动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础

1 动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础 I 2 胚胎干细胞的移植 I 3 胚胎工程的应用 4 体外受精与早期胚胎培养过程5 胚胎发育的过程分析6 胚胎移植的理论基础7 胚胎工程的实际应用 对应学生用书220页 一 受精1 准备阶段 包括 和 2 受精阶段 1 精子与卵子相遇时 首先发生 以形成精子穿越放射冠的通路 2 防止多精子入卵受精的两道屏障是 和 作用 3 判断卵子是否受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙可观察到 对应学生用书220页 二 胚胎发育 2 早期胚胎发育的阶段 1 桑椹胚 这一阶段的细胞都属于 3 原肠胚 具有 外胚层和 三个胚层 以及由内胚层包围的 三 体外受精和早期胚胎培养1 体外受精阶段 2 胚胎的早期培养 1 培养液成分包括无机盐 有机盐 维生素 激素 氨基酸 核苷酸以及 等物质 2 牛 羊一般培养到 或囊胚阶段 人的试管胚胎一般要培养到 阶段 四 胚胎工程1 胚胎移植 1 概念 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 的其他雌性动物体内 使之继续发育为新个体的技术 2 理论基础 排卵后 供 受体 的生理变化是相同的 早期胚胎形成后 在一定时间内处于 未与母体子宫建立组织上的联系 受体对外来胚胎基本上不发生 反应 供体胚胎可与受体子宫建立正常的 联系 而 不受影响 3 基本程序 对供受体的 配种或进行 对胚胎的收集 检查 培养或保存 对胚胎进行 移植后的检查 2 胚胎分割 1 概念 采用机械方法将 切割成2等份 4等份或8等份等 经移植获得 或 的技术 2 材料 应选择发育良好 形态正常的 或 3 要求 在对囊胚阶段的胚胎进行分割时 要注意将 均等分割 否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 五 胚胎干细胞1 来源 是由 或 中分离出来的一类细胞 2 特点 自主核对 一 精子获能卵子的准备顶体反应透明带反应卵黄膜封闭两个极体二 有丝分裂不增加缩小全能细胞各种组织胎膜和胎盘内胚层中胚层原肠腔三 卵母细胞精子血清桑椹胚8 16个细胞四 同种的 生理状态相同生殖器官游离状态免疫排斥生理和组织遗传特性选择和处理人工授精移植早期胚胎同卵双胎多胎桑椹胚囊胚内细胞团五 早期胚胎原始性腺细胞核核仁全能性分化 1 精子和卵子在发生上有何区别2 胚胎移植的理论依据是什么 考点1体内受精和早期胚胎发育1 精子与卵子发生的比较 对应学生用书221页 2 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 才具有与精子受精的能力 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 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 配子结合 雌雄原核融合形成合子 受精卵 3 早期胚胎发育 1 过程 受精卵 卵裂期 桑椹胚 囊胚 原肠胚 2 图示 例1下列不是精子 卵细胞发生的区别的是 A 初级精母细胞 初级卵母细胞的形成时间B M 和M 的时间连续性C 成熟生殖细胞是否经过变形D 成熟生殖细胞中染色体的数量 解析 初级精母细胞是雄性动物初情期开始后 才由精原细胞分裂形成的 而初级卵母细胞是在胎儿期完成的 精子的产生在M 和M 是连续的 而卵细胞产生通过M 形成次级卵母细胞 在精子与卵子的结合过程中才完成M 精子细胞形成后变形为蝌蚪状 卵细胞不需要变形 成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成 都含有亲本体细胞一半的染色体数目 答案 D 例2 2009 海南卷 请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题 1 精细胞经变形后 高尔基体发育形成精子的顶体 顶体内含有的 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带 2 某动物排卵时 减数第一次分裂尚未完成 此时卵子处于 卵母细胞阶段 当该细胞发育至减数第二次分裂 期时 才具备受精能力 若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体 则表明 过程已完成 3 动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内 使之继续发育成为新个体的技术叫做胚胎移植 为了获得更多的早期胚胎 常用 激素对供体进行处理 其目的是获得更多的 经人工授精后可得到早期胚胎 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 4 若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体 可对发育到桑椹胚或囊胚阶段的早期胚胎进行 处理 再植入受体内 若要对早期胚胎进行长期保存 应将其置于 条件下 解析 本题主要考查受精作用 胚胎移植和胚胎分割的有关知识 1 精子在穿过放射冠和透明带过程中发生了顶体反应 主要借助于顶体酶的作用 2 排卵和受精两个阶段并非是减数分裂完成后进行的 而是在减数分裂进行中发生的 3 胚胎移植要有生理学基础才能成功 为了扩大良种母畜的繁育功能需用激素处理 活细胞的细胞膜有一定的选择透过性 所以不被染色 4 胚胎分割可得到同卵双胎或多胎 早期胚胎可长期冷冻保存 答案 1 顶体酶 2 初级中受精 3 生理状态促性腺卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性 4 胚胎分割冷冻 或液氮 考点2胚胎移植的理论基础及操作过程分析1 理论基础 1 胚胎移入受体的生理基础 哺乳动物发情后 生殖器官的生理变化相同 2 胚胎收集的理论基础 早期胚胎形成后 处于游离状态 未与母体子宫建立组织上的联系 3 胚胎在受体内存活的生理基础 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 4 胚胎在受体内正常发育的生理基础 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织上的联系 但遗传特性不受影响 2 基本操作程序 以牛为例 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 重要考点提示1 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换 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 3 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 例3科学家运用胚胎移植技术培育试管牛时 首先用激素促进良种母牛超数排卵 然后进行体外受精和培育 最后把胚胎送入母牛子宫内 孕育成小牛产出 下列分析错误的是 A 供体与受体在胚胎移植前后的生理环境须保持一致B 在胚胎移植前可采用胚胎分割技术快速繁殖良种牛C 运用胚胎移植技术培育的试管牛属于动物克隆范畴D 须配制一系列不同成分的培养液以培养不同发育时期的胚胎 解析 胚胎移植是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 胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程 此过程的胚胎属有性生殖的产物 克隆是无性生殖的一种主要手段 答案 C 例4 2010 深圳检测 牛胚胎移植的基本程序如图所示 请据图回答 1 图中a b c过程分别是指 2 供体母牛的主要职能是 受体母牛必须具备 3 为了提高牛胚胎的利用率 常采取的方法是 处理的时期是 理由是 4 从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞 称为ES或EK细胞 这类细胞的形态特征有 5 你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些 解析 1 a过程是良种母畜在激素刺激下的超数排卵 b是用人工方法将母畜体内已经开始发育的受精卵取出的冲卵过程 c是将符合移植要求的早期胚胎移植到受体母畜子宫内的过程 2 供体母牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎 受体母牛则是提供胚胎发育场所 所以受体母牛应具有健康的体质和健康的繁殖能力 3 因在桑椹胚和囊胚期细胞还未开始分化 所以应在此时期进行分割 4 因受精卵早期的分裂速度很快 细胞来不及生长 下一次分裂就开始 所以形成的胚胎干细胞 ES或EK细胞 的特点是细胞体积小 细胞核大 核仁明显 答案 1 超数排卵冲卵胚胎移植 2 只产生具有优良遗传特性的胚胎健康的体质和正常的繁殖能力 3 胚胎分割移植桑椹胚或囊胚期此时还未出现细胞分化 4 体积小 细胞核大 核仁明显 5 胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度 迅速推广新品种 典例1 2010 温州4月 下列有关胚胎工程的叙述 正确的是 A 试管动物 的生殖方式属于无性生殖B 卵裂时期每一个细胞的体积比受精卵大C 通过胚胎移植技术可充分发挥良种母畜的繁殖潜力D 对某一胚胎的干细胞核移植 产生的动物中雄性和雌性的概率各占1 2 对应学生用书223页 解析 试管动物 是通过体外受精 体内发育获得的 属于有性生殖 卵裂时期每一个细胞的体积比受精卵小 对某一胚胎的干细胞核移植 产生的子代动物个体性别相同 答案 C 典例2 2010 山东高考 胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术 可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用 下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程 1 从良种母牛采集的卵母细胞 都需要进行体外培养 其目的是 从良种公牛采集的精子需 后才能进行受精作用 2 在体外培养受精卵时 除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外 还需要提供 气体以维持 3 图中过程A称为 它在胚胎工程中的意义在于 4 研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器 需将目的基因导入牛受精卵 最常用的导入方法是 获得转基因母牛后 如果 即说明目的基因已经表达 解析 1 从良种母牛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 2 动物细胞培养的条件之一是提供气体环境 O2和CO2 前者的作用是维持细胞正常代谢 后者的作用是维持培养液的pH 3 图中过程A是胚胎移植 意义是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能 4 将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法 获得转基因母牛后 若在其乳汁中含有人类白细胞介素 则说明目的基因得到了表达 答案 1 使卵母细胞成熟 或 使卵母细胞获得受精能力 获能 2 CO2培养液 基 的pH 3 胚胎移植提高优良母畜的繁殖率 4 显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素 或 牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素 典例3 2010 潍坊质检 2009年2月6日 美国首次批准了一种从转基因山羊乳汁中提取的抗血栓药物上市 下图表示利用转基因山羊生产抗血栓药物的过程 请回答 1 为了使乳汁中含有抗血栓药物 需要获取仅在 细胞中特异性表达的基因启动子 实现a过程常用的方法是 2 b为 过程 依据的原理是 3 为了获得更多的转基因山羊可对 时期的胚胎进行分割 囊胚期的内细胞团将来发育成胎儿的 4 胚胎移植过程中 需对供 受体母羊进行 处理 在受体内能够存活的生理学基础是 解析 本题考查了胚胎工程 基因工程 细胞全能性 a是将目的基因转到动物细胞 采用的方法是显微注射法 b是动物细胞培养 最终获得胚胎 又称