高中生物：胚胎工程专题复习(五)—专题三知识点分析人教版选修3

选修三专题复习 五 选修三专题复习 五 专题三胚胎工程专题三胚胎工程 知识梳理知识梳理 3 13 1 体内受精和早期胚胎发育体内受精和早期胚胎发育 一 精子和卵子的发生一 精子和卵子的发生 精子的发生精子的发生 场所 睾丸 场所 睾丸 时期 从初情期开始 直到生殖机能衰退 时期 从初情期开始 直到生殖机能衰退 过程 过程 精原细胞精原细胞 多个精原细胞多个精原细胞 初级精母细胞初级精母细胞 初级精母细胞初级精母细胞 次级精母细胞次级精母细胞 精子细胞精子细胞 精子细胞精子细胞 精子精子 其中细胞核变为精子头部的主要部分 高尔基体发育为头部的顶体 中心体演变为其中细胞核变为精子头部的主要部分 高尔基体发育为头部的顶体 中心体演变为 精子的尾 线粒体形成线粒体鞘 其它物质浓缩为原生质滴精子的尾 线粒体形成线粒体鞘 其它物质浓缩为原生质滴 卵子的发生卵子的发生 场所 卵巢 场所 卵巢 时期 胚胎在性别分化以后 包括胎儿期和初情期后 时期 胚胎在性别分化以后 包括胎儿期和初情期后 过程 卵原细胞过程 卵原细胞 多个卵原细胞多个卵原细胞 初级卵母细胞胞初级卵母细胞胞 次级卵母细胞次级卵母细胞 卵细胞卵细胞 卵泡主要由卵母细胞和卵泡细胞组成的 生长中的卵泡的卵母细胞与周围卵泡细胞突入卵泡腔形成卵泡主要由卵母细胞和卵泡细胞组成的 生长中的卵泡的卵母细胞与周围卵泡细胞突入卵泡腔形成 卵丘 排卵 卵母细胞与周围透明带卵丘 排卵 卵母细胞与周围透明带 由糖蛋白组成由糖蛋白组成 放射冠 放射冠 透明带外的一层卵泡细胞透明带外的一层卵泡细胞 从卵泡中排从卵泡中排 出的过程 排卵后卵泡位置形成黄体 出的过程 排卵后卵泡位置形成黄体 精子与卵细胞比较精子与卵细胞比较 相似点 最初阶段均进行有丝分裂 不断增加生殖原细胞的数量 经过两次减数分裂才能形成精子相似点 最初阶段均进行有丝分裂 不断增加生殖原细胞的数量 经过两次减数分裂才能形成精子 和卵子 和卵子 不同点 一个精原细胞不同点 一个精原细胞 四个精子 一个卵原细胞四个精子 一个卵原细胞 一个卵子 精子形状为蝌蚪状 卵子为球形 一个卵子 精子形状为蝌蚪状 卵子为球形 精子的形成从初情期开始 而多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的 精子的形成从初情期开始 而多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的 二 受精二 受精 概念概念 指精子和卵子结合形成合子指精子和卵子结合形成合子 即受精卵即受精卵 的过程 的过程 标志标志 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 场所场所 输卵管 输卵管 过程过程 受精前的准备阶段 受精前的准备阶段 准备阶段准备阶段 1 1 精子获能 即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后 才能获得受精能力精子获能 即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后 才能获得受精能力 的现象 的现象 准备阶段准备阶段 2 2 卵子的准备 即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期时 才具备受精能力 卵子的准备 即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期时 才具备受精能力 受精阶段 精 卵相遇受精阶段 精 卵相遇 顶体反应顶体反应 顶体酶释放顶体酶释放 溶解卵丘细胞溶解卵丘细胞 放射冠放射冠 穿越放射冠穿越放射冠 接触透明接触透明 带带 顶体酶溶解透明带顶体酶溶解透明带 穿越透明带穿越透明带 接触卵黄膜接触卵黄膜 产生透明带反应产生透明带反应 形成第一道屏障形成第一道屏障 精子被微绒精子被微绒 毛抱合毛抱合 精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合 精子进入卵精子进入卵 产生卵黄膜封闭作用产生卵黄膜封闭作用 形成第二道屏障形成第二道屏障 形成雄原核形成雄原核 形成雌原核形成雌原核 雌雄原核发育 移动 接触 合并雌雄原核发育 移动 接触 合并 形成受精卵 形成受精卵 意义 维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定意义 维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 对于生物的遗传和变异十分重要 对于生物的遗传和变异十分重要 三 胚胎发育 指受精卵发育成幼体的过程 三 胚胎发育 指受精卵发育成幼体的过程 受精卵受精卵最初发育在输卵管进行有丝分裂 最初发育在输卵管进行有丝分裂 卵裂期 特点 在透明带内进行有丝分裂 细胞数量不断增加 但胚胎总体积并不增加 或略有减卵裂期 特点 在透明带内进行有丝分裂 细胞数量不断增加 但胚胎总体积并不增加 或略有减 少 少 桑椹胚 特点 胚胎细胞数目达到桑椹胚 特点 胚胎细胞数目达到 3232 个左右时 胚胎形成致密的细胞团 形似桑椹 是全能细胞 个左右时 胚胎形成致密的细胞团 形似桑椹 是全能细胞 囊胚 特点 细胞开始出现分化 该时期细胞的全能性仍比较高 外为滋养层细胞 将发育成胎囊胚 特点 细胞开始出现分化 该时期细胞的全能性仍比较高 外为滋养层细胞 将发育成胎 膜和胎盘 聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团 将来发育成胎儿的各种组织 中间的空腔膜和胎盘 聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团 将来发育成胎儿的各种组织 中间的空腔 称为囊胚腔 囊胚进一步扩大 会导致透明带的破裂 胚胎从其中伸展出来 称为孵化 称为囊胚腔 囊胚进一步扩大 会导致透明带的破裂 胚胎从其中伸展出来 称为孵化 原肠胚 特点 有了内胚层和外胚层的分化 由内胚层包围的囊腔叫原肠腔 滋养层发育为胎儿的原肠胚 特点 有了内胚层和外胚层的分化 由内胚层包围的囊腔叫原肠腔 滋养层发育为胎儿的 胎膜和胎盘 胎膜和胎盘 3 23 2 体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养 一 体外受精一 体外受精 卵母细胞的采集和培养卵母细胞的采集和培养 主要方法 第一种方法 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 直主要方法 第一种方法 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 第二种方法 从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞 第三种方法是借助接与获能的精子在体外受精 第二种方法 从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞 第三种方法是借助 超声波探测仪 腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞 采集的卵母细胞 都要在体外经人超声波探测仪 腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞 采集的卵母细胞 都要在体外经人 工培养成熟后 才能与获能的精子受精 工培养成熟后 才能与获能的精子受精 精子的采集和获能精子的采集和获能 收集的方法收集的方法 假阴道法假阴道法 手握法和电刺激等 手握法和电刺激等 获能处理获能处理 在体外受精前 要对精子进行获能处理在体外受精前 要对精子进行获能处理 培养法 将取自附睾的精子 放入人工配制的培养法 将取自附睾的精子 放入人工配制的 获能液中 培养一段时间精子就可获能 如啮齿动物 家兔和猪 获能液中 培养一段时间精子就可获能 如啮齿动物 家兔和猪 化学法 将精子放在一定浓度的化学法 将精子放在一定浓度的 肝素或钙离子载体肝素或钙离子载体 A23187A23187 溶液中 用化学药物诱导精子获能 如牛 羊 溶液中 用化学药物诱导精子获能 如牛 羊 受精 受精 获获能能的的精精子子和和培培养养成成熟熟的的卵卵细细胞胞在在获获能能溶溶液液或或专专用用的的受受精精溶溶液液中中完完成成受受精精过过程程 二 胚胎的早期培养二 胚胎的早期培养 胚胎的早期培养 精子与卵子在体外受精后 应将受精卵移入胚胎的早期培养 精子与卵子在体外受精后 应将受精卵移入发育培养液发育培养液中继续培养 以检查受精状中继续培养 以检查受精状 况和受精卵的发育能力 培养液成分较复杂 除一些无机盐和有机盐外 还需添加维生素 激素 氨况和受精卵的发育能力 培养液成分较复杂 除一些无机盐和有机盐外 还需添加维生素 激素 氨 基酸 核苷酸等营养成分 以及动物血清等物质 当胚胎发育到适宜的阶段时 可将其取出向受体移基酸 核苷酸等营养成分 以及动物血清等物质 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 不同动物胚胎移植的时间不同 植或冷冻保存 不同动物胚胎移植的时间不同 3 33 3 胚胎工程的应用及前景胚胎工程的应用及前景 一 胚胎移植 一 胚胎移植 概念 指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 生理状概念 指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 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 胚胎工程技术包含的内容主要有 体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞培养等 胚胎工程技术包含的内容主要有 体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞培养等 地位 胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道地位 胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道 工序工序 胚胎移植的现状和意义 胚胎移植的现状和意义 加速育种工作和品种改良 加速育种工作和品种改良 大量节省购买种畜的费用 大量节省购买种畜的费用 一胎多产 一胎多产 保存品种资源和濒危物保存品种资源和濒危物 种 种 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 缩短繁殖周期缩短繁殖周期 增加一生繁殖的后代数量 增加一生繁殖的后代数量 生理学基础 生理学基础 动物发情排卵后 同种动物的供 受体生殖器官的生理变化是相同的 这就为供体的胚胎移入受体动物发情排卵后 同种动物的供 受体生殖器官的生理变化是相同的 这就为供体的胚胎移入受体 提供了相同的生理环境 提供了相同的生理环境 早期胚胎形成后在一定时间内处于游离状态 这就为胚胎的收集提供了可能 早期胚胎形成后在一定时间内处于游离状态 这就为胚胎的收集提供了可能 受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应 这为胚胎在受体的存活提供了可能 受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应 这为胚胎在受体的存活提供了可能 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系 但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系 但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响 基本程序主要包括基本程序主要包括 1 1 对供 受体的选择和处理 选择遗传特性和生产性能优秀的供体 有健康的体质和正常繁殖能力的 对供 受体的选择和处理 选择遗传特性和生产性能优秀的供体 有健康的体质和正常繁殖能力的 受体 供体和受体是同一物种 并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受体 供体和受体是同一物种 并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 理 对供体 受体进行选择对供体 受体进行选择 供体 遗传性能和生产性能优秀的个体 供体 遗传性能和生产性能优秀的个体 受体 健康和正常繁殖能受体 健康和正常繁殖能 力的个体 力的个体 同期发情处理 具体做法 注射相关激素 同期发情处理 具体做法 注射相关激素 3 3 采集卵母细胞 方法 注射促性腺激素使供体超数排卵 采集卵母细胞 方法 注射促性腺激素使供体超数排卵 2 2 配种或进行人工授精 配种或进行人工授精 超数排卵的母牛发情后 选择同种优秀的公牛进行配种或人工受精 超数排卵的母牛发情后 选择同种优秀的公牛进行配种或人工受精 精子来源 同种优良的雄性动物 精子来源 同种优良的雄性动物 3 3 对胚胎的收集 检查 培养或保存 配种或输精后第 对胚胎的收集 检查 培养或保存 配种或输精后第 7 7 天 用特制的冲卵装置 把供体母牛子宫内天 用特制的冲卵装置 把供体母牛子宫内 的胚胎冲洗出来的胚胎冲洗出来 也叫冲卵也叫冲卵 对胚胎进行质量检查 此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段 将收集 对胚胎进行质量检查 此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段 将收集 的胚胎直接向受体移植或放入 的胚胎直接向受体移植或放入 196 196 的液氮中保存 的液氮中保存 4 4 对胚胎进行移植 对胚胎进行移植 手术法 引出受体子宫和卵巢 将胚胎注入子宫角 缝合创口 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 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 5 5 移植后的检查 对受体母牛进行是否妊娠的检查 移植后的检查 对受体母牛进行是否妊娠的检查 二 胚胎分割二 胚胎分割 概念 是指采用机械方法将早期胚胎切割概念 是指采用机械方法将早期胚胎切割 2 2 等份 等份 4 4 等份或等份或 8 8 等份等 经移植获得同卵双胎或多胎等份等 经移植获得同卵双胎或多胎 的技术 的技术 意义 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质 属于无性繁殖 意义 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质 属于无性繁殖 理论基础 动物胚胎细胞的全能性 所以胚胎分割的时期为发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 理论基础 动物胚胎细胞的全能性 所以胚胎分割的时期为发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 操作过程 用分割针或分割刀片将胚胎切开 吸出其中的半个胚胎 注入预先准备好的空透明带中 操作过程 用分割针或分割刀片将胚胎切开 吸出其中的半个胚胎 注入预先准备好的空透明带中 或直接将裸半胚移植给受体 使用的主要仪器是实体显微镜和显微操作仪 或直接将裸半胚移植给受体 使用的主要仪器是实体显微镜和显微操作仪 操作注意事项 操作注意事项 对囊胚阶段的胚胎进行分割时 要将内细胞团均等分割 原因是内细胞团一般到囊对囊胚阶段的胚胎进行分割时 要将内细胞团均等分割 原因是内细胞团一般到囊 胚阶段才出现 它是发育为胚胎本身的基础细胞 其他细胞为滋养细胞 只为胚胎和胎儿发育提供营胚阶段才出现 它是发育为胚胎本身的基础细胞 其他细胞为滋养细胞 只为胚胎和胎儿发育提供营 养 若分割时不能将内细胞团均等分割 会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强 少的部分发养 若分割时不能将内细胞团均等分割 会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强 少的部分发 育受阻或发育不良 甚至不能发育等问题 育受阻或发育不良 甚至不能发育等问题 胚胎分割的份数越多 操作的难度会越大 移植的成功胚胎分割的份数越多 操作的难度会越大 移植的成功 率也越低 率也越低 胚胎分割技术的缺陷 胚胎分割技术的缺陷 刚出生动物的体重偏低 毛色和斑纹还存在差异 刚出生动物的体重偏低 毛色和斑纹还存在差异 采用胚胎分割技术产采用胚胎分割技术产 生同卵多胎的可能性是有限的 生同卵多胎的可能性是有限的 三 胚胎干细胞三 胚胎干细胞 哺乳动物的胚胎干细胞哺乳动物的胚胎干细胞 简称简称 ESES 或或 EKEK 细胞 是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 细胞 是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 特点特点 形态 体积小 细胞核大 核仁明显 形态 体积小 细胞核大 核仁明显 功能 具有发育的全能性 可分化为成年动物体内任何一种组织细胞 功能 具有发育的全能性 可分化为成年动物体内任何一种组织细胞 在体外培养的条件下 在体外培养的条件下 ESES 细胞可以增殖而不发生分化 对它可以进行冷冻保存 也可以进行遗传改细胞可以增殖而不发生分化 对它可以进行冷冻保存 也可以进行遗传改 造 造 主要用途主要用途 可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律 可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律 是在体外条件下研究细胞分化的理想材料 在培养液中加入分化诱导因子 如牛黄酸等化学物质时 是在体外条件下研究细胞分化的理想材料 在培养液中加入分化诱导因子 如牛黄酸等化学物质时 就可以诱导就可以诱导 ESES 细胞向不同类型的组织细胞分化 这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手细胞向不同类型的组织细胞分化 这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手 段 段 可以用于治疗人类的某些顽疾 如帕金森综合症 少年糖尿病等 可以用于治疗人类的某些顽疾 如帕金森综合症 少年糖尿病等 利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性 移植利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性 移植 ESES 细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复 正常功能 正常功能 随着组织工程技术的发展 通过随着组织工程技术的发展 通过 ESES 细胞体外诱导分化 定向培育出人造组织器官 用于器官移植 细胞体外诱导分化 定向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 解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题 强化训练强化训练 1 1 下列不是精子 卵子发生的区别的是下列不是精子 卵子发生的区别的是 A A 初级精母 卵母细胞的形成时间 初级精母 卵母细胞的形成时间 B B M M I I 和和 M M 的时间连续性的时间连续性 C C 成熟生殖细胞是否经过变形 成熟生殖细胞是否经过变形 D D 成熟生殖细胞中染色体的数量 成熟生殖细胞中染色体的数量 2 2 下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述 正确的是 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 A 卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加 B B 胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 C 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 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 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胚胎干细胞是一类未分化细胞 可从早期胚胎中分离获取 3 3 哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是 A A 细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大 细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大 B B 细胞的数目增多 有机物含量大增 细胞的数目增多 有机物含量大增 C C 每个细胞的 每个细胞的 DNADNA 含量不断增加 全能性增高含量不断增加 全能性增高 D D 逐渐出现了原肠腔 并有了胚层的分化 逐渐出现了原肠腔 并有了胚层的分化 4 4 下列有关动物胚胎移植的叙述中 错误的是下列有关动物胚胎移植的叙述中 错误的是 A A 受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 B B 受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 C C 超数排卵技术要使用一定的激素 超数排卵技术要使用一定的激素 D D 试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行 试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行 5 5 以下对于胚胎移植意义的说法正确的是 以下对于胚胎移植意义的说法正确的是 良种畜群迅速扩大 加速了育种工作和品种改良良种畜群迅速扩大 加速了育种工作和品种改良 在世界范围内 胚胎移植不受时间和地域的限制 大量节省了购买种畜的费用在世界范围内 胚胎移植不受时间和地域的限制 大量节省了购买种畜的费用 利用胚胎冷冻保存技术 建立胚胎库 保存品种资源和濒危物种利用胚胎冷冻保存技术 建立胚胎库 保存品种资源和濒危物种 在肉用家畜的生产中 一次给受体移入多个胚胎 可增加双胎和多胎的比例在肉用家畜的生产中 一次给受体移入多个胚胎 可增加双胎和多胎的比例 A A B B C C D D 6 6 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 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 以下说法不正确的是的其他雌性动物的体内 以下说法不正确的是 A A 这里说的同 这里说的同 种种 是指同一是指同一 物种物种 B B 将加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛 生出荷斯坦奶牛 可以移植成功 将加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛 生出荷斯坦奶牛 可以移植成功 C C 同种动物之间的生理特征相近 进行胚胎移植易于成功 同种动物之间的生理特征相近 进行胚胎移植易于成功 D D 不管是否妊娠 同种动物生殖器官的生理变化都是一样不管是否妊娠 同种动物生殖器官的生理变化都是一样 7 下列关于胚胎工程的叙述 正确的是 下列关于胚胎工程的叙述 正确的是 A A 胚胎工程的大多数技术是在体内条件下进行的 胚胎工程的大多数技术是在体内条件下进行的 B B 体外受精过程不属于胚胎工程技术 体外受精过程不属于胚胎工程技术 C C 早 早期胚胎的培养过程是胚胎工程技术的范畴期胚胎的培养过程是胚胎工程技术的范畴 D D 胚胎工程属于胚胎移植的范畴 胚胎工程属于胚胎移植的范畴 8 采集的卵母细胞 都要在体外经人工培养成熟后 才能与获能的精子受精 以下原因不正确的是 采集的卵母细胞 都要在体外经人工培养成熟后 才能与获能的精子受精 以下原因不正确的是 A A 卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程 卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程 B B 动物排出的卵子成熟程度不同 动物排出的卵子成熟程度不同 C C 体外人工培养至减数第二次分裂中期时 才算成熟 体外人工培养至减数第二次分裂中期时 才算成熟 D D 冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大 冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大 9 9 胚胎干细胞的功能特性不包括 胚胎干细