高考生物一轮复习 专题三 胚胎工程课件 新人教版.ppt

专题三胚胎工程 最新考纲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 考纲解读1 胚胎发育的基本过程与胚胎移植的时机2 胚胎干细胞的特点及其实践应用3 胚胎移植的生理基础及基本程序 知识点一体内受精和早期胚胎发育 答案 曲细精管 初情期 卵巢 性别分化 胚胎时期 看一看 体外受精常用的采卵方法有哪些 答案 用促性腺激素处理 从输卵管冲取卵子 从活体动物卵巢吸取卵母细胞 答案 透明带反应 卵黄膜封闭作用 胎膜和胎盘 思一思 为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究 会为胚胎工程提供理论基础 请结合本节内容举例说明 答案 胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的 本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律 人们正是在认识了这些自然规律的基础上 在体外进行有效的模拟 才使卵母细胞能在体外成熟 精子能在体外完成获能 获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精 体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等 这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果 知识点二体外受精和早期胚胎培养 议一议 试管牛的工厂化流程如何 答案 试管牛 工厂化生产的技术流程图 如右图 看一看 如何进行牛胚胎的分割 答案 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 知识点三胚胎工程的应用及前景 答案 桑椹胚或囊胚 具有发育的全能性 精子和卵子发生的比较 胚胎干细胞克隆 1 要注意区分受精的标志和受精过程结束的标志 受精的标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 受精过程结束的标志是雌 雄原核融合成合子 2 受精过程中有三大反应 作用 顶体反应 透明带反应 卵黄膜封闭作用 三大反应 作用 的作用不同 顶体反应主要是形成精子穿越放射冠的通路 透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障 卵黄膜封闭作用则是防止多精子入卵受精的第二道屏障 3 动物排出卵子的成熟程度不同 有的可能是次级卵母细胞 如猪 羊等 有的可能是初级卵母细胞 如马 犬等 但它们都要在输卵管内进一步成熟 当达到减数第二次分裂的中期时 才具有与精子受精的能力 4 胚胎早期培养过程中有两次用到了显微镜进行检查 在进行卵母细胞成熟培养前 要抽取卵母细胞在显微镜下检查并挑选 胚胎培养前要用显微镜检查受精卵 一 体内受精与胚胎发育1 受精作用 1 受精作用的场所 输卵管 2 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发生相应的生理变化后 才获得受精能力的生理现象 胚胎工程及应用 原因解释 精液由精子和精清 精浆 两部分组成 精清中含有一种能抑制精子获能的物质 因此 在一般情况下 精液中的精子无法获能 只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时 由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制 才能引起精子获能 精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异 但主要是子宫和输卵管 卵子的准备 在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期 才具有与精子受精的能力 3 受精阶段 四步曲第一步 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 雄原核形成和雌原核形成 第四步 合子形成 雌雄原核融合形成合子 受精卵 2 胚胎发育过程 二 体外受精与胚胎的早期培养1 体外受精的原理 人工模拟体内环境 包括营养 温度 ph等 使初级卵母细胞成熟和精子获能 最终完成受精和胚胎保存 2 体外受精主要操作步骤 1 卵母细胞的采集方法一 对小型动物一般采用促性腺激素处理 排卵后直接从输卵管中冲取卵子 直接与获能的精子在体外受精 方法二 对大型动物一般采用从活体的卵巢中吸取卵母细胞 经体外人工培养成熟后与获能的精子在体外受精 2 精子的采集和获能采集方法 假阴道法 手握法和电刺激法等 获能方法 培养法和化学诱导法 3 受精 获能精子和成熟卵子在共同培养一段时间后便可受精 3 胚胎的早期培养 1 培养的目的 检测受精状况和受精卵的发育能力 2 培养液的成分 水 无机盐 有机盐 维生素 激素 氨基酸 核苷酸以及动物血清等 3 胚胎去向 冷冻保存 移植到受体动物子宫内培养 三 胚胎移植及胚胎分割移植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 2 胚胎移植的实质胚胎移植实质上是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 3 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 提醒 胚胎移植的供体和受体必须是同种生物 同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征 作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种 供体则为优良的品种 胚胎移植的意义 大大缩短了供体本身的繁殖周期 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 4 胚胎分割 1 材料选择 发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 2 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 3 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 四 胚胎工程的三个操作流程1 试管动物生产流程 2 克隆动物的培育流程 3 胚胎移植的培育流程以牛胚胎移植为例 1 选择的对象包括良种公牛 母牛和普通母牛 处理是指对良种母牛和普通母牛做同期发情处理 以使其生殖器官的生理变化相同 同时要对良种母牛做超数排卵处理 以促其多产生卵子 2 冲卵是指将早期胚胎从良种母牛子宫内冲洗出来 而不是冲洗出卵子 3 良种牛后代的遗传特性是由供体公牛和母牛决定的 受体母牛只是提供了胚胎发育的场所 不影响后代的遗传特性 4 胚胎移植培育流程中有两次使用促性腺激素 第一次是对供 受体进行同期发情处理 第二次用于供体的超数排卵 胚胎工程包括早期胚胎发育 早期胚胎的培养 胚胎工程中一些操作技术等内容 这些知识在高考真题中都有考查过 考查胚胎工程时 常常与其他知识结合起来考查 如与动物的个体发育和减数分裂联系起来进行考查 还可结合基因工程 克隆技术等进行综合考查 典例1 2011 浙江卷 培育 试管山羊 的基本过程如下图所示 若要培育成功 下列叙述正确的是 a 甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵b 乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟c 丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液d 丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状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 生理状态相同的其他雌性动物子宫内使之继续发育 故a项正确 答案a 训练1 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 精子与卵黄膜相互融合 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黄膜封闭作用 卵子完成减数第二次分裂是在雄原核形成时进行的 答案a 训练2 2011 济宁期末 胚胎分割要将内细胞团均等分割的原因是 a 以免影响胚胎的恢复和进一步发育b 保证遗传物质的平均分配c 确保胚胎发育后期营养物质的供应d 防止分割而来的两个体性状差异大解析在胚胎分割中要注意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 答案a 训练3 世界卫生组织解释克隆为 遗传上同一的机体或细胞系 株 的无性繁殖 相对于植物克隆而言 动物尤其是高等动物的克隆比较困难 下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤 据图回答下列问题 1 方法2获得的小牛的遗传物质来源于 方法3中 和 发育成的小牛的遗传物质 相同 不同 2 细胞b取自囊胚的 具有全能性 称为 细胞 囊胚 已经 尚未 出现分化 3 应用图示方法 得到的小牛与供体1的遗传物质最相似 4 克隆也可以理解为复制 拷贝 结合世界卫生组织的定义 你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆 5 美国总统奥巴马签署行政令 决定解除对使用联邦政府资金支持胚胎干细胞研究的限制 对此 各界反应不一 你的态度及理由是 解析 1 图中细胞b是囊胚中的内细胞团分离出的胚胎干细胞 其中的遗传物质来自供体1和2 经方法2胚胎干细胞核移植后形成的重组细胞发育成的早期胚胎再移植后得到的个体 还含有供体3的细胞质中的遗传物质 方法3为胚胎分割 和 中的细胞都是由同一个受精卵发育而来的 故遗传物质相同 2 内细胞团的细胞具有发育的全能性 从中分离出的为胚胎干细胞 因囊胚期的细胞已有滋养层和内细胞团之分 故已经开始出现细胞分化 3 用供体1的体细胞进行细胞核移植后得到的克隆动物的遗传物质与供体1基本相同 4 克隆有分子水平如pcr技术 细胞水平如杂交瘤细胞的培养 器官水平如克隆动物器官和个体水平如植物组织培养等 5 本小题具有开放性 但要注意态度和理由的一致性 答案 1 供体1和供体2及供体3相同 2 内细胞团胚胎干已经 3 1 4 制备单克隆抗体 植物组织培养 pcr技术等 5 支持 胚胎干细胞的研究 有利于治疗人类某些顽症 治疗性克隆 以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等 反对 胚胎干细胞取自胚胎 胚胎也是生命 另外可能被用于克隆人的研究 引起伦理问题得分要诀正确识图 析图是解题的关键 图中方法1为体细胞核移植 方法2为胚胎细胞核移植 方法3为胚胎分割移植 在此基础上才能确定不同方法所得小牛遗传物质的来源 1 干细胞分类干细胞分为三类 全能干细胞 多能干细胞 专能干细胞 胚胎干细胞为全能干细胞 2 胚胎干细胞 es细胞 的应用前景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细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能 2 培育成组织器官 用于器官移植 胚胎干细胞 3 对es细胞的培养和诱导 为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段 4 es细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究 提醒胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 包括人类囊胚的内细胞团 具有胚胎细胞的特性 它能长期维持未分化状态 又有全能分化的潜能 在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型 在特定的环境诱导下 能分化成各类细胞 因此 它是细胞的源头 是全能细胞 并能够制造机体需要的全部细胞 干细胞是一类细胞 包括多种不同功能的干细胞 它们能不断的分裂分化 补充体内的各种细胞 高考对于此部分知识的考查多与其它知识结合在一起综合考查 对干细胞的理解不到位 认为它们只能分裂不能分化或者只能分化不能分裂等错误的认识导致做题出错 另外有些同学对获取干细胞的时期掌握不好 也是做题出错的原因 典例2 2009 辽宁 宁夏理综 下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图 请回答下面的问题 1 胚胎干细胞是从动物胚胎发育至 期的内细胞团或胎儿的 中分离得到的一类细胞 2 图中分化程度最低的干细胞是 在体外培养条件下 培养液中加入 因子 可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化 3 在机体内 皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因 的结果 4 某患者不能产生正常的白细胞 通过骨髓移植可以达到治疗的目的 骨髓移植的实质是将上图的 细胞移植到患者体内 5 若要克隆某种哺乳动物 从理论上分析 上述红细胞 白细胞 神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的 其原因是 6 若某药物可抑制肝肿瘤细胞dna分子的复制 使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的 期 7 在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段 用 细胞与骨髓瘤细胞融合 经多次筛选最终得到能分泌 的杂交瘤细胞 解析 1 胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 囊胚阶段细胞开始分化为内细胞团和滋养层细胞 2 图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞 全能性最高 在体外培养条件下 该种干细胞可诱导分化形成不同类型的组织细胞 培养液中加入分化诱导因子 3 细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果 4 骨髓是人体的造血组织 存在造血干细胞 骨髓的治疗的实质是将上图的造血干细胞移植到患者体内 5 克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核 而成熟的红细胞没有细胞核 所以不能作为供体 6 细胞周期包括分裂间期和分裂期 分裂间期完成dna分子的复制和有关蛋白质的合成 7 单克隆抗体过程中的细胞融合阶段 用b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 筛选最终得到能分泌一种特异性抗体的杂交瘤细胞 答案 1 囊胚原始性腺 2 胚胎干细胞分化诱导 3 选择性表达 4 造血干 5 红细胞细胞中无细胞核 6 间 7 b淋巴特异性抗体 训练4 2011 安徽安庆四校联考 现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血 在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病 就可以通过血液中的干细胞来为其治病 关于这个实例说法正确的是 a 用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病 需要激发细胞的所有全能性b 用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病c 如果要移植用他的干细胞培育出的器官 需要用到细胞培养技术d 如果要移植用他的干细胞培育出的器官 应该长期给他使用免疫抑制药物 解析用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病 不需要激发细胞的所有全能性 用脐带血中的干细胞只能培育出人体的许多器官 用来移植 但不是所有疾病都能治疗 如流行性疾病 如果要移植用他的干细胞培育出的器官 需要用细胞培养技术 如果要移植用他的干细胞培育出的器官 由于是自身的细胞培育成的 没有免疫排斥反应 所以不用长期给他使用免疫抑制药物 答案c 1 2011 广东卷 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 解析本题考查胚胎工程的应用 属于对识记 理解层次的考查 试管动物技术是指把经过体外受精获得的早期胚胎移植到代孕动物子宫发育而产生的动物 答案d 2 2011 江苏卷 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要加入血清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受精卵发育到桑椹胚阶段就可以进行胚胎移植 所以b选项的叙述是错误的 答案b 3 2010 江苏卷 下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述 错误的是 a 对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理b 人工授精后的一定时间内 收集供体原肠胚用于胚胎分割c 利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎d 一次给受体母羊植入多个胚胎 可增加双胞胎和多胞胎的比例解析本题考查了胚胎工程及考生理解问题的能力 进行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎 b项错误 答案b 4 2010 江苏卷 17 老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的 淀粉样蛋白体 它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降 某些基因的突变会导致 淀粉样蛋白体的产生和积累 下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是 a 胚胎移植技术b 胚胎干细胞技术c 单克隆抗体技术d 基因治疗技术解析本题考查了现代生物技术的应用 采用胚胎干细胞技术可以产生新的神经元细胞 单克隆抗体技术定向改善免疫能力 基因治疗技术可以从基因水平对老年痴呆进行治疗 而胚胎移植技术则不能治疗老年痴呆 正确选项为a 答案a 5 2009 江苏卷 8 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 胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割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 解析本题考查胚胎干细胞的知识 a选项卵裂期细胞不断分裂但胚胎体积不变 故细胞数目增多但有机物逐渐消耗而减少 b选项中内细胞团是囊胚时期的 不是原肠胚时期的 c选项胚胎干细胞具有细胞体积小 细胞核大 核仁比较大而明显的特点 d选项胚胎干细胞是全能干细胞 是未分化细胞 答案d 6 2011 福建卷 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 过程如下图 请回答问题 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 在对胎儿进行镰刀型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mst 对扩增产物进行切割 产生多个片段的酶切产物 据此判断 mst 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 据此判断该胎儿为 正常 患者 携带者 解析分析题中过程图可发现 过程 指的是精子获能处理 则代表胚胎移植 在产前基因诊断时 要先从羊水中的胎儿细胞提取dna进行pcr扩增 然后用限制性核酸内切酶mst 进行切割 以得到多种不同长度的酶切产物 基因 分析电泳带谱可判断 胎儿不含致病基因 表现应该正常 答案 1 精子获能胚胎移植 2 dna限制性核酸内切 3 正常 7 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 解析 1 胚胎工程中卵母细胞的采集常从活体输卵管中获取 也可以从已处死的雌性动物卵巢中获取 2 图示为转基因技术在胚胎工程中的应用 图中的高血压相关基因为目的基因 质粒作为载体 构建重组质粒时 需用同种限制酶切割目的基因和质粒分子 由于二者有相同限制酶切割位点 二者可以连接形成基因表达载体 3 目的基因的表达检测可以分别在分子水平和个体水平检测 即检测体内是否产生相关蛋白质和是否出现高血压症状 4 题中转基因大鼠培育过程中 用到的生物技术有转基因技术 体外受精技术 早期胚胎培养和胚胎移植技术 其中后三者属于胚胎工程技术 答案 1 卵巢 2 目的基因载体同种限制性核酸内切酶 或 同种限制酶 限制酶切割位点 3 检测到体内有相关蛋白出现高血压 4 体外受精 8 2010 海南卷 选修模块3 现代生物科技专题 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 常使用的激素是 4 利用基因工程可以获得转基因牛 从而改良奶牛的某些性状 基因工程的四个基本操作步骤是 基因表达载体的构建 和 若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素 则所构建的基因表达载体必须包括 某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子 和复制原点等 将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是 显微注射法 农杆菌转化法 为获得能大量产