高中生物 专题3 胚胎工程复习方略配套课件 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 曲细精管 初情期 初级精母细胞 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 2 卵子的发生 1 场所 卵巢 2 时期 和初情期后 精子头 头部顶体 精子尾 线粒体鞘 胎儿期 3 过程 如图 初情期后 卵原细胞 初级卵母细胞生长 透明带形成 透明带卵黄膜 初级卵母细胞 m 受精 合子 第二极体 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 3 过程 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 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 发育成外胚层和内胚层 发育成胎儿的 内细胞团 滋养层 胎膜和胎盘 点拨 精子的形成开始于初情期 而卵子形成开始于胎儿时期 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 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 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 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 获能溶液 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 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 3 生理学基础 相同 游离 免疫排斥反应 生理和 组织联系 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 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 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 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 形态 体积 细胞核 明显 功能 具有发育的 体外培养 可 而不 治疗人类某些顽症 培育 研究体外细胞分化的理想材料 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 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 解题指南 1 考查实质 早期胚胎发育的过程和各时期细胞的特点 2 解题关键 通过内细胞团 可判断为囊胚期 解析 选d 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 将来分化成不同的器官 是最关键的时期 分化发生于自囊胚期开始的整个生命进程中 胚胎分割应选择囊胚期或32细胞期 互动探究 1 图中 细胞的特点是什么 在胚胎工程中有何应用 提示 细胞为胚胎干细胞 未分化 具有发育的全能性 可用于胚胎分割 2 图中所示时期继续发育将形成什么结构 与该时期最大的区别是什么 提示 原肠胚 出现外 中 内三胚层的分化 变式备选 2012 杭州模拟 关于原肠胚和囊胚的比较 以下说法不正确的是 a 原肠胚时期细胞分化是由于遗传物质突变引起的b 原肠胚时期的细胞出现了细胞分化 但遗传物质未发生改变c 囊胚期内细胞团的各细胞结构功能基本相同d 囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是转录水平上的差异引起的 解析 选a 原肠胚时期细胞分化是由于基因的选择性表达引起的 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 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 典例训练3 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 广东高考 华南虎是国家一级保护动物 可采用试管动物技术进行人工繁殖 该技术包括的环节有 转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆 胚胎移植a b c d 解析 选d 试管动物技术利用了体外受精和胚胎移植 未涉及转基因 核移植以及体细胞克隆技术 2 下列有关哺乳动物精子和卵子的发生以及受精作用的叙述 正确的是 a 采集到的精子和卵子相遇即可发生受精作用b 排卵就是排出成熟卵子的过程c 卵子形成时的分裂过程均在卵巢内完成d 受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体 解析 选d 采集到的精子需经过获能处理后 才能与卵子发生受精作用 不同的动物排出的卵子不同 有的排出的是初级卵母细胞 有的排出的是次级卵母细胞 不是排出成熟卵子 卵子排出后需在输卵管中进一步完成成熟的过程 卵子形成时的分裂过程不全是在卵巢内完成的 次级卵母细胞在精子进入卵黄膜后 受到刺激完成减数第二次分裂 形成两个极体 因此 在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体时 说明受精作用已经完成 3 2012 安师大附中模拟 下列关于动物胚胎移植的叙述中 错误的是 a 受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植b 受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态c 超数排卵技术要使用一定的激素d 试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行 解析 选a 在动物胚胎移植过程中 移植的对象是早期胚胎 而不是受精卵 4 下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述 正确的是 a 卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加b 胚胎分割获得的后代性状一定相同c 胚胎干细胞具有细胞核大 核仁小和蛋白质合成旺盛等特点d 胚胎干细胞是一类未分化细胞 可从早期胚胎中分离获取 解析 选d 卵裂期胚胎中细胞数目增加 而有机物总量不断减少 生物的性状受遗传物质和环境因素共同作用 胚胎分割获得的后代性状不一定相同 胚胎干细胞是一类可从早期胚胎中分离获得的未分化细胞 其具有细胞核大 核仁大 蛋白质合成旺盛等特点 5 2011 江苏高考 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 解析 选b 胚胎工程中的主要技术有 体外受精技术 胚胎分割技术 胚胎移植技术等 其中 胚胎移植技术是最为突出的一项技术 要求较高 胚胎移植的时机应在受精卵发育到8细胞以上的胚胎时 如早期囊胚 此时 胚胎未着床 仍处于游离状态 若进入原肠胚时期 则因胚胎的着床而难以进行剥离 6 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