2020版高考浙江选考生物一轮课件：第36讲　胚胎工程 .pdf

栏目索引 第第3636讲 讲 胚胎工程 栏目索引总纲目录 知识1 受精作用和胚胎发育的基本过程 知识2 胚胎工程及其应用 知知 识识 梳梳 理理 栏目索引总纲目录 考点一 胚胎发育的过程 考点二 胚胎工程的基本流程 考考 点点 突突 破破 栏目索引教材研读 知识知识1 1 受精作用和胚胎发育的基本过程 受精作用和胚胎发育的基本过程 一、受精作用和胚胎发育一、受精作用和胚胎发育 教材研读 1.精子+卵细胞 受精卵 卵裂 囊胚 原肠胚组织 器官分化幼体 栏目索引教材研读 2.受精作用受精作用 成熟的精卵融合成为受精卵的过程。受精大体包括 精卵识别 、 精子附着于卵膜、 精卵质膜融合 等几个过程。精卵需要通过细 胞表面的识别蛋白相互识别。 栏目索引教材研读 二、动物胚胎发育的基本过程二、动物胚胎发育的基本过程 1.哺乳动物的胚胎发育早期是在输卵管中进行的,一般到桑椹胚期进入 子宫,囊胚期着床。 2.卵裂期卵裂期:细胞分裂方式为 有丝分裂 ;随着卵裂球细胞数目的增 加,细胞体积逐渐变 小 ;28个细胞时的每一个细胞均可发育成一 个完整个体。 栏目索引教材研读 3.桑椹胚期桑椹胚期:当胚胎细胞数目达到32个左右时,胚胎形成致密的细胞团, 形似桑椹,叫作桑椹胚。 4.囊胚期囊胚期:内细胞团的细胞是一种未分化的细胞,具有 发育全能性 ,能分化出成体动物的所有组织和器官。 5.原肠胚期原肠胚期:出现了 外胚层、中胚层、内胚层 三个胚层和原肠 腔。 栏目索引教材研读 知识知识2 2 胚胎工程及其应用 胚胎工程及其应用 一、胚胎工程一、胚胎工程 1.含义含义:通常指在 胚胎发育 过程中进行的胚胎操作技术。 2.研究的重点内容研究的重点内容:主要包括体外受精、 胚胎体外培养 、胚胎移 植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。 3.研究对象研究对象:主要限定于高等脊椎动物,特别是 哺乳动物 。 栏目索引教材研读 二、体外受精与胚胎的体外培养二、体外受精与胚胎的体外培养 1.体外受精过程体外受精过程 (1)从附睾中取出成熟精子,在培养液中培养,使精子 获能 ; (2)给母体注射 促性腺激素 取出 未成熟卵母细胞 人工 培养促进卵母细胞成熟; (3)试管中完成 受精 。 栏目索引教材研读 2.胚胎体外培养胚胎体外培养 (1)早期胚胎在 人工创造的环境 中的发育; (2)胚胎不同发育时期需要 不同培养液 ; (3)尚无从受精卵到新生儿的全体外培养技术。 栏目索引教材研读 三、胚胎移植与胚胎分割三、胚胎移植与胚胎分割 1.胚胎移植胚胎移植 (1)原因:无法进行全体外胚胎培养; (2)移植的胚胎可以来自试管,也可以取自 输卵管或子宫角 ; (3)通常移植时期是发育到8细胞以上的胚胎,如早期囊胚。 栏目索引教材研读 2.胚胎分割胚胎分割 (1)在显微镜下用 切割针或切割刀 把胚胎切成多份;或用 酶 处理 卵裂球使卵裂球中的细胞分散开; (2)将分割的胚胎或细胞直接移植给受体,或在体外培养到 囊胚阶 段 再移植到受体内,着床发育产仔。 栏目索引教材研读 四、胚胎干细胞四、胚胎干细胞 1.来源来源: 囊胚内细胞团 。 2.培养培养:一般用 胚胎成纤维细胞 做饲养层培养胚胎干细胞,这样可 以促进干细胞生长,同时抑制干细胞的 分化 。 3.获取获取:把 囊胚 放到有饲养层的培养液中继续培养,直到内细胞团 突出饲养层外,然后用酶消化或机械剥离内细胞团,再把它用酶消化成 单个细胞,置于新鲜培养液中培养。 栏目索引教材研读 4.应用应用 (1)胚胎干细胞核移植:将 胚胎干细胞核 移植到 去核卵细胞 中,经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的 技术。 (2)用干细胞克隆器官,为 器官移植 提供器官。 栏目索引教材研读 1.如图表示通过体外受精培育牛的过程,下列叙述错误的是( B ) A.获取的精子经获能后才能进行体外受精 B.过程只与细胞膜的流动性有关 C.过程的细胞增殖方式是有丝分裂 D.过程属于胚胎移植过程 栏目索引教材研读 解析解析 在进行体外受精时,获取的精子需获能后才能进行体外受精; 图中的过程是受精作用,该过程涉及精卵细胞的识别、精子附着于卵 膜、精卵质膜融合等;过程是卵裂过程,该过程的细胞增殖方式是有 丝分裂;过程是将多细胞胚胎移入受体子宫的过程,属于胚胎移植过 程。 栏目索引教材研读 2.培育“试管山羊”的基本过程如图所示。若要培育成功,下列叙述正 确的是 ( A ) 受精卵 早期胚胎 代孕母羊 试管山羊 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.丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内 栏目索引教材研读 解析解析 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。 栏目索引教材研读 3.下列有关胚胎工程的叙述,正确的是 ( C ) A.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 B.胚胎分割的对象可选择受精卵到原肠胚阶段的胚胎 C.胚胎干细胞培养时,为了抑制其分化,常需接种在胚胎成纤维细胞上 D.从附睾取出的成熟精子即可直接与成熟的卵细胞受精 栏目索引教材研读 解析解析 对某一胚胎的干细胞核移植产生的动物的性别与干细胞来 源有关,如果干细胞来自雄性动物,则培养的动物个体都是雄性,如果干 细胞来自雌性动物,则培养的动物个体都是雌性;胚胎分割应选择在胚 胎尚未进行细胞分化时进行;胚胎成纤维细胞是已经分化的细胞,会抑 制胚胎干细胞分化;精子需要获能后才能与成熟的卵细胞受精。 栏目索引教材研读 4.下列有关胚胎工程的叙述,正确的是 ( B ) A.胚胎移植时,通常需用激素处理受体,使之超数排卵 B.胚胎干细胞培养时需要制备饲养层来抑制其分化同时促进其生长 C.胚胎分割时,可采用酶处理原肠胚,从而将原肠胚细胞分散开 D.培养不同时期胚胎的培养液所含的成分相同 栏目索引教材研读 解析解析 胚胎移植时要用激素处理受体,使其子宫具备胚胎发育的条 件,A错误;胚胎干细胞培养时为防止其分化,需要制备饲养层来培养,B 正确;胚胎分割时,可采用酶处理方式将卵裂球中的细胞分散开,C错误; 不同时期的胚胎需要的营养成分不同,所以培养液所含的成分不同,D错 误。 栏目索引教材研读 5.下面是牛胚胎分割示意图。请据图回答问题: (1)进行胚胎分割时,应选择发育到 时期的胚胎进行操作。 (2)指的是 。 (3)通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的特点是 。 (4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,应注意 。 栏目索引教材研读 答案答案 (1)桑椹胚或囊胚 (2)囊胚腔 (3)具有相同的遗传物质 (4)将 内细胞团均等分割,以免影响胚胎的恢复和进一步发育 解析解析 (1)进行胚胎分割时,所选的胚胎所处时期为桑椹胚期或囊胚 期。(3)由于经胚胎分割产生的个体来源于同一个细胞,其遗传物质相 同,遗传性状也相同。(4)胚胎分割时要将内细胞团均等分割,以免影响 胚胎的恢复和进一步发育。 栏目索引考点突破 考点一 胚胎发育的过程考点一 胚胎发育的过程 考点突破 1.图示图示 一、胚胎发育过程一、胚胎发育过程 栏目索引考点突破 2.胚胎发育的过程胚胎发育的过程 受精卵动物个体发育的起点,在输卵管内完成受精作用时已开始分裂 卵裂球(1)组成:28个全能细胞 (2)特点:卵裂球细胞数目增加,每个细胞的体积逐渐减小 囊胚(1)组成: 内细胞团:将来能发育成动物的所有组织和器官 滋养层:将来发育成胚胎的附属结构或胚外结构 (2)特点:细胞开始出现分化 原肠胚(1)组成:外胚层、中胚层、内胚层 (2)特点:胚层分化 栏目索引考点突破 知能拓展知能拓展 (1)受精卵及卵裂球细胞都具有全能性。 (2)囊胚内细胞团细胞是胚胎干细胞,具有发育全能性。 (3)原肠胚细胞已发生分化,细胞全能性降低。 栏目索引考点突破 二、胚胎干细胞二、胚胎干细胞(ES细胞细胞)培养培养 1.概念概念:ES细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 2.特点特点: (1)形态:体积小、细胞核大、核仁明显。 (2)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。 (3)体外培养条件下,ES细胞可以增殖而不分化。对它可以进行冷冻保 存,也可以进行遗传改造。 栏目索引考点突破 3.种类种类: 类别来源或举例特点 全能干细胞桑椹胚及以前阶段的细胞能发育成完整个体 多能干细胞(胚胎干细胞)内细胞团细胞能分化出动物体内的任何 组织 专能干细胞(成体干细胞)骨髓干细胞、皮肤生发层 细胞 能分化出特定的组织 4.培养关键培养关键:需要一种能促进胚胎干细胞生长,但抑制其分化的培养体 系,这种体系中用于饲养层的细胞一般是胚胎成纤维细胞。 栏目索引考点突破 5.培养过程培养过程: 栏目索引考点突破 知能拓展知能拓展 (1)胚胎干细胞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,如牛磺酸等化学物质时,就可以诱 导ES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。 (2)利用胚胎干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性,移植胚 胎干细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 栏目索引考点突破 典例典例1 如图为受精作用及胚胎发育示意图,a、b代表两个发育时期,下 列叙述不正确的是 ( ) A.过程发生同源染色体分离 B.过程通过有丝分裂增殖 C.a时期可分离得到胚胎干细胞 D.细胞分化程度逐渐增大 栏目索引考点突破 解题关键解题关键 解答本题的关键在于掌握胚胎发育的过程、发育各个时 期的特点。 答案答案 A 解析解析 分析题干可知,过程是受精作用,需要精子和卵细胞的识别,该 过程中不会发生同源染色体分离,只有减数分裂过程中会发生同源染色 体的分离,A错误;过程为卵裂,是通过有丝分裂增殖的,B正确;a时期为 囊胚,其中的内细胞团细胞具有全能性,因此可分离到胚胎干细胞,C正 确;细胞分化程度逐渐增大,D正确。 栏目索引考点突破 1-1 如图所示的过程中,哪一事件在29阶段没有发生 ( B ) A.细胞体积减小 B.细胞会逐渐衰老 C.细胞有丝分裂 D.细胞分化 栏目索引考点突破 解析解析 图中29阶段表示的是胚胎发育过程,胚胎发育过程是细胞有丝 分裂和细胞分化的结果,从受精卵发育到囊胚过程中,随着细胞数目的 增多,细胞体积减小。该过程中不会发生的是细胞的衰老。 栏目索引考点突破 1-2 下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述,正确的是 ( C ) A.绝大多数精卵细胞的识别没有物种特异性 B.卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大 C.囊胚的内细胞团具有发育全能性 D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层 栏目索引考点突破 解析解析 为保证物种在遗传上的稳定性,同一物种的精卵细胞在结合时, 需要先通过细胞的识别,此过程由细胞膜上的糖蛋白完成,因糖蛋白具 有物种特异性,其细胞识别也具有物种特异性,A项错误;受精卵卵裂时 产生的细胞团称为卵裂球,随卵裂球细胞数目的增加,细胞逐渐变小,总 体积基本不变,B项错误;囊胚的内细胞团细胞是干细胞,具有发育全能 性,C项正确;原肠胚发育分化形成外、中、内三个胚层,D项错误。 栏目索引考点突破 考点二 胚胎工程的基本流程考点二 胚胎工程的基本流程 1.基本操作过程基本操作过程 名称操作流程 体外受 精和胚 胎体外 培养 栏目索引考点突破 胚胎 移植 胚胎 分割 栏目索引考点突破 2.胚胎移植与胚胎分割技术胚胎移植与胚胎分割技术 (1)“供体”与“受体”的确定:提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚 胎的个体称为“受体”;供体为优良品种,作为受体的雌性动物应为常 见或存量大的品种。 (2)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 的转换,而胚胎本身的遗传物质并不发生改变。 (3)优势:可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖 周期。 栏目索引考点突破 知能拓展知能拓展 胚胎移植过程中两次使用激素,第一次用孕激素对受、 供体进行同期发情处理;第二次用促性腺激素对供体进行处理使其超数 排卵。 胚胎移植过程产下的牛犊性状取决于所用公牛和供体母牛,性别取决 于公牛提供何种类型的精子,与受体牛没有关系。 栏目索引考点突破 1.试管动物与克隆动物的比较试管动物与克隆动物的比较 试管动物克隆动物 技术基础体外受精、胚胎移植核移植 实例试管牛“多莉”羊 过程 栏目索引考点突破 生殖 方式 有性生殖无性生殖 遗传 物质 遗传物质来自两个亲本遗传物质大部分 来自供核生物体 意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜 力,缩短供体本身的繁殖周期 加速家畜遗传改良进程、 挽救濒危物种等 栏目索引考点突破 2.胚胎发育与胚胎工程易错易混点分析胚胎发育与胚胎工程易错易混点分析 (1)关于精子和卵子的发生和受精作用 成熟的精子并不具有受精能力,获能后才具备受精能力。 受精卵的遗传物质中,核物质(染色体上DNA)一半来自父方(精子),一 半来自母方(卵细胞),细胞质中的遗传物质几乎全来自卵细胞。 (2)有关胚胎发育 起点是受精卵分裂,在输卵管内完成受精作用时即已开始,直至发育 成为成熟的胎儿。 栏目索引考点突破 卵裂期的特点:细胞有丝分裂使细胞数目增加,但胚胎总体积并不增 加或略有缩小,因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小,但核内 遗传物质并未减少。 桑椹胚以前的细胞均未分化,细胞全能性最高,是胚胎分割的最佳时 期。 桑椹胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化,但其全能性仍很高,也可 用于胚胎分割。 原肠胚的特点:个体发育中分化能力最强的阶段,细胞已分化形成 栏目索引考点突破 外、中、内三个胚层。 个体发育过程中从囊胚阶段开始初步分化,分化出内细胞团和滋养层 细胞,囊胚之前细胞未分化,为全能细胞,囊胚之后的原肠胚阶段细胞已 分化,但仍有全能细胞。 (3)有关胚胎的早期体外培养 早期胚胎一般指可用于移植的胚胎,在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚 至更早的阶段。 胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同,除无机盐、有 机盐类和调节物质外,还需要血清,两者都是液体培养基。 栏目索引考点突破 典例典例2 (2016江苏单科,11,2分)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物,通过 胚胎工程技术,可以让家猫代孕而繁育,主要步骤如图所示。下列相关 叙述正确的是 ( ) 栏目索引考点突破 A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割 B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞 C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液 D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同 答案答案 B 栏目索引考点突破 解析解析 步骤甲、乙分别是体外受精和胚胎移植,A项错误;诱导超数排卵 所注射的激素是促性腺激素,该激素只作用于性腺细胞,B项正确;受精 卵发育成早期胚胎所需的营养主要来源于卵细胞,C项错误;步骤甲使用 的培养液(获能溶液或专用的受精溶液)与早期胚胎培养液成分不同,D 项错误。 栏目索引考点突破 2-1 杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点,被称为“钻石级”肉用 绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图所示,相关 叙述正确的是 ( D ) 栏目索引考点突破 A.为了获得更多的卵母细胞,需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理 B.从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精 C.为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应,应注射免疫抑制剂 D.为了进一步扩大繁殖规模,可通过胚胎分割技术获得同卵双胎 栏目索引考点突破 解析解析 为了获得更多的卵母细胞,需用促性腺激素对雌羊进行处理,A错 误;从卵巢中采集的卵母细胞,都需要在体外经人工培养成熟后才能与 获能的精子受精,B错误;代孕绵羊与供体绵羊为同种动物,所以代孕绵 羊对移入子宫的同种外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,C错误;胚胎 分割技术可提高胚胎的利用率,扩大繁殖规模,D正确。 栏目索引考点突破 2-2 世界首个细胞核移植“三亲”婴儿已于2016年4月诞生,引起全球 广泛关注。医生首先从母亲的卵细胞取出细胞核,并将其注入已去掉细 胞核的捐赠者的卵细胞内,重组细胞就拥有了母亲的核DNA以及捐赠 者的线粒体DNA,最后再利用精子进行体外受精。 请回答: (1)医生用这一方法同时培育了5个胚胎,因此母亲的卵巢事先需经 处理以获得更多的卵细胞;体外受精前,精子需经培养达到 状态。 栏目索引考点突破 (2)下列关于体外受精及胚胎工程的叙述,错误的是( ) A.精子和卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白 B.2-8细胞期的卵裂球每一个细胞都具有全能性 C.中胚层是由外胚层的细胞增殖分裂形成的 D.体外受精使用的培养液和早期胚胎培养液成分相同 (3)受精卵需经早期发育培养,才能完成植入或着床,通常移植的最适宜 时期是 。胚胎发育到一定阶段,会形成滋养层细胞,这部分细 胞将发育成 。 栏目索引考点突破 (4)在英国获得批准的“三亲”技术则不同,是捐献者的卵细胞与父亲 的精子经体外受精形成的受精卵去核后,注入父、母亲所形成受精卵的 核,以剔除母亲线粒体中有缺陷的基因信息。该过程涉及的生物技术有 体外受精、 、 和胚胎移植。 栏目索引考点突破 答案答案 (1)超数排卵(促性腺激素也可) 获能 (2)D (3)发育到8细胞 以上的胚胎(早期囊胚、早期胚胎、桑椹胚也可) 胚胎的附属结构(胚 外结构、胚盘等合理答案也可) (4)核移植 胚胎体外培养(本小题答 案顺序可互换) 栏目索引考点突破 解析解析 (1)为获得多个胚胎,需要对母亲进行超数排卵处理获得多个卵 细胞,体外受精前,精子需进行获能培养,达到受精要求。(2)在体外受精 时,成熟卵细胞和获能精子共同培养,通过精子和卵细胞表面的特异性 识别蛋白相互识别,完成细胞融合(即受精),A正确;受精卵有全能性,受 精卵卵裂形成的2-8细胞期的卵裂球每一个细胞也都具有全能性,B正 确;在胚胎发育的原肠胚期,外胚层细胞在胚盘中线处形成增殖区,该区 细胞形成中胚层,C正确;体外受精使用的培养液和早期胚胎培养液成分 是不相同的,D错误。(3)为顺利完成植入或着床,移植的胚胎一般选择 栏目索引考点突破 发育到8细胞以上的胚胎进行,最晚也不能晚于囊胚。囊胚的滋养层细 胞将发育成胚胎的附属结构或胚外结构。(4)“三亲”孩子的培育过程 涉及了多项技术,包括体外受精、核移植、胚胎体外培养、细胞培养、 胚胎移植等。