受精作用 (1)精子卵子的产生比较,共 72 页,14,共 72 页,15,(2)受精作用 精子获能成熟的精子并不代表具有受精能力,须在雌性生殖道内获能后才具备受精能力 卵子的准备动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异,但只有达到减数第二次分裂中期时,才具备与精子受精的能力 卵子完成受精的标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 受精过程的三大反应与防止多精入卵的两道屏障:,共 72 页,16,a顶体反应顶体反应可使顶体内的酶释放出来,以溶解放射冠卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通路 b透明带反应(第一道屏障)透明带反应是精子借顶体酶作用穿越透明带后与卵黄膜接触瞬间产生的,阻止后来精子进入透明带的生理反应,为防止多精子进入卵受精的第一道屏障 c卵黄膜封闭作用(第二道屏障)卵黄膜封闭作用则是精子入卵后卵黄膜发生的拒绝其他精子入卵的生理反应,此为防止多精子入卵的第二道屏障,共 72 页,17,精子入卵后变化:a.精子尾部脱离,原核膜解体形成比原细胞核大的雄原核;b.次级卵母细胞完成减数第二次分裂形成雌原核;c.最后两核经充分发育相互融合,形成合子,共 72 页,18,特别提醒:要注意区分受精的标志和受精过程结束的标志受精的标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体,受精过程结束的标志是雌雄原核融合成合子,共 72 页,19,2.早期胚胎发育 (1)过程:受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚 (2)图示:,共 72 页,20,特别提醒: (1)卵裂期:细胞进行有丝分裂,数量增加,胚胎总体积不增加 (2)桑椹胚:32个细胞左右的胚胎桑椹胚期所有细胞都具能发育成完整胚胎的潜能,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,胚胎伸展出来,这一过程叫孵化囊胚早期的细胞也是全能性细胞胚胎移植的早期胚胎一般为桑椹胚或囊胚,共 72 页,21,(4)原肠胚:内细胞团表层形成外胚层,下方细胞形成内胚层,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔细胞分化在胚胎期达到最大限度,共 72 页,22,【例析1】 如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,请据图回答问题:,共 72 页,23,(1)写出各个阶段的名称: A:_,B:_,C:_ (2)写出图中各标号的名称: 2_,4_,5_,7_,8_,桑椹胚,囊胚,原肠胚,内细胞团,囊胚腔,外胚层,原肠腔,内胚层,共 72 页,24,(3)A时期的细胞具有发育上的_性,B时期开始出现_,C时期开始出现_ (4)2将来发育成_ (5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的,合子由一个精子和卵子结合的生理基础是_,全能,细胞分化,胚层分化,胎儿的各种组织,透明带反应,卵黄膜封闭作用,共 72 页,25,解析 (1)图中A是桑椹胚,B是囊胚,C是原肠胚 (2)图B中1是滋养层细胞,2是内细胞团,3是透明带,4是囊胚腔;图C中5是外胚层,6是滋养层,7是原肠腔,8是内胚层 (3)桑椹胚细胞具有全能性;囊胚开始出现细胞分化,已分化为滋养层细胞和内细胞团细胞;原肠胚已有胚层分化,分化为外胚层内胚层 (4)内细胞团细胞将发育为胎儿的各种组织,滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘 (5)受精时的透明带反应和卵黄膜封闭作用是防止多精子入卵的二道屏障,共 72 页,26,【互动探究1-1】 我国首例“虎狮兽”2002年在“南京红山动物园诞生”,利用了雄虎的精子和雌狮卵子“体外受精”而产生,完成这一过程需要解决的问题是( ) A.精子在体外用获能物质的处理 B.用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入 C.抽取精子卵子的细胞核进行融合 D.精子入卵后进行人工处理防止多精入卵,共 72 页,27,解析 精子获能后才具有受精能力,因此体外受精要给予获能处理;精子入卵后自然会形成两道屏障防止多精入卵,入卵的另一变化是分别形成雄原核和雌原核,二者融合成合子后受精完成,而不是二者原有细胞核的融合,因此BCD没有必要正确理解熟练掌握基础知识是解题的关键,同时要把握题干主旨 答案 A,共 72 页,28,【互动探究1-2】 高等哺乳动物受精后不久,受精卵开始进行细胞分裂经桑椹胚囊胚原肠胚和组织器官的分化,最后发育成一个完整的幼体,完成胚胎发育的全过程如图为该过程中的某一时期示意图,下列有关叙述错误的是( ),共 72 页,29,A.图中依次为透明带滋养层内细胞团 B.高等哺乳动物的细胞分化开始于图示时期,终止于生命结束 C.胚胎从中伸展出来的过程叫做孵化 D.进行胚胎分割时,应选择图示时期之后的胚胎进行,共 72 页,30,解析 本题考查早期胚胎发育的有关知识本题图示为囊胚期,高等哺乳动物的细胞分化开始于囊胚期,终止于生命结束后来囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫孵化所以ABC均正确进行胚胎分割时,应选择桑椹胚或囊胚期的胚胎进行,所以D错误 答案 D,共 72 页,31,考点2 体外受精与早期胚胎培养及胚胎工程的应用 1.体外受精 (1)卵母细胞的采集和培养 实验动物以及家畜猪羊等: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,直接与获取的精子在体外受精 家畜或大型动物:从刚被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取,要在体外进行人工培养成熟后,才能与获能精子受精,共 72 页,32,(2)精子的采集和获能 收集精子的方法:主要有假阴道法手握法和电刺激法等 精子体外获能的方法:主要有培养法(啮齿动物家兔猪等动物的精子一般采用培养法,即将取自附睾的精子,放入人工配制的获能液中,培养一段时间后,精子就可获能)和化学诱导法(牛羊等家畜的精子常采用化学法,即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),共 72 页,33,(3)体外受精 获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精过程,共 72 页,34,2.胚胎的早期培养 培养液的成分:两盐:无机盐有机盐;两素:维生素激素;两酸:氨基酸核苷酸等营养成分和血清等物质 当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向受体移植或冷冻保存,共 72 页,35,3.胚胎工程的应用及前景 (1)胚胎移植 胚胎移植是指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,使之继续发育为新个体的技术,共 72 页,36,胚胎移植的四大生理基础: a.哺乳动物排卵后,同种供受体生殖器官的生理变化是相同的这是胚胎能够移入受体的生理基础 b.早期胚胎形成后,未与母体子宫建立联系,而是处于游离状态这是胚胎收集的生理基础 c.受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应这是胚胎在受体内能够存活的生理基础 d.供体胚胎可与受体子宫建立联系,且不影响供体胚胎的遗传特性这是供体胚胎正常发育的生理基础,共 72 页,37,胚胎移植的基本程序,共 72 页,38,胚胎移植的意义 a.加速育种工作和品种改良 b.大量节省购买种畜的费用 c.一胎多产 d.保存品种资源和濒危物种 e.充分发挥优良个体的繁殖潜能,共 72 页,39,(2)胚胎分割 概念胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成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 所需仪器设备:实体显微镜和显微操作仪 基本程序:选择发育良好形态正常的桑椹胚或囊胚,移入盛有操作液的培养皿中,然后,用分割针或分割刀进行分割,共 72 页,40,特别提醒:对囊胚阶段的胚胎进行分割时,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(内细胞团多的部分发育能力强,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育)胚胎分割的份数越多,操作的难度就会越大,移植的成功率就越低,共 72 页,41,【例析2】 胚胎移植的基本程序如图(以牛胚胎移植为例),请据图回答:,共 72 页,42,(1)对供体母牛供体公牛的要求是_ (2)同期发情处理的方法是_,冲卵中的“卵”是指_,具有优良性状的同种牛,注射促性腺激素,胚胎(早期),共 72 页,43,(3)哺乳动物受精过程有下列中的_机制阻止多精子入卵受精(多选) A.精子获能具有差异性 B.精子穿越卵子透明带触及卵黄膜,导致透明带反应 C.精子触发卵黄膜封闭作用 D.精子入卵后,触发卵黄膜封闭作用 答案 BD,共 72 页,44,(4)受精有关过程有:第一次卵裂开始,释放第二极体,顶体反应,穿越透明带,雌雄原核的形成,核膜消失,雌雄原核融合其正确的顺序为_(填序号),受精的标志是_,卵黄膜和透明带间出现两个极体,共 72 页,45,(5)若供体母牛具有许多优良性状,可利用体细胞克隆技术加速遗传改良进程,请回答下列有关问题: 目前核移植技术中普遍使用的去核方法是_ 用于核移植的供体细胞一般选用_代以内的细胞原因是_,显微操作去核法,10,10代以内的细胞一般能保证正常的二倍体核型,共 72 页,46,解析 (1)胚胎移植的供体公母牛必须是具有优良遗传性状的同种牛 (2)胚胎移植首先要对供受体母牛进行选择,并用激素进行同期发情处理,一般注射促性腺激素配种或输精后第7天,用特制的冲卵装置,把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来 (3)透明带反应是防止多个精子进入透明带引起多精子受精的第一道屏障;卵黄膜的封闭作用是防止多精子入卵受精的第二道屏障,共 72 页,47,(4)受精过程为:精卵相遇,发生顶体反应,精子穿过放射冠,精子接触透明带;精子穿过透明带,接触卵黄膜;精子头膨胀,同时卵子完成第二次成熟分裂,释放第二极体;雌雄原核形成;核膜消失,两个原核融合;第一次卵裂即将开始 (5)目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法;用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的细胞,10代以内的细胞一般能保证正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础,共 72 页,48,方法技巧 (1)用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵,在此之前也用激素对供体和受体牛进行同期发情处理,是为了使它们生理条件达到同步,使供体的胚胎移入受体母牛后有相同或相似的生存条件 (2)胚胎移植中的冲卵指的是将早期胚胎冲洗出来,而卵子的采集是从输卵管中冲取卵子,共 72 页,49,【互动探究2-1】 (2010江苏卷)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,共 72 页,50,解析 本题考查胚胎工程的相关知识,意在考查考生对胚胎工程的理解人工授精后的一定时间内收集供体的早期胚胎(如囊胚)用于胚胎分割,所以B错误 答案 B,共 72 页,51,【互动探究2-2】 如图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程,请据图回答:,共 72 页,52,共 72 页,53,(1)超数排卵技术就是对供体母牛注射_ (2)冲卵实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的_冲洗出来 (3)从A到E中,适宜于牛的胚胎移植时期有_ (4)图中标号3为_,它将来可发育为胎膜和胎盘 (5)若一次给受体移入多个胚胎,产生多个后代,其基因型都相同吗?(要求说明理由) _,促性腺激素,胚胎,DE,滋养层,不一定相同,因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来,它们的基因型可能相同,也可能不同,共 72 页,54,解析 (1)超数排卵技术即对供体母牛注射促性腺激素 (2)冲卵实质上是将供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来 (3)桑椹胚和囊胚期的胚胎适于进行胚胎移植 (4)图中标号3为滋养层,1为内细胞团,2为囊胚腔 (5)若一次给受体移入多个胚胎,则由于这些胚胎可能来自多个受精卵,故基因型可能相同也可能不同,共 72 页,55,考点3 胚胎干细胞 1.干细胞分类 干细胞分为三类:全能干细胞多能干细胞专能干细胞 胚胎干细胞为全能干细胞 2.胚胎干细胞(又称ES细胞)的应用前景 ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一,在基础生物学畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值,共 72 页,56,(1)ES细胞可用于治疗人类的某些顽症 利用ES细胞可以分化形成新的组织细胞的特性,移植ES细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能 (2)培育成组织器官,用于器官移植 (3)对ES细胞的培养和诱导,为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段 (4)ES细胞可用于对哺乳动物个体产生和发育规律的研究,共 72 页,57,特别提醒:胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,包括人类早期胚胎的囊胚内细胞团,具有胚胎细胞的特性 它能长期维持未分化状态,又有全能分化的潜能和无限增殖的能力,在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型,在特定的环境诱导下,能分化成各类细胞系因此,它是细胞的源头,是唯一不死的全能或多能细胞,并能够无限分化,它能制造机体需要的全部细胞,共 72 页,58,【例析3】 (2010江苏卷)老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的-淀粉样蛋白体,它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降,某些基因的突变会导致-淀粉样蛋白体的产生和积累下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是( ) A.胚胎移植技术 B.胚胎干细胞技术 C.单克隆抗体技术 D.基因治疗技术,共 72 页,59,解析 本题考查生物工程技术的应用,意在考查考生对胚胎移植技术胚胎干细胞技术单克隆抗体技术和基因治疗技术的原理和作用的理解胚胎移植是将胚胎移植到同种的生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术,因此不能用于老年痴呆症的治疗利用胚胎干细胞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,所以胚胎干细胞技术能用于老年痴呆症的治疗,共 72 页,60,根据题意,只要干扰-淀粉样蛋白体的存在就可以治疗老年痴呆症,利用单克隆抗体技术生产特定抗体,使之与-淀粉样蛋白体结合形成沉淀,从而达到治疗老年痴呆症的目的-淀粉样蛋白体的产生是由于某些基因的突变造成的,因此通过基因治疗技术把正常基因导入病人体内,使该正常基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗老年痴呆症的目的 答案 A,共 72 页,61,【互动探究3】 下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图请回答:,共 72 页,62,(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的内细胞团或胎儿的_中分离得到的一类细胞 (2)图中分化程度最低的干细胞是_在体外培养条件下,培养液中加入_因子,可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化 (3)在机体内,皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因_的结果 (4)某患者不能产生正常的白细胞,通过骨髓移植可以达到治疗的目的骨髓移植的实质是将上图中的_细胞移植到患者体内,囊胚,原始性腺,胚胎干细胞,分化诱导,选择性表达,造血干,共 72 页,63,(5)若要克隆某种