高考生物大一轮复习 专题3 胚胎工程课件 新人教版选修3.ppt

专题3胚胎工程 知识梳理 一 体内受精和早期胚胎发育1 体内受精 1 场所 雌性动物的 内 2 过程 受精前的准备阶段 a 精子获能 正常情况下在雌性动物的 内完成 b 卵子的准备 发育到 才具备与精子受精的能力 输卵管 生殖道 减数第二次分裂中期 受精阶段 a 获能的精子穿越 和 进入 b 精子外膜与 融合 精子入卵 c 精 卵细胞经过一系列变化分别形成 d 充分发育后融合 完成受精 2 早期胚胎发育 卵裂期 桑椹胚 原肠胚 放射冠 透明带 卵细胞膜 卵细胞膜 雄 雌原核 雄 雌原核 受精卵 囊胚 二 体外受精和早期胚胎培养1 体外受精 1 的采集和培养 2 精子的采集和 3 受精 在 中完成受精过程 2 胚胎的早期培养 培养液成分包括无机盐 有机盐 维生素 氨基酸 及 等物质 卵母细胞 获能 获能溶液或专用受精溶液 核苷酸 血清 激素 三 胚胎工程的应用及前景1 胚胎移植 1 受体 的其他雌性动物 2 意义 充分发挥 同种的 生理状态相同 雌性优良个体的繁殖潜力 3 生理学基础 移入 排卵后 的生理变化是相同的 收集 早期胚胎处于 存活 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生 遗传性 供体胚胎可与受体子宫建立正常的 联系 但移入受体的供体胚胎的 不受任何影响 4 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 供 受体生殖器官 游离状态 免疫排斥 反应 生理和组织 遗传特性 配种或进行人工授 精 胚胎移植 2 胚胎干细胞 es或ek细胞 1 来源 2 特点 形态 体积 细胞核 明显 功能 具有发育的 体外培养 可增殖而不发生 早期胚胎或原始性腺 小 大 核仁 全能性 分化 盲点判断 1 成熟的精子并不具有受精能力 必须获能后才具备受精能力 2 排卵是指卵泡从卵巢中排出 3 精子和卵子的发生都是从初情期开始的 4 卵子形成过程中 减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的 5 2012 浙江高考t2b 卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大 6 在对囊胚进行分割时 要将滋养层细胞均等分割 7 2012 浙江高考t2c 囊胚的滋养层细胞具有发育的全能性 8 采集的卵母细胞不可直接与精子受精 盲点判断点拨 1 刚刚排出的精子 不能立即与卵子受精 必须在雌性动物体内发生相应的生理变化 即获能后 才能获得受精能力 2 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是指卵泡从卵巢中排出 3 精子的发生是在初情期开始 卵子的发生是在胚胎时期性别分化以后 4 卵子形成过程中 减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的 减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的 而减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的 5 卵裂只是增加分裂的次数 而卵裂球的总体积并不增加 或略有缩小 6 进行胚胎分割时 对囊胚阶段的胚胎进行分割 必须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 7 滋养层细胞是高度分化的细胞 不再具有发育的全能性 8 采集的卵母细胞要培养到减数第二次分裂中期才能与精子受精 网络概览 考点一体内受精和早期胚胎发育1 精子和卵子的发生 2 早期胚胎发育 1 受精卵 个体发育的起点 2 卵裂期 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 3 桑椹胚 细胞数目在32个左右 细胞未分化 属于全能细胞 4 囊胚 内细胞团 胎儿的各种组织 滋养层 胎盘和胎膜 5 原肠胚 出现外胚层 内胚层和原肠腔 高考警示 受精过程的三个易混点 1 精子获能是指精子获得受精 能力 而不是获得能量 2 排卵是指卵子从卵泡中排出 而不是卵泡从卵巢中排出 3 受精的标志 受精完成的标志 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体 而受精完成的标志是雌 雄原核的融合 通关典题 2014 苏州模拟 下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 合子只由一个精子和卵子结合 防止多精入卵的两道屏障分别是 6 由受精卵到b阶段透明带破裂之前这一过程中 细胞数目 胚胎总体积 解题指南 解答本题的思路是 1 仔细观察b图和c图 明确每个标号代表的含义 2 从早期胚胎没有和母体建立联系来分析胚胎体积的变化 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的全能性 囊胚开始出现细胞分化 已分化成滋养层细胞和内细胞团 原肠胚已具有胚层分化 分化为外胚层和内胚层 4 内细胞团将发育成胎儿的各种组织 滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘 5 受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障 6 由受精卵到b阶段透明带破裂之前这一过程中 虽然细胞数目增多 但胚胎总体积基本不变 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 透明带反应卵细胞膜反应 6 增多基本不变 互动探究 1 上题中 a b c三图存在胚胎干细胞的是哪个 些 试分析原因 提示 a和b a是桑椹胚 桑椹胚细胞没有发生细胞分化 每个细胞都是胚胎干细胞 b是囊胚 囊胚的内细胞团细胞是胚胎干细胞 2 b图透明带破裂 该胚胎正在进行什么发育过程 提示 孵化 透明带破裂 胚胎从其中伸展出来 这个过程叫做孵化 解题金手指 卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律 1 有机物 胚胎没有和母体建立联系 没有从母体获取有机物 而一直呼吸消耗 有机物总量减少 2 细胞体积 胚胎总体积不变或略有减小 但细胞数目增多 所以每个细胞体积减小 3 细胞中dna含量 伴随细胞分裂 细胞数目增多 总dna含量增多 但每个细胞中核dna含量保持相对稳定 加固训练 下图为哺乳动物精细胞变形为精子的过程图解 请据图回答问题 1 写出上图中各部分的名称 1 2 3 4 5 6 7 8 2 精细胞变形为精子的过程中 细胞中的很多结构会消失 而细胞核和线粒体都保留下来 为什么 3 为什么精子中的线粒体集中在尾的基部 解析 图a是精细胞结构示意图 图b是变形后的精子结构示意图 图中1是高尔基体 将形成精子头部的顶体5 2是线粒体 将聚集形成图b中的7线粒体鞘 3是细胞核 将形成图b中的6精子头的主要部分 4是中心体 将形成图b中的8尾 答案 1 高尔基体线粒体细胞核中心体顶体头线粒体鞘尾 2 细胞核是精子遗传物质储存的场所 也是精卵结合后的后代遗传特性和代谢活动的控制中心 而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解有机物产生能量的场所 3 线粒体是精子维持生存和运动所需能量的 动力工厂 考点二胚胎工程的应用1 胚胎移植的理论基础 2 胚胎移植的基本程序 3 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 4 胚胎干细胞 1 概念 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细胞 2 特点 形态 体积小 细胞核大 核仁明显 功能 具有发育的全能性 体外培养 可以增殖而不发生分化 3 主要用途 治疗人类的某些顽症 培育人造组织器官 研究体外细胞分化 1 滋养层 饲养层 滋养层 囊胚时期沿透明带内壁排列的个体较小的细胞 滋养层最终发育成胎膜和胎盘 饲养层 饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞 在干细胞培养时 可作为提供干细胞分裂 增殖的营养细胞 2 不同动物胚胎移植的时间不同 牛 羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段 小鼠 家兔在桑椹胚前 几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植 因为此时分化程度高 移植成功率很低 通关典题 2014 武汉模拟 下图为牛胚胎移植示意图 请据图回答 1 牛胚胎移植程序中 通常采用进行同期发情处理 然后 用激素使供体母牛超数排卵 2 对胚胎进行质量检查时 胚胎应发育到或阶段 3 胚胎移植过程一般有和两种方法 4 过程产生的犊牛的遗传物质与 的遗传物质是否相同 为什么 5 进行胚胎移植的优势是 6 冲卵的生理基础是 7 移植的胚胎 也可以是来源于体外受精或者核移植 体外受精形成的胚胎发育成的个体可以称为 填 试管 或 克隆 动物 核移植形成的胚胎发育成的个体可以称为 填 试管 或 克隆 动物 解题指南 解答本题的关键是 1 明确胚胎移植需要胚胎发育到桑椹胚或囊胚 2 注意 是受体母牛 不影响胚胎移植的犊牛的遗传物质 解析 1 胚胎移植时供 受体牛必须处在相同的发情期 通常用激素进行处理 然后用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理 2 对胚胎进行质量检查时 胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段 3 胚胎移植方法一般有 手术法 引出受体子宫和卵巢 将胚胎注入子宫角 缝合创口 非手术法 将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位 注入胚胎 4 受体母牛只是提供胚胎发育的场所 5 进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 6 冲卵的生理基础是早期胚胎形成后 未与母体子宫建立组织上的联系 仍处于游离状态 7 体外受精获得试管动物 核移植获得克隆动物 答案 1 激素促性腺 2 桑椹胚囊胚 3 手术非手术 4 不相同犊牛的遗传物质来源于供体母牛和公牛 且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响 5 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 6 早期胚胎形成后 处于游离状态 未与母体子宫建立组织上的联系 7 试管克隆 互动探究 1 上题中 受体母牛 的作用是什么 提示 进行漫长的妊娠过程 2 上题中冲卵过程获得的是什么 提示 早期胚胎 解题金手指 克隆动物和试管动物的异同 1 试管动物和克隆动物的性状不同 前者由父本和母本共同决定 后者一般与核供体相同 2 试管动物和克隆动物的生殖方式不同 前者是有性生殖 后者是无性生殖 3 试管动物和克隆动物的产生过程不同 前者经过了体外受精过程 后者经过了核移植过程 4 试管动物和克隆动物细胞核遗传物质来源不同 前者细胞核遗传物质来自于母本和父本两个个体 后者细胞核遗传物质仅来自一个个体 5 获得试管动物和克隆动物相同之处 二者都经过早期胚胎培养和胚胎移植环节 加固训练 试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产 请根据试管牛的生产流程图回答相关问题 1 过程分别表示 2 对供体母牛的要求是 通常母牛每次只排出一枚卵母细胞 3 从母牛体内获得的卵母细胞需要到 时期 才能与精子结合 在体外培养受精卵时 需要满足以下条件 营养 温度和ph以及气体环境 4 生产上常用期的胚胎进行 过程 解析 培育试管动物首先选择遗传性能和生产性能优良的母牛 获取的卵母细胞培养到减数第二次分裂中期进行体外受精 等胚胎发育到桑椹胚或囊胚期时进行胚胎移植 答案 1 体外受精胚胎移植 2 遗传性能和生产性能优秀 3 减数第二次分裂中期无菌无毒的环境 4 桑椹胚或囊胚 资源平台 体外受精1 卵母细胞的采集和培养 1 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 直接与获能的精子在体外受精 2 大家畜或大型动物 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卵母细胞 然后在体外经人工培养成熟后 才能与获能的精子受精 2 精子的采集和获能 1 收集精子的方法 主要有假阴道法 手握法和电刺激法等 2 精子体外获能的方法 主要有培养法 啮齿动物 家兔 猪等 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 3 体外受精 获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程 典例 2014 福州模拟 培育 试管山羊 的基本过程如下图所示 据图回答下列问题 1 甲过程为 其过程中可通过给母山羊注射使其超数排卵 2 乙过程的目的之一是处理 3 乙过程与丙过程中采用的培养液成分不同 乙过程的培养液为或专用的受精培养液 丙过程的培养液为 4 丁过程是 是指将早期胚胎移植到同种的 生理状态相同的代孕母羊子宫内 解析 分析图示可知 甲过程为卵母细胞的采集 一般用促性腺激素处理良种母山羊 使其超数排卵 乙过程为精子获能以及受精 获能的精子和成熟的卵子在获能培养液或专用的受精培养液中完成受精 丙过程为早期胚胎培养 在发育培养液中进行 丁过程是胚胎移植 是指将早期胚胎移植到同种的 生理状态相同 而不是性状相同 的其他雌性动物子宫内使之继续发育 答案 1 卵母细胞的采集促性腺激素 2 对精子进行获能 3 获能培养液发育培养液 4 胚胎移植 1 2014 启东模拟 下图表示高等动物卵子的发生过程 请据图回答有关问题 1 图中a是 b是 e 过程 是指 阶段c是指个体发育的 时期 阶段d是指个体发育的 时期 2 当观察到第二极体时 可以表明 3 图中的 分别表示的过程是 其中有染色体着丝点分裂的是 填序号 4 排卵是指从中排出 刚排出的卵子尚未完全成熟 需要在内进一步成熟 解析 1 图中 为有丝分裂 可增加卵原细胞的数量 卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞 是初级卵母细胞的生长 为减数分裂 次级卵母细胞的减数第二次分裂是在受精过程中完成的 因此e是受精 b是合子 卵泡的形成是在胎儿期 减数分裂是从初情期开始的 因此c为胎儿期 d为初情期后 2 当观察到第二极体时 表明卵子已经受精 3 着丝点分裂可发生在有丝分裂中 也可以发生在减数第二次分裂中 即 过程中 4 排卵是指卵子从卵泡中排出 刚排出的卵子需要在输卵管内进一步成熟 答案 1 第一极体合子受精胎儿期初情期后 2 卵子已经受精 3 有丝分裂初级卵母细胞生长减数第一次分裂减数第二次分裂 4 卵子卵泡输卵管 2 2013 山东高考 科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞 ips 继而利用ips细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠 流程如下 1 从黑鼠体内获得体细胞后 对其进行的初次培养称为 培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂 这种现象称为 2 图中2 细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得 该过程称为 也可从灰鼠体内取出卵子 通过后进行早期胚胎培养获得 3 图中重组囊胚通过技术移入白鼠子宫内继续发育 暂不移入的胚胎可使用方法保存 4 小鼠胚胎干细胞 es 可由囊胚的分离培养获得 ips与es细胞同样具有发育全能性 有望在对人类ips细胞进行定向后用于疾病的细胞治疗 解析 本题考查动物细胞培养 胚胎工程的有关内容 1 原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养 接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖的现象 2 将早期胚胎从母体子宫中冲洗出来的操作叫冲卵 3 暂不进行胚胎移植的胚胎可放入 196 的液氮中冷冻保存 4 胚胎干细胞简称es或ek细胞 是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞 ips细胞与es细胞一样 可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病 答案 1 原代培养接触抑制 2 冲卵 或冲胚 体外受精 或核移植 3 胚胎移植冷冻 或低温 4 内细胞团细胞诱导分化 加固训练 2014 哈尔滨模拟 胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术 可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用 下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程 1 从良种母牛采集的卵母细胞 都需要进行体外培养 其目的是 从良种公牛采集的精子需后才能进行受精作用 2 在体外培养受精卵时 除了给予一定量的o2以维持细胞呼吸外 还需要提供气体以维持 3 研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器 需将目的基因导入牛受精卵 最常用的导入方法是 获得转基因母牛后 如果即说明目的基因已经表达 解析 1 人工采集的卵母细胞要在体外培养成熟后才能与获能的精子完成受精作用 同理 在体外受精前 要对精子进行获能处理 2 体外培养受精卵所需气体主要有o2和co2 o2是细胞代谢必需的 co2的主要作用是维持培养液的ph稳定 3 基因工程中把目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法 获得基因表达产物即母牛的乳汁中含有人类白细胞介素说明目的基因已经表达 答案 1 使卵母细胞成熟 或使卵母细胞获得受精能力 获能 2 co2培养液 基 的ph 3 显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素 或牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素 3 2013 新课标全国卷 阅读如下资料 资料甲 科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中 得到了体型巨大的 超级小鼠 科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草 资料乙 t4溶菌酶在温度较高时易失去活性 科学家对编码t4溶菌酶的基因进行了改造 使其表达的t4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸 在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键 提高了t4溶菌酶的耐热性 资料丙 兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体 科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内 成功产出兔甲的后代 证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育 回答下列问题 1 资料甲属于基因工程的范畴 将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用法 构建基因表达载体常用的工具酶是和 在培育有些转基因植物时 常用农杆菌转化法 农杆菌的作用是 2 资料乙中的技术属于工程的范畴 该工程是指以分子生物学相关理论为基础 通过基因修饰或基因合成 对进行改造 或制造一种的技术 在该实例中 引起t4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变 3 资料丙属于胚胎工程的范畴 胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到种的 生理状态相同的另一个雌性动物体内 使之继续发育成新个体的技术 在资料丙的实例中 兔甲称为体 兔乙称为体 解题指南 解答本题需要注意以下两点 1 动植物基因工程中目的基因导入方法的不同 前者一般用显微注射法 后者常用农杆菌转化法 2 蛋白质工程应先研究蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 然后再进行基因修饰或基因合成 解析 本题以现代生物科技资料为命题线索 综合考查基因工程 蛋白质工程和胚胎工程等知识 1 将基因表达载体导入受精卵常用的方法是显微注射法 构建基因表达载体常用的工具酶是限制性核酸内切酶和dna连接酶 在培育转基因植物时常用农杆菌转化法 因为农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物 2 蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 通过对基因修饰或改造 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质的技术 该实例中 t4溶菌酶空间结构改变的原因是该酶肽链的氨基酸序列发生了改变 3 胚胎工程中获得的早期胚胎要移植到同种的雌性动物体内 资料丙中 兔甲提供早期胚胎 为供体 兔乙接受早期胚胎 为受体 答案 1 显微注射限制性核酸内切酶dna连接酶农杆菌可感染植物 将目的基因转移到受体细胞中 2 蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸 3 同供受 4 2014 郑州模拟 随着科学技术的发展 人们可以根据需求来改造生物的性状 如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解 据图回答问题 1 在此过程中涉及的细胞水平的现代生物技术手段主要有 2 在基因工程中 我们称 为 在 进入 之前要用等工具来构建基因表达载体 能实现 进入 的常用方法是 3 图中 一般经处理可以得到 从 到 的过程中一般利用去核后未受精的卵细胞作为受体 而不用普通的体细胞 原因是 4 下列a d中表示 到 过程中正确的操作方法的是 把 送入 的最佳时期是 5 是 的后代 那么 的遗传性状和最相似 为什么 如果 的数量太少 常用来扩增 要实现 批量生产血清白蛋白 则要求 的性染色体是 利用该方法得到的动物叫做 6 用这种方法生产药物与工厂化生产药物相比 前者的优越性在于 7 和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物 这类转基因动物被称为 解析 1 在此过程中涉及的细胞水平的现代生物技术手段主要有核移植和动物细胞培养 2 基因工程的工具有限制酶 dna连接酶和载体 要将目的基因导入动物细胞常采用的方法是显微注射法 3 动物细胞培养时要用胰蛋白酶处理使组织中的各个细胞分散开来 之所以采用卵细胞作为受体细胞 是因为卵细胞大 易操作 分化程度低 体细胞的细胞核在卵细胞的细胞质中才能表现出全能性 4 胚胎分割是将内细胞团分成几等份 所以答案选b 5 胚胎移植的最佳时期是早期胚胎的桑椹胚期或囊胚期 克隆牛与提供细胞核的个体性状最相似 要从乳汁中获取血清白蛋白 则该牛应该是产乳汁的雌牛 其性染色