【步步高】高考生物一轮复习 第十单元 第38讲 胚胎工程教学案 苏教版 (1).doc

第38讲胚胎工程考纲要求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()。考点一体内受精和早期胚胎发育重要程度：1精子和卵子的发生的比较项目精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体2受精(1)精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。(2)卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。(3)受精过程：获能的精子穿过放射冠和透明带精卵通过细胞表面的糖蛋白相互识别精子遗传物质进入卵细胞。3胚胎发育过程：受精卵卵裂桑椹胚囊胚原肠胚胚层分化胚体形成幼体。(1)哺乳动物的早期胚胎发育是在输卵管中进行的，一般到桑椹胚期进入子宫，囊胚期着床。(2)卵裂：细胞分裂方式是有丝分裂。(3)囊胚：由滋养层细胞和内细胞团构成，内细胞团细胞具有发育全能性，能分化出幼体动物的所有组织器官。(4)原肠胚：出现了三个胚层和原肠腔。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防止多精子入卵的机制包括：第一道屏障：透明带反应；第二道屏障：卵细胞膜反应。3受精标志和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；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。4卵裂期细胞体积、数量及胚胎总体积的变化细胞体积缩小，细胞数量增加，胚胎总体积不变或略有缩小。1 下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是()a绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性b卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大c囊胚的滋养层细胞具有发育全能性d原肠胚发育分化形成内、外两个胚层答案a解析同种动物精卵细胞表面有相互识别的特异性蛋白，所以能进行特异性识别。卵裂球尚未着床，不能从母体获得营养物质，所以细胞的体积会随分裂次数增加而不断减小。囊胚外表有一层扁平细胞，称为滋养层，将发育成胎盘和胎膜等附属结构，囊胚内部的内细胞团细胞具有发育全能性。原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层。2 关于受精过程的叙述，错误的是()a获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠b透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障c精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵d雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂答案a解析受精时精子依次穿越放射冠和透明带；阻止多精入卵的屏障依次是透明带反应和卵细胞膜反应；卵子完成减数第二次分裂是在雄原核形成时进行的。3 高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂。经32细胞期、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。如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，有关叙述不正确的是()a依次为滋养层、内细胞团b高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期32细胞期囊胚期原肠胚期幼体，其中最关键的时期是原肠胚期c高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束d进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行答案d解析图示为囊胚期结构，图中依次为滋养层、内细胞团。高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵卵裂期32细胞期囊胚期原肠胚期幼体，其中原肠胚分化形成三胚层，将来分化成不同的组织、器官，是最关键的时期。分化开始于囊胚期。考点二体外受精和早期胚胎培养重要程度：1 体外受精(1)卵母细胞的采集和培养(2)精子的采集和获能(3)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作用。2 胚胎的早期培养(1)目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。(2)培养液成分巧记(3)胚胎处理：受体移植或冷冻保存。1 原肠胚不属于早期胚胎早期胚胎是指可用于移植的胚胎，包括原肠胚之前的囊胚、桑椹胚，甚至更早的阶段。2 胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分不完全相同胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等。易错警示(1)获得精子和卵子后，两者并不立即在体外结合：需要对精子进行获能处理，并将卵母细胞培养成熟至减数第二次分裂中期。(2)胚胎发育的过程中，细胞的全能性并非完全相同，桑椹胚具有全能性，囊胚是开始分化的阶段，原肠胚时期已出现高度分化。1 培育“试管山羊”的基本过程如图所示。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_或专用的受精溶液，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。答案(1)卵母细胞的采集促性腺激素(2)对精子进行获能(3)获能溶液发育培养液(4)胚胎移植解析分析图示可知，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溶液或专用的受精溶液中完成受精。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为新个体。考点三胚胎移植和胚胎分割移植与胚胎干细胞重要程度：1 胚胎移植(1)概念剖析供体：能提供早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到胚胎的雌性动物。受体：同种的、生理状态相同的其他雌性动物。结果：产生新个体。(2)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(3)生理学基础移入：排卵后，供、受体生殖器官的生理变化是相同的。收集：早期胚胎处于游离状态。存活：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。遗传性：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不受任何影响。(4)基本程序：对供、受体的选择和处理配种或进行人工授精对胚胎的收集、检查、培养或保存胚胎移植移植后检查。2 胚胎分割(1)概念方法：机械方法。分割份数：将早期胚胎切割成二分胚、四分胚或八分胚等。目的：获得同卵双胎或多胎。(2)定位：动物无性繁殖或克隆的方法之一。(3)材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(4)要求：将内细胞团均等分割。3 胚胎干细胞(1)干细胞概念：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。分类：专能干细胞、多能干细胞、全能干细胞。(2)胚胎干细胞的应用为新药的药理、药效毒理等细胞水平的研究提供材料，大大减少了新药研究所需动物的数量，降低了成本。将给人类疾病的治疗带来全新的医疗手段。结合基因工程等技术培育生长快、抗病力强、高产的家畜品种等。1 探究用于移植的胚胎来源及生殖方式(1)核移植无性繁殖。(2)体外受精有性生殖。(3)体内受精冲卵移植有性生殖。2 同期发情和超数排卵所使用的激素一样吗？答案不一样，同期发情处理一般用雌激素，超数排卵处理用促性腺激素。3 胚胎移植过程要经过两次检查，分别是：冲卵后，对胚胎进行质量检查；移植后进行是否妊娠检查。1 通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述，正确的是()a对供体和受体母牛都要进行相同激素处理b受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行c对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植d胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低答案d解析在胚胎移植时，需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，而对受体母牛进行同期发情处理时通常不用促性腺激素，而是用孕激素或前列腺素，a项错误；胚胎移植技术中，移植的胚胎可来自体内受精后发育获得的，也可以是体外受精后进行培养得到的早期胚胎，b项错误；胚胎移植时，移植的胚胎不能用原肠胚，而应该用桑椹胚或囊胚，c项错误；目前二分胚进行胚胎移植的成功率较高，而同卵多胎的成功率很低，d项正确。2 如图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。(1)阶段常用_激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。(2)冲卵的生理基础是_。(3)阶段对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到_或_阶段。(4)若要通过获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对阶段检查合格的胚胎进行_技术处理，该过程中应注意对_进行均等分割。(5)es或ek细胞的形态特征是_，在培养液中加入_，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。答案(1)促性腺(2)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系(3)囊胚桑椹胚(4)胚胎分割内细胞团(5)体积小、细胞核大、核仁明显分化诱导因子解析(1)胚胎工程中常用促性腺激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。(2)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系，这是冲卵的生理基础。(3)胚胎移植前对胚胎进行质量检查，这时的胚胎应发育到囊胚或桑椹胚阶段。(4)应用胚胎分割技术可以获得遗传物质完全相同的多个新个体，胚胎分割时注意对内细胞团进行均等分割。(5)胚胎干细胞具有体积小、细胞核大、核仁明显等形态特征，胚胎干细胞在培养时加入分化诱导因子，可诱导其向不同类型的组织细胞分化。高考模拟提能训练高考题组1 (2013江苏卷，13)软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为hh的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是()a首先经超排卵处理后进行体外受精b从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型c根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎d将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫答案d解析胚胎移植的时期是桑椹胚或囊胚，d错误。2 (2013山东卷，35)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，流程图如下：(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_，也可以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细胞同样具有发育的全能性，有望在对人类ips细胞进行定向_后用于疾病的细胞治疗。答案(1)原代培养接触抑制(2)冲卵体外受精(3)胚胎移植冷冻(或低温)(4)内细胞团诱导分化解析从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，分瓶后的培养为传代培养；培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制；细胞胚胎可从灰鼠输卵管内冲卵获得；重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内，暂不进行胚胎移植的胚胎可放入196 的液氮中冷冻保存；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。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，可以作为干细胞的来源，ips与es细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。模拟题组3 下列关于胚胎工程的叙述，错误的是()a体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精b受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植c早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清d试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术答案b解析胚胎工程中，受精卵一般发育到囊胚或桑椹胚阶段进行胚胎移植。4 毛角蛋白型中间丝(kif )基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转kif 基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。(1)过程中最常用的运载工具是_，所需要的酶是限制性核酸内切酶和_。(2)在过程中，用_处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5% co2的气体环境中，co2的作用是_。(3)在过程中，用_处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行_处理。(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_。在胚胎移植前，通过_技术可获得较多胚胎。答案(1)质粒dna连接酶(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养基(液)的ph(3)促性腺激素(或促滤泡素、孕马血清)去核(4)(早期)胚胎培养技术胚胎分割解析(1)基因工程中，运载工具包括质粒、噬菌体及动植物病毒等，其中质粒是最常用的运载工具；所需工具酶是限制性核酸内切酶和dna连接酶。(2)分散皮肤组织块成单个细胞可使用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)。在动物细胞培养过程中，co2的作用是维持培养基(液)ph的相对稳定。(3)要得到更多的卵(母)细胞需用促性腺激素对动物进行超数排卵处理；成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要来自于供体核。(4)把重组细胞培养到早期胚胎叫早期胚胎培养技术；在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎。1 下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，下列相关描述正确的是()a图中3是透明带，7是原肠腔b发育的先后顺序是甲丙乙c1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织d甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性答案a解析图中甲是桑椹胚，乙是囊胚，丙是原肠胚。图中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4囊胚腔，5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。2 下列关于培育良种“试管动物”的叙述，正确的是()a从附睾中取出的是已获能的成熟精子b采集卵母细胞前必须对良种母畜进行配种c供体包括提供配子且遗传性状优良的雌性和雄性个体d将早期胚胎移植到代孕母畜中，经发育可获得表现型与受体相同的后代答案c解析从附睾中取出的精子并没有获能，故a错误；采集卵母细胞前需要对良种供、受体母牛用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理，但不需要进行配种，故b错误；供体是提供胚胎的动物，包括提供配子且遗传性状优良的雌性和雄性个体，故c正确；将早期胚胎移植到代孕母畜中，经发育可获得表现型与供体相似的后代，故d错误。3 下列有关胚胎工程的叙述，正确的是()a胚胎分割时分割的份数越多，移植的成功率越高b受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植c胚胎干细胞具有发育的全能性，可从早期胚胎中分离获取d通过胚胎干细胞核移植，可以培育出与细胞核供体完全相同的复制品答案c解析胚胎分割时需保证每一部分都有内细胞团，因此分割的份数与移植的成功率不成正比。受精卵发育到桑椹胚或囊胚阶段即可进行胚胎移植。细胞质内也含有少量的遗传物质，故培育出的生物个体与细胞核供体不完全相同。4 如图是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答下列问题。(1)方法和方法均用到的生物技术有_和_。(2)用激素处理的目的是使b牛_，从b牛体内获得的卵母细胞需要培养到_(时期)才能与精子结合。(3)a牛的精子要与b牛的卵细胞结合，完成受精作用，必须先_。卵子受精的标志是_。(4)生产上常用_期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得多个性状相同的家畜个体，可以使用_技术。答案(1)动物细胞培养胚胎移植(2)超数排卵减数第二次分裂中期(3)获能在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到两个极体(4)桑椹胚或囊胚胚胎分割解析(1)方法、中都用到了动物细胞培养技术和胚胎移植技术。(2)超数排卵应用促性腺激素处理，获得的卵母细胞需要在减数第二次分裂中期才能与精子结合。(3)体外受精前应该让精子获能，然后才能完成受精作用。卵子受精的标志是卵细胞膜和透明带之间能观察到两个极体。(4)胚胎移植常用桑椹胚或囊胚进行，胚胎分割能同时获得性状相同的多个个体。5 胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图回答下列问题：(1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于_，细胞b的名称是_。(2)应用2中牛完成体内受精的场所是_，刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为_，胚胎种植后可以通过_从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有_(至少答出2种)等。(3)应用3中细胞c、d分别取自_、_。(4)应用4中通过_技术获得二分胚和，同时，可以通过取样_进行分子水平的早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞水平上通过对_的分析进行性别鉴定。答案(1)供体1和供体2m中期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞)(2)输卵管桑椹胚或囊胚胎盘体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植(3)原始性腺(或生殖腺)早期胚胎(囊胚的内细胞团)(4)胚胎分割滋养层染色体(或性染色体)解析(1)由图示可看出应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于供体1和供体2，细胞b为处于m中期的卵母细胞。(2)牛体内受精的场所为输卵管。胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚进行移植，胚胎种植后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的物质，试管牛的产生应用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术手段。(3)细胞c来自生殖腺，而细胞d来自早期胚胎。(4)利用胚胎分割可获得多胚，利用滋养层的细胞可进行早期胚胎性别鉴定，也可通过对染色体的分析进行性别鉴定。6 美国政府曾批准首例胚胎干细胞(es细胞)人体临床实验。请回答下列与胚胎干细胞有关的问题：(1)运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞，培养过程如下：早期胚胎内细胞团胚胎干细胞。在培养过程中，必须用_处理内细胞团，使之分散成单个细胞。胚胎干细胞的结构特点是_。在培养动物细胞时，培养液中加入抗生素的目的是_。(2)体外培养胚胎干细胞时，通常要加入_等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的_和_；早期胚胎发育到_阶段以前的细胞是全能细胞。(3)胚胎干细胞可被应用于_等领域。(4)你支持应立法保护利用胚胎干细胞进行治疗性克隆吗？请陈述理