高中生物 3胚胎工程配套课件 新人教版选修3.ppt

专题3胚胎工程 一 精子和卵子的发生1 精子的发生 1 场所 睾丸的 2 时期 开始 直到生殖机能衰退 3 过程 第一阶段 精原细胞 第二阶段 初级精母细胞精子细胞 第三阶段 精子变形细胞核 的主要部分高尔基体 中心体 线粒体 聚集在尾基部形成 曲细精管 初情期 初级精母细胞 减数分裂 精子头 头部顶体 精子尾 线粒体鞘 2 卵子的发生 1 场所 卵巢 2 时期 和初情期后 3 过程 如图 胎儿期 卵原细胞 4 两次分裂的时间 减数第一次分裂是在雌性动物 前后完成的 减数第二次分裂是在 中完成的 3 受精 1 概念 精子与卵子结合形成合子的过程 2 场所 排卵 精子和卵子结合的过程 输卵管 准备阶段 精子获能 卵子的准备 受精阶段 顶体反应 穿越放射冠 透明带反应 穿越透明带 卵黄膜封闭作用 进入卵黄膜 原核形成 配子结合成受精卵 发育到m 中期才有受精能力 在生殖道内获能 3 过程 4 胚胎发育受精卵 卵裂期 细胞数量 胚胎总体积 桑椹胚 细胞数目为32个左右 囊胚 细胞开始出现 原肠胚 增加 不增加 分化 内细胞团 滋养层 胎膜和胎盘 点拨 1 精子的形成开始于初情期 而卵子形成开始于胎儿时期 2 卵子形成过程中就开始了受精作用 与精子结合的不是成熟的卵细胞而是卵母细胞 3 受精作用发生在输卵管内 胚胎发育在子宫内 二 体外受精和早期胚胎培养1 体外受精 1 精子 卵子的获取与培养 促性腺激素处理后冲卵 人工培养成熟 在活体或屠宰体的卵巢内直接采集 假阴道法 手握法 电刺激法 培养法和化学诱导法 在肝素或ca2 载体a23187溶液中获能 2 受精 获能的精子和培养成熟的卵子可以在 或专用的受精溶液中完成受精作用 获能溶液 2 胚胎的早期培养 1 培养液成分 无机盐 有机盐 氨基酸 核苷酸 等 2 胚胎处理 当胚胎发育到适宜的阶段时 可将其取出向 或冷冻保存 点拨 不同动物胚胎移植的时间不一样 如牛 羊的胚胎要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才能进行移植 小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植 人的体外受精胚胎 即试管胚胎 可在8 16个细胞阶段移植 维生素 激素 血清 受 体移植 三 胚胎工程的应用及前景1 胚胎移植 1 概念 将雌性动物体内的早期胚胎 或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎移植到同种的 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 实质是 2 意义 大大缩短了供体本身的繁殖周期 充分发挥 的繁殖潜力 3 基本程序 对供 受体的选择和处理 对胚胎的收集 检查 培养或保存 移植后检查 生理状态 早期胚胎 在相同生理环境条件下空间位置的转移 雌性优 良个体 配种或人工授精 胚胎移植 2 胚胎分割 1 概念 采用 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 2 操作简述 将发育良好 形态正常的 借助显微操作仪和实体显微镜 用分割针或分割刀将胚胎分割 3 注意事项 在对囊胚阶段的胚胎进行分割时 否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 机械方法 桑椹胚或囊胚 将内细胞 团均等分割 3 胚胎干细胞 1 来源 是由 或 中分离出来的 2 特点 3 应用 点拨 1 早期胚胎培养过程中存在细胞分化 得到早期胚胎 而细胞培养过程中没有细胞分化 得到细胞群 2 胚胎的产生过程一般是有性生殖 但胚胎分割是无性生殖方式 早期胚胎 原始性腺 小 大 核仁 全能性 增殖 发生分化 人造组织器官 体内受精和早期胚胎发育1 受精作用的过程 1 受精前的准备阶段 精子获能 精子必须在雌性动物的生殖道中发生相应的生理变化后 才能获得受精能力的生理现象 卵子的准备 在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期 才具备与精子受精的能力 2 受精阶段 第一步 精子穿越放射冠和透明带 顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质 透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障 第二步 精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障 第三步 原核形成 雄原核和雌原核形成 第四步 配子结合 雌 雄原核融合形成合子 受精卵 2 胚胎发育 受精卵 卵裂期 桑椹胚 囊胚 原肠胚 个体发育的起点 分裂方式 有丝分裂细胞体积 缩小细胞数量 增加胚胎总体积 不变或略有缩小 细胞数目 32个左右细胞性质 细胞未分化 属于全能细胞 细胞开始分化 出现囊胚腔 出现外胚层 内胚层和原肠腔 高考警示钟 1 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是卵泡从卵巢中排出 2 判断卵子是否受精的重要标志 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 说明卵子已经完成了受精 典例训练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 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 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 仅由一个精子和卵子结合成合子的生理基础是 解题指南 1 知识储备 体内受精作用 胚胎发育 2 解题关键 根据图中细胞的特点及分化程度确定各个时期的胚胎 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 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 桑椹胚细胞具有发育上的全能性 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入卵的两道屏障 答案 1 桑椹胚囊胚原肠胚 2 内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层 3 全能细胞分化胚层分化 4 胎儿的各种组织 5 透明带反应卵黄膜封闭作用 互动探究 1 胚胎发育过程除图中的阶段外还有什么阶段 依次的顺序是什么 提示 受精卵 卵裂期 桑椹胚 囊胚 原肠胚 分析 透明带内的发育也是一个重要的阶段 此时总体积不变或缩小 在胚胎发育过程中细胞分化程度越来越大 2 防止多精入卵的生理基础发生的具体时间是什么时候 提示 透明带反应在精子触及卵黄膜的瞬间 是第一道屏障 精子透过卵黄膜进入卵后立即发生卵黄膜封闭作用 是第二道屏障 胚胎移植和胚胎分割1 胚胎移植 1 胚胎移植的实质 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 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 生理学基础 第一 供 受体生殖器官的生理变化是相同的 第二 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 第三 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 第四 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 2 胚胎分割 1 理论基础 细胞的全能性 2 材料选择 发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 3 囊胚期分割要求 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 4 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 高考警示钟 1 胚胎移植的供体和受体必须是同种生物 2 同期发情处理用的是雌性激素 超数排卵处理用促性腺激素 3 试管动物的性别和性状由父本 母本决定 而克隆动物的性别和性状与核供体相同 典例训练2 2012 厦门模拟 如图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程 请据图分析回答 1 超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射 超数排卵的母牛发情后 既可以通过配种或人工授精获得胚胎 也可以通过体外受精的方法获得胚胎 若要通过体外受精获得胚胎 则在体外受精前 要对精子进行 处理 2 a到e中 牛胚胎移植的适宜时期是 3 若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体 可对早期胚胎进行 处理 再植入受体内 解题指南 1 考查实质 胚胎移植的操作流程 胚胎发育的各个阶段 2 解题关键 1 明确图中d e所处的时期 判断桑椹胚的依据是细胞数量达到32个左右 2 明确胚胎分割可获得完全相同的个体 解析 1 超数排卵处理就是指用促性腺激素处理雌性动物使其排出较多卵子 精子需要进行获能处理之后才具有与卵子受精的能力 2 牛胚胎移植的适宜时期为桑椹胚或囊胚时期 即图中的d和e两个时期 3 通过一个受精卵获得两个遗传物质完全相同的新个体只能通过将其胚胎分割后再移植 答案 1 促性腺激素获能 2 d e 3 胚胎分割 互动探究 1 供体与受体为什么要同期发情处理 提示 为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境 提高成活率 分析 胚胎移植能否成功 与供体和受体的生理状况有关 相同的生理变化是必要的 以确保早期胚胎在相同生理环境条件下转移 2 典例题中 3 操作处理时要特别注意什么 提示 在对囊胚阶段的胚胎进行分割时 将内细胞团均等分割 分析 内细胞团不均等分割会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 降低胚胎的成活率 胚胎干细胞1 概念 哺乳动物的胚胎干细胞简称es或ek细胞 是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类具有发育的全能性的细胞 2 分离途径 3 应用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 1 es细胞可用于治疗人类的某些顽症 利用es细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性 移植es细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能 2 用于器官移植 通过es细胞体外诱导分化 可以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 3 es细胞是在体外条件下研究细胞分化的理想材料 为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段 4 es细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究 胚胎干细胞简称es细胞 从胚胎中提取干细胞这项技术备受伦理争议 但重组成体细胞却不涉及制造或摧毁胚胎 通过细胞培养 诱导可以克隆器官 下图是克隆器官的技术路线图 请回答下列有关问题 1 哺乳动物的es细胞是从 中分离出来的一类细胞 体外培养能不断增殖 自我更新 在功能上具有发育的 性 2 运用 技术可以形成图中的重组细胞 对重组细胞的培养 其培养基与植物细胞培养的培养基主要不同点是含有 3 利用重组细胞培养出的干细胞 也可以形成特定组织器官 这是 的结果 其根本原因是 4 克隆动物与图中克隆器官的技术相比 通常还需运用 和 等胚胎工程技术 解题指南 1 知识储备 胚胎干细胞 细胞分化 细胞核移植 胚胎工程操作技术 2 解题关键 1 明确器官的形成是细胞分化的结果 2 分析图形明确重组细胞的形成是核移植的结果 解析 1 哺乳动物的es细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 体外培养能不断增殖 自我更新 在功能上 具有发育的全能性 2 图中运用体细胞核移植技术形成重组细胞 培养动物细胞的培养基与植物细胞培养的培养基主要不同点是含有动物血清或血浆 3 利用重组细胞培养出的干细胞 也可以形成特定的组织器官 这是细胞分化的结果 其根本原因是基因的选择性表达 4 克隆动物的培养需要动物体细胞核移植技术 早期胚胎培养技术 胚胎分割技术和胚胎移植技术 与克隆器官相比还需要胚胎分割和胚胎移植技术 答案 1 早期胚胎或原始性腺全能 2 核移植动物血清或血浆 3 细胞分化基因选择性表达 4 胚胎分割胚胎移植 互动探究 1 重组细胞培养需要什么条件 提示 无毒 无菌 正常营养 适宜的温度和ph 还需要一定的气体条件 分析 动物细胞培养要模拟细胞在体内的生长条件 但细胞分化的条件还较难提供 2 如此题图中培养形成的器官在移植时发生排斥反应吗 提示 基本不发生 分析 是器官受体提供细胞核经核移植技术和胚胎干细胞技术形成的器官 与自身器官基本相同 1 2011 福建高考 一对表现型正常的夫妇 生了一个镰刀型细胞贫血症 常染色体隐性遗传病 患儿 在他们欲生育第二胎时 发现妻子的双侧输卵管完全堵塞 不能完成体内受精 医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断 过程如图 请回答 1 过程 是指在体外进行 的处理 从而使精子与卵子结合形成受精卵 过程 称为 2 在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时 要先从羊水中的胎儿细胞提取物质 进行pcr扩增 然后用mst 对扩增产物进行切割 产生多个片段的酶切产物 据此判断 mst 是一种 酶 3 不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同 形成不同的电泳条带 该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如 据此判断该胎儿为 正常 患者 携带者 解析 1 从图中知 为精子经获能处理后和卵子进行体外受精获得受精卵 图中过程 是把早期胚胎移入子宫内 为胚胎移植 2 产前基因诊断也称dna诊断 即在dna分子水平上分析检查某一基因 对特定疾病进行诊断 所以应提取dna进行pcr扩增 mst 能对dna切割 所以是一种限制性核酸内切酶 3 由题干知父母表现型正常 生了一个镰刀型细胞贫血症患儿 说明父母为杂合子 电泳后出现两个电泳条带 患儿电泳后出现一个电泳条带 此条带代表隐性致病基因 图中胎儿电泳后出现一个电泳条带 不同于患儿 说明胎儿正常且不携带致病基因 答案 1 精子获能胚胎移植 2 dna限制性核酸内切 3 正常 2 回答下列有关胚胎工程的问题 1 在输卵管内 次级卵母细胞的减数第二次分裂是在 过程中完成的 判断卵子是否受精的重要标志是 2 在哺乳动物的受精过程中 有哪些机制可以防止多个精子入卵 3 冲卵得到胚胎之后要进行质量检查 胚胎应发育到 阶段 4 在胚胎工程中通过任何一项技术 如 等技术获得的胚胎 都必须移植给受体才能获得后代 5 胚胎干细胞体外培养时需要的条件是 解析 1 与精子结合的不是卵子而是卵母细胞 在精卵结合过程中减数分裂结束 当第二极体产生时 卵子产生同时与精子结合 2 防止多精入卵的第一道屏障是透明带反应 发生在精子触及卵黄膜的瞬间 第二道屏障是卵黄膜封闭作用 发生在精子透过卵黄膜进入卵子后 两道屏障是稳定遗传的保证 3 配种或受精后第7天左右进行冲卵 这时的胚胎发育阶段一般为桑椹胚或囊胚 4 转基因 核移植 体外受精等技术获得的细胞 都必须体外培养一段时间后移入受体内发育 5 胚胎干细胞培养属于动物细胞培养 需要排除微生物的干扰 需要适宜的条件 也需要一定的气体来调节ph或保证有氧环境 答案 1 精子和卵细胞结合在卵黄膜和透明带的间隙里可以观察到两个极体 2 透明带反应和卵黄膜封闭作用 3 桑椹胚或囊胚 4 转基因核移植体外受精 5 无菌无毒适宜温度和ph充足的营养一定的气体环境 3 人的血清白蛋白作为血浆容量扩充剂用途广泛 是当前的研究热点之一 下图是利用奶牛生产人类血清白蛋白的图解 请回答 1 图中所涉及的生物技术中 属于细胞水平的是 2 获取 基因的常用方法有 举一例 基因工程的核心是 3 一般需用 酶处理 为获取数量较多的未受精卵细胞 需用 处理母牛 4 为 技术 操作的时期是 解析 在获得能生产人类血清白蛋白的转基因奶牛的过程中主要应用到的生物工程技术包括基因工程 动物细胞培养技术 动物细胞核移植技术 早期胚胎的培养和胚胎移植技术 其中动物细胞培养和动物细胞核移植技术属于细胞工程 基因工程中获取目的基因的方法主要包括从基因文库中提取 人工化学方法合成等 目的基因表达载体的构建是基因工程的第二步 是基因工程的核心 动物细胞培养中一般要用胰蛋白酶将动物组织分散成单个细胞后进行培养 在胚胎工程中要获得较多的未受精卵细胞 需要用促性腺激素对母牛进行超数排卵处理 4 为胚胎分割移植 一般选用发育到桑椹胚或囊胚时期的早期胚胎 答案 1 核移植技术动物细胞培养 2 从基因文库中提取 或人工化学合成 基因表达载体的构建 3 胰蛋白促性腺激素 4 胚胎分割移植桑椹胚或囊胚 4 据报道 中山大学中山眼科中心主任任葛坚领导的研究小组将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠的囊胚里 再将囊胚移入到代孕鼠体内发育而形成猴鼠嵌合体 猴鼠 用于角膜等器官的移植研究 请回答 1 胚胎干细胞体外培养诱导分化可形成大量皮肤干细胞 其原因是 根据胚胎干细胞的这种功能特性 当我们身体的某一类细胞功能出现异常或退化时 利用胚胎干细胞的治疗思路是 2 囊胚时期 胚胎细胞开始出现分化 有些细胞个体较小 将来只能发育成胎膜和胎盘 这类细胞称为 因此 应将猴的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的 部位 以伴随其发育成某种组织 3 将囊胚移入代孕鼠体内属于 技术 此技术对代孕受体的要求是 在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是 若想进一步提高胚胎的利用率 可采用 技术 解析 1 胚胎干细胞具有发育的全能性 在体外培养时可以诱导分化形成不同的体细胞 因此可以通过诱导胚胎干细胞 es或ek细胞 定向分化来及时修补身体中功能出现异常或退化的细胞 2 囊胚时 胚胎细胞开始分化为滋养层细胞和内细胞团细胞 滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘 内细胞团细胞开始分化 将来发育成胎儿的各种组织 因此 应将猴的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的内细胞团部位 以伴随其发育成某种组织 3 将囊胚移入代孕鼠体内属