与胚胎工程有关知识点分析.doc

与胚胎工程有关知识点分析一、考纲要求（：对所列知识点要知道其含义，能够在试题所给予的相对简单的情境中识别和使用它们。：理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情景中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。）43 胚胎工程 （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）胚胎工程的应用二、构建框架：三、知识梳理：3.1 体内受精和早期胚胎发育1、精子的发生场所：睾丸时间：从初情期开始，到生殖机能衰退过程：（1）精原细胞多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂）（2）1个初级精母细胞2个次级精母细胞4个精子细胞（通过减数分裂，即MI和MII）（3）精子细胞精子（通过变形）（细胞核变成精子头的主要部分；高尔基体发育成头部的顶体；中心体演变成精子的尾；线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘；细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴，最后脱落）2、卵子的发生场所：卵巢、输卵管时间：性别分化以后（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备），从初情期开始，到生殖机能衰退过程：（1）卵原细胞初级卵母细胞（2）1个初级卵母细胞1个次级卵母细胞第一极体（排卵前后完成）（3）1个次级卵母细胞1个卵子第二极体（精子和卵子结合过程中完成）3、受精概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。场所：雌性的输卵管内过程：（1）受精前的准备阶段1：精子获能（2）受精前的准备阶段2：卵子的准备（M中期）（3）受精阶段：a.精子穿越放射冠：顶体反应（顶体酶）b.精子穿越透明带：透明带反应（阻止多精入卵的第一道屏障）c.进入卵黄膜：卵黄膜封闭作用（阻止多精入卵的第二道屏障）d.原核形成（雄原核的体积略大于雌原核）e.配子结合完成标志：透明带与卵黄膜的间隙可以观察到两个极体4、早期胚胎发育场所：输卵管、子宫卵裂期：细胞在透明带中进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是细胞囊胚：有囊胚腔，出现了囊胚从透明带中伸展出来的孵化过程（细胞开始分化的时期）原肠胚：内细胞团细胞形成外胚层和内胚层、中胚层，滋养层发育成胎膜和胎盘，内胚层包围着原肠腔（“一腔三层”）3.2 体外受精和早期胚胎培养1、试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。（有性生殖过程）2、卵母细胞的采集和培养方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取卵子（针对实验动物，家畜猪、羊等）方法二：从屠宰母畜卵巢中采集方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜卵巢中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛）3、精子的采集和获能采集的方法：假阴道法、手握法和电刺激法获能的方法：培养法（通过获能培养液）：对于啮齿目动物、家兔和猪等动物化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187）：对于牛、羊等家畜。4、体外受精 获能溶液或专用的受精溶液受精：获能的精子 培养成熟的卵子 完成受精5、胚胎早期培养条件：受精卵在发育培养液中培养培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等不同动物胚胎移植的时间不同：牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段，人的胚胎到816个细胞阶段移植。6、画出试管牛工业化生产的技术流程图3.3 胚胎工程的应用及前景1、胚胎移植（1）概念：是指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，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫受体。（2）地位：胚胎移植是转基因、核移植、或体外受精等技术的最后一道“工序”（3）现状：在牛的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。（4）意义：加速育种工作和品种改良 大量节省购买种畜的费用；一胎多产；保存品种资源和濒危物种；可充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期；受体的主要任务是妊娠和育仔。（5）生理学基础：供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为胚胎收集提供可能受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎的存活提供可能胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系但其遗传物质不受影响（6）基本程序：供、受体的选择和处理超数排卵配种或人工受精胚胎收集（冲卵）胚胎的检查、培养（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）或保存（196的液氮）胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）妊娠检查分娩2、胚胎分割（动物无性繁殖或克隆）（1）概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。（2）仪器设备：实体显微镜和显微操作仪（3）操作程序：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿 用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空透明带或直接将裸半胚移植给受体。分割囊胚时要将内细胞团均等分割。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎DNA分析性别鉴定。(3)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。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。（4）局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异，同卵多胎的可能性有限。3、胚胎干细胞（1）概念：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。（2）形态上：体积小、细胞核大、核仁明显（3）功能上：具有发育的全能性，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可增殖而不发生分化；可冷冻保存；可进行遗传改造 （4）应用：冷冻保存或遗传改造 治疗人类的某些顽症，人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症等，已成为医学上尚未攻克的顽症。培育出人造组织器官，用于器官移植ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。四、与本章节内容有关的联系：有丝分裂与减数分裂的过程、遗传的基本规律、遗传病的分析、细胞的全能性、细胞的分化、细胞膜的特性、基因工程、细胞工程五、题型分析角度一：考查学生对两大遗传定律的理解与掌握情况及胚胎工程的有关知识。例一. 1999年4月23日晚9时，在广州中山医科大学第一附属医院出生一健康女婴，她是我国首例第三代试管婴儿，父母身体健康。婴儿的母亲7年前生下一男婴，孩子一岁后发病。最后死于脑出血，5年后，她第二次怀孕6个月时，到医院抽羊水及脐带血诊断，发现胎儿是男孩，而且是血友病患者，遂引产。夫妇二人最后来到中山医科大学附属医院做试管婴儿。医生培养了7个可做活体检查的胚胎，并抽取每个胚胎12个细胞进行检查后，选择了两个胚胎进行移植，最后一个移植成功。根据此资料回答下列问题：（1）试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕、生产的过程相同之处是 _，不同点在于_ _ _（2）血友病的遗传方式为_，如果用H（h）表示血友病基因或正常基因，则父、母亲的基因分别是_和_。如果该夫妇再生一男孩，患血友病的概率是_（3）医生抽取活体胚胎的1或2个细胞后，可通过观察_，判断早期胚胎的性别，你认为医生应选用_性胚胎进行移植，原因是_。应用现代生物技术，现在人们已能够选取最理想的胚胎，其基因型应该是_。自然状态下，出现这样胚胎的概率是_。该实例体现了现代科学技术应用于社会和人类生活的重要意义。答案.（1）通过有性生殖产生 在母体子宫内发育形成胎儿，受精作用在体外，并在体外发育成早期胚胎进行胚胎移植 （2）伴X隐性遗传 XHY XHXh 1/2 （3）染色体组成 女 男性胎儿从母亲获得h基因，患病可能为50% XBXB 1/4变式题（2011福建卷）1、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，过程如右图。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）在对胎儿进行镰刀形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。然后用对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，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，据此判断胎儿为 （正常/患者/携带者）。变式题（2011福建卷）2、(8分) 供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。下图是治疗性克隆的过程图解。 (1)正常情况下，去核的卵细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中 期的卵细胞。 (2)重组细胞发育的过程中，细胞开始分化发生在 期。(3)治疗性克隆所用到的技术名称是 ，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可采用 技术。 (4)已知患者又是红绿色盲的女性，图中提供卵细胞的为完全正常的年轻女性。移植器官后，该患者所生育子代红绿色盲的情况是 。 答案： (8分，(1)(3)小题每空1分，(4)(5)每小题2分) (1)M (2)囊胚 (3)核移植技术 胚胎分割 (4)男孩红绿色肓,女孩不一定(5)（至少写出两条，只要答案符合题意就给分）角度二：考查学生对动物细胞核的全能性、细胞的分化理解和基因环境对性状的影响掌握情况及胚胎干细胞的有关知识。例二（2011福建卷）2、 克隆羊“多利”的问世，很快在全世界引发了一场大讨论，其中关于“治疗性克隆”的问题也成为人们关注的焦点。下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答：(1)过程A表示_，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由_细胞提供细胞质，进行人工重组。(2)经过程B得到的结构中，是未分化的细胞，因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下，胚胎干细胞具有增殖能力并保持_状态。(3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞核_。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是_的结果。(4)对于“治疗性克隆”仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？为什么？_。解析：(1)从图中可以看出，A是细胞核移植的过程。(2)胚胎干细胞在体外培养的时候，能保持分化的状态。(3)在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，但是动物细胞核的全能性可以表达出来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性的表达。答案：(1)细胞核移植(次级)卵(母)(2)未分化(3)全能性可以表达基因的选择性表达(4)符合，因为脐带血不是来自于胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞(或脐带血是身外之物，属于废物利用，符合伦理道德)变式题1、降生于山东曹县五里墩的克隆牛，从体细胞的培养、胚胎的构建到胚胎的移植都是在中国完成的，故称之为中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛。从2002年1月18日至2月11日五里墩克隆牛基地连续诞生了14头中国克隆牛犊。这群“出身不凡”的牛犊，被认为是我国生命科学和生物技术领域的又一重大突破，标志着我国动物克隆研究已跻于世界先进水平行列。用于克隆研究的供体细胞来源于两头优质成年牛的耳成纤维细胞，一头来自高产黑白花奶牛，另一头为优质肉牛盖普威公牛。受体卵母细胞来自鲁西黄牛的卵巢。科研人员在实验室内共培养了980枚重构卵，有261枚发育成克隆囊胚，有230枚移植到112头代孕母牛，其中12头怀孕成功的代孕母牛共产犊14头(只有存活32天的“科科”细胞核来自盖普威)，现存活5头，分别是动动、金金、银银、多多和福福。DNA检测证明，所有克隆牛犊与代孕母牛没有遗传关系。中科院院长路甬祥认为，克隆技术有很多优点：可控制性别，经济效益显著，克隆胚胎取材简单、成本低，可加快我国家畜品种更新换代的速度。请根据上述材料回答问题：（1）中国克隆牛培育过程中用到的细胞工程技术有 、 和 。（2）获得克隆牛的繁殖方式是 ，克隆牛的培育成功，证明动物细胞也具有 。（3）科科和成活的5头牛性别分别是 。（4）获得重构卵多采用卵母细胞的原因是 ，卵母细胞的作用是 ，代孕母牛的作用是 。（5）以性染色体为XY的牛体细胞核取代卵细胞核，多次卵裂后，植入母牛子宫孕育，所生牛犊 A为雌性 B性别不能确定 C为雄性 D雌、雄性比例为1：1（6）多多、福福是世界上首次出现的双细胞克隆牛，其克隆样本是年产万千克的奶牛，试分析它们将来也一定高产吗?（7）成活的5头克隆牛中“动动”的体部花片和其他牛犊略有区别，黑色毛看起来比例小了点，引起这种差别的原因可能是 造成的。这说明生物的遗传是 共同作用的结果。（8）奶牛传统生育方式为一胎只生一头，但专家们在借腹牛体内植入两枚克隆牛胚胎，成功培育了孪生克隆牛，其意义是 。（9）中国克隆牛研究首席科学家陈大元认为，克隆动物及其制品绝对安全，理由是 。 （10）我国权威人士表示，今后我国要大力发展养牛业，试从能量流动角度说明原因。（1）细胞核移植；组织培养；动物胚胎移植 （2）无性繁殖；全能性 （3）雄性、雌性（4）个体大易操作；为早期胚胎发育提供营养物质；为胚胎发育提供场所 （5）C （6）不一定，因为环境因素如饲养条件跟不上也会影响产奶量。（7）受体卵母细胞的细胞质遗传物质；细胞核和细胞质（8）为我国高产奶牛的迅速繁育开辟了新途径变式题2（2009四川卷）.（22分）回答下列、两个小题。.将小鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞（命名为M细胞），再将M细胞移植到糖尿病模型小鼠（胰岛细胞被特定药物破坏的小鼠）体内，然后小鼠的血糖浓度，结果如图所示（虚线表示正常小鼠的血糖浓度值）。请回答相关问题：（1）实验用的胚胎干细胞取自小鼠的早期囊胚，取出胚胎后一般用酶将其分散成单个细胞。（2）根据实验结果可以判定M细胞已具有细胞的功能。说明判定的理由。（3）用胰岛素基因片段做探针，对小鼠胚胎干细胞和M细胞进行检测。请在下表的空格中填上检测结果（用“+”表示能检测到，用“-”表示不能检测到）。用探针检测细胞的DNA用探针检测细胞的RNA胚胎干细胞M细胞胚胎干细胞M细胞上述实验结果表明，胚胎干细胞通过定向分化为M细胞。（4）若将M细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，重组细胞能否分化为其他类型细胞？，请说明理由。【答案】.（12分）（1）胰蛋白酶 （2）胰岛B 胰岛B细胞分泌的胰岛素是唯一降血糖的激素 （3）基因的选择性表达（胰岛素基因的表达） （4)能 细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质（细胞核的全能性） 【解析】本题考查的知识点如下：1.糖尿病的机制 2.细胞的全能性和基因表达的相关知识1糖尿病的机制 由于胰岛B细胞受损导致无法合成胰岛素来降血糖，血糖浓度过高随尿排出，导致糖尿病的产生。本题中通过曲线反应了未移植M细胞和移植M细胞下血糖浓度的变化，可见移植M细胞血糖浓度降低，显然M细胞发挥了胰岛B细胞的功能2细胞的全能性和基因表达的相关知识第（4）小问中考查了动物细胞核具有全能性的原因，即细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质；第（3）问中通过表格的形式要求学生补充实验的结果，首先学生要明确这里的M细胞是通过小鼠的胚胎干细胞经过细胞增殖、分化而产生的，由于是通过有丝分裂增殖，所以M细胞和胚胎干细胞的DNA是一样的，然而细胞分化的实质为基因的选择性表达，追究到原因就是相同的DNA转录形成了不同的RNA，进一步合成了不同的蛋白质，所以M细胞和胚胎干细胞中的RNA是不一样的，从而在进行DNA探针杂交试验时出现了如表格中显示的杂交结果。角度三、基因工程与胚胎工程的整合例题三（2011山东卷）、人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死的雌鼠_中获取。（2）图中的高血压相关基因作为_，质粒作为_,二者需用_切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有_有关。（3）子代大鼠如果_和_，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是_、早期胚胎培养和胚胎移植。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜 。（对物质的吸收具有选择透过性）变式题1（2010海南卷）请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：（1）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、以及在母体中发育和产出等过程。（2）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和。（3）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常